JP2022529216A - 衝突を防止するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

物理的実体から、侵入ゾーンへの物体の侵入を検出するための方法。方法は、それぞれ第１及び第２の有向ビームによって距離を測定する少なくとも第１及び第２の距離測定センサを物理的実体に設けるステップと、物理的実体から離れた位置に存在する交点で少なくとも対をなして互いに交わるそれぞれの第１及び第２の方向に、物理的実体からの第１及び第２のセンサから出て配向される第１及び第２のビームによって侵入ゾーンを画定するステップと、第１及び第２のビームの各々に対して、物体によるビームの遮断を監視し、遮断の瞬間に、ビームを放出する第１又は第２のセンサから物体を隔てている距離を測定するステップと、測定された距離がそれぞれの第１及び第２の決定済み閾値未満の値を有する場合、監視された遮断から、及び第１及び第２のビームの少なくともサブセットからの測定された距離から侵入を検出するステップとを含む。【選択図】 図６

Description

本発明は、物理的実体、例えば、車両の周り、又は特定の場所における２次元又は３次元侵入ゾーンを物体による侵入から保護することを目的としたシステム及び方法に関する。

現在の無人搬送車（ＡＧＶ）衝突防止システムは、ほとんどがレーザスキャナー、並列超音波のアレイ、レーダー又は２Ｄ（２次元）カメラに基づいており、これらのほとんどはＡＧＶの周囲又はＡＧＶの中心点に配置され、ＡＧＶの周囲を知覚し、障害物によって反射されたビームを受け取る半導体／センサによって障害物を検出する。

代替システムでは、複数のレーザスキャナーがＡＧＶに使用されているが、それは、それらの放射状の有効範囲が、例えば事例に応じてＡＧＶの両側、ＡＧＶの周りの３６０°又は３つの側面をカバーすることを保証するためにすぎない。図１は、従来技術による集中管理衝突防止システムの略図を含んでおり、複数のビームがＡＧＶの中心点から出て、中心点は円として表され、ＡＧＶは隅が丸くなった長方形として表されている。これらのビームは、円から出る８本の直線で表されている。

本発明は、衝突を防止するための代替システム及び方法を見出すべく試行している。

第１の態様では、本発明は、物理的実体から、侵入ゾーンへの物体の侵入を検出するための方法を提供する。方法は、それぞれ第１の有向ビーム及び第２の有向ビームによって距離を測定する少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサを物理的実体に設けるステップと、物理的実体から離れた位置に存在する交点で少なくとも対をなして互いに交わるそれぞれの第１の方向及び第２の方向に、物理的実体からの第１のセンサ及び第２のセンサから出て配向される第１のビーム及び第２のビームによって侵入ゾーンを画定するステップと、第１のビーム及び第２のビームの各々に対して、物体によるビームの遮断を監視し、遮断の瞬間に、ビームを放出する第１のセンサ又は第２のセンサから物体を隔てている距離を測定するステップと、測定された距離がそれぞれの第１の決定済み閾値及び第２の決定済み閾値未満の値を有する場合、監視された遮断から、及び第１のビーム及び第２のビームの少なくともサブセットからの測定された距離から侵入を検出するステップとを含む。

好ましい実施形態では、侵入ゾーンは、３次元であり、方法は、第３の有向ビームをもたらす少なくとも第３の距離測定センサを物理的実体に設けるステップをさらに含む。侵入ゾーンを画定するステップは、物理的実体から離れた位置に存在するさらなる交点で、第１の方向、第２の方向、及び物理的実体に設けられている第４の距離測定センサからの第４の有向ビームの第４の方向のうちの少なくとも１つと交わる第３の方向に、物理的実体からの第３の距離測定センサから出て配向される第３の有向ビームも利用する。監視するステップは、第３の有向ビームに対しても、物体による第３の有向ビームの遮断を監視し、遮断の瞬間に、第３の有向ビームを放出する第３の距離測定センサから物体を隔てている距離を測定するステップを含む。侵入を検出するステップは、測定された距離が少なくとも第３の決定済み閾値未満の値を有する場合、第３の有向ビームの監視された遮断からも検出する。物体の最小物体サイズ又は幾何構造の仮定に基づいて、複数の有向ビームが配置される。

さらなる好ましい実施形態では、第１の有向ビーム及び第２の有向ビームは、物理的実体が乗っている地面に対して実質的に平行な第１の平面を画定し、第３の有向ビーム及び第４の有向ビームは、第１の平面に対して非平行な第２の平面を画定する。

さらなる好ましい実施形態では、物理的実体の周囲は、複数の側部に分割され、第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサは、これらの複数の側部のうちの第１の側部の前方に、物理的実体から出る方向に侵入ゾーンを画定するように構成される。

さらなる好ましい実施形態では、複数の側部のうちの第１の側部とは異なる少なくとも１つのさらなる側部に対して、方法は、対応するさらなる対の距離測定センサを設けるステップをさらに含み、その対応するさらなる対の距離測定センサは、侵入ゾーンを画定するステップに従って、複数の側部のうちの前記さらなる側部の前方にさらなる侵入ゾーンを画定するように構成され、方法は、第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサを使用して適用される対応するステップと同様に、さらなる対の距離測定センサに対するさらなる監視ステップ及び検出ステップを含む。

さらなる好ましい実施形態では、方法は、複数の側部のうちの第１の側部の前方への侵入を検出するために、それぞれ第５の有向ビーム及び第６の有向ビームによって距離を測定する第５の距離測定センサ及び第６の距離測定センサを設けるさらなるステップをさらに含み、第５の距離測定センサ及び第６の距離測定センサは、第５のビームを第１のビームに対して平行に導き、第６のビームを第２のビームに対して平行に導き、それぞれ第２のビーム及び第１のビームと交わるように構成され、したがって侵入ゾーンへの物体の侵入の検出における冗長性を追加する。

さらなる好ましい実施形態では、物理的実体は移動デバイスである。

さらなる好ましい実施形態では、方法は、少なくとも第１のデバイス及び第１のデバイスとは異なる第２のデバイスを物理的実体に設けるステップをさらに含み、第１のデバイス及び第２のデバイスは、それぞれ少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサを備える。

さらなる好ましい実施形態では、方法は、少なくとも第１のデバイス及び第１のデバイスとは異なる第２のデバイスを物理的実体に設けるステップをさらに含み、第１のデバイスは少なくとも第１の距離測定センサ及び第３の距離測定センサを備え、第２のデバイスは少なくとも第２の距離測定センサ及び第４の距離測定センサを備える。

第２の態様では、本発明は、物理的実体から、侵入ゾーンへの物体の侵入を検出するためのシステムを提供する。システムは、それぞれ第１の有向ビーム及び第２の有向ビームによって距離を測定するように構成される少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサであって、第１のビーム及び第２のビームは、物理的実体から離れた位置に存在する交点で少なくとも対をなして互いに交わるそれぞれの第１の方向及び第２の方向に、物理的実体からの第１のセンサ及び第２のセンサから出て配向されることによって侵入ゾーンを画定するように構成される、少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサと、第１のビーム及び第２のビームの各々に対して、物体によるビームの遮断を監視し、且つ、遮断の瞬間に、ビームを放出する第１のセンサ又は第２のセンサから物体を隔てている距離を測定するように構成される監視手段と、測定された距離がそれぞれの第１の決定済み閾値及び第２の決定済み閾値未満の値を有する場合、監視された遮断から、及び第１のビーム及び第２のビームの少なくともサブセットからの測定された距離から侵入を検出するように構成される検出手段とを備える。

さらなる好ましい実施形態では、侵入ゾーンは３次元であり、システムは、物理的実体に取り付けられることが意図され、第３の有向ビームをもたらすことができる少なくとも第３の距離測定センサ手段をさらに備え、第３の有向ビームは、物理的実体から離れた位置に存在するさらなる交点で、第１の方向、第２の方向、及び物理的実体に取り付けられることが意図される第４の距離測定センサからの第４の有向ビームの第４の方向のうちの少なくとも１つと交わる第３の方向に、物理的実体からの第３の距離測定センサから出て配向されることによって侵入ゾーンをさらに画定するように構成される。監視手段は、第３の有向ビームに対して、物体による第３の有向ビームの遮断を監視し、且つ、遮断の瞬間に、第３の有向ビームを放出する第３の距離測定センサから物体を隔てている距離を測定するようにさらに構成される。検出手段は、測定された距離が少なくとも第３の決定済み閾値未満の値を有する場合、第３の有向ビームの監視された遮断から侵入を検出するようにさらに構成される。物体の最小物体サイズ及び／又は幾何構造の仮定に基づいて、複数の有向ビームが配置される。

さらなる好ましい実施形態では、第１の有向ビーム及び第２の有向ビームは、物理的実体が乗っている地面に対して実質的に平行な第１の平面を画定し、第３の有向ビーム及び第４の有向ビームは、第１の平面に対して非平行な第２の平面を画定する。

さらなる好ましい実施形態では、システムは、監視手段及び検出手段を実装するように構成される処理手段をさらに備える。

さらなる好ましい実施形態では、システムは、少なくとも第１のデバイス及び第１のデバイスとは異なる第２のデバイスをさらに備え、第１のデバイス及び第２のデバイスは、物理的実体に取り付けられることが意図され、それぞれ第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサを備える。

さらなる好ましい実施形態では、第１のデバイス及び第２のデバイスのうちのいずれか一方は、処理手段を備える。

さらなる好ましい実施形態では、システムは、第１の距離測定センサと第２の距離測定センサとの間に、第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサから監視手段へ信号を送信するように構成される電気リンクをさらに備える。

さらなる好ましい実施形態では、第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサは、単一点センサ、多重ピクセルセンサ、単一点「微小」視野（ＦｏＶ）飛行時間（ＴｏＦ）センサ、３Ｄ（３次元）カメラ、超音波、レーダー、又は距離を測定することができる任意の他のデバイスを含むリストのうちのいずれか１つである。

本発明は、好ましい実施形態の例についての説明から、及び添付の図を参照することにより、より良好に理解されよう。

従来技術による衝突防止システムの略図である。 本発明の例示的実施形態によるシステムの略図である。 本発明のさらなる例示的実施形態によるシステムの略図である。 本発明のさらなる例示的実施形態によるシステムの略図である。 本発明のさらなる例示的実施形態によるシステムの略図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による、無人搬送車（ＡＧＶ）上で実装されたシステムの略図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による侵入ゾーンの画定を有する無人搬送車（ＡＧＶ）上で実装されたシステムの略図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による複数の侵入ゾーン画定を２次元で示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による３次元侵入ゾーン画定を示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による３次元侵入ゾーンを作り出すための概略構成を示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による、物理的実体の側面に作り出される侵入ゾーンのコンピュータシミュレーションを示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による、物理的実体の側面に作り出される侵入ゾーンのコンピュータシミュレーションを示す図である。 本発明のさらなる実施形態による、同じ物理的実体の全周囲の周りに作り出される侵入ゾーンのコンピュータシミュレーションを示す図である。 侵入ゾーンの具体的に画定された領域が強調されているコンピュータシミュレーションを示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による、６自由度で動くことができる物理的実体の周りに３次元侵入ゾーンを画定するためのコンピュータシミュレーションを示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による、６自由度で動くことができる物理的実体の周りに３次元侵入ゾーンを画定するためのコンピュータシミュレーションを示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による、６自由度で動くことができる物理的実体の周りに３次元侵入ゾーンを画定するためのコンピュータシミュレーションを示す図である。 本発明のさらなる例示的実施形態による、６自由度で動くことができる物理的実体の周りに３次元侵入ゾーンを画定するためのコンピュータシミュレーションを示す図である。 本発明による方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。 本発明のさらなる例示的実施形態によるシステムの略図である。

本発明は、物理的実体の周囲の２次元又は３次元侵入ゾーンを侵入から保護することを目的としたシステム及び方法に関している。２次元又は３次元侵入ゾーンは、それぞれ面積及び体積に対応している。システムは、物理的実体、例えば移動車両又は無人搬送車（ＡＧＶ）に取り付けることができ、或いは静止物理的実体に取り付けることができる。いずれの使用事例においても、システム及び方法は、２次元又は３次元侵入ゾーンにおける物体の出現、即ち侵入を検出することができる。システムは、侵入ゾーンへの侵入について、ユーザ又は制御システムに警報を発するように構成することができる。

本発明は、システムのセットアップに応じて複数の侵入ゾーンの侵入を制御することができる。

以下、本発明によるシステム及び／又は方法が好ましい実施形態において有する複数の特定の特性を示す。

本発明によるシステムは少なくとも２つの距離センサを備えている。

システムは、前記少なくとも２つの距離センサのうちの１つ、及びおそらくはさらなる距離センサを含む少なくとも２つの物理的デバイスを備えていることが好ましい。

センサ（複数可）は、それぞれ検出軸線を有するものとして定義され、それぞれ、それらのそれぞれの検出軸線の方向に有向ビームを放出しており、センサ（複数可）の検出軸線は、例えばビームは収束方向に向いてはいるが、ビームが到達するには交点がセンサから遠すぎるためにそれらが実際には交わらない場合であっても、それらのビームを交わらせるためにシステムから侵入ゾーンに向かって見て、それにより保護している。

距離センサは、例えば単一点又は多重ピクセルセンサ、単一点「微小」視野（ＦｏＶ）飛行時間（ＴｏＦ）センサ、３Ｄ（３次元）カメラ、超音波、レーダー、又は距離を測定することができる任意の他のデバイスであってもよい。

少なくとも２つの物理的デバイス、又は実際に少なくとも２つの距離センサは、データの交換を可能にし、センサ読取りを同期させるためにリンクされている。このリンクは、例えばケーブル、無線接続又は任意の他のタイプの適切な通信によって実装することができる。

少なくとも２つの物理的デバイスのうちの一方は、とりわけ複数のセンサをトリガする必要がある場合にそれらのセンサを管理し、データをフォーマット化し、警報システムを起動するように構成された処理装置を備えることができることが好ましい。好ましい実施形態では、処理装置は、センサを含んだすべての物理的デバイスの外部であってもよい。センサ（複数可）のみを有するさらなる好ましい実施形態では、処理装置はセンサ（複数可）とは異なっている。

衝突防止ゾーンとも呼ばれる侵入ゾーンは、保護する物理的実体、例えばロボット又は静止物体から離れた位置に存在する点で互いに交わるセンサのビームによって画定される。

センサのビーム自体が侵入ゾーン、即ち保護される領域を画定し、侵入ゾーンは、物理的実体と衝突－物体の間の相対運動によって複数のビームのうちの１つが「遮断」されると「侵入される」。「遮断された」状態は、関連するセンサによって読み取られる特定の距離の読値、又はこの読値未満によって定義される。この方法によれば、誰か又は何かが１つのビームを横切ると、警報システムを起動することができる。

これらの特性及び他の特性は、以下でより詳細に説明される。

衝突を防止するためのシステム
この節では、本発明をより良好に理解することが意図された例示的実施形態として、衝突を表現するためのシステムに対する複数の例が説明される。

図２０を参照すると、図２０は、本発明の例示的実施形態によるシステムの略図を含む。システムは、第１の距離センサＳ_１１及び第２の距離センサＳ_２１を備えており、これらはリンク３２によってリンクされている。リンク３２は処理装置３３にも接続されており、処理装置３３は、とりわけ、リンク３２上で第１の距離センサＳ_１１及び第２の距離センサＳ_２１から受け取った信号を監視するように構成されている。第１の距離センサＳ_１１及び第２の距離センサＳ_２１には物理的実体上で使用されることが意図されており、物理的実体は、可読性をより良好にするために図２０には示されてないが、後続する図には図解されている。物理的実体は静止実体であっても、或いはロボット又は無人搬送車（ＡＧＶ）などの移動実体であってもよい。第１のセンサＳ_１１及び第２のセンサＳ_２１の各々は、センサの軸線に従って配向される有向ビーム（図２０には図解されていない）を放出するように構成されており、センサは、この軸線に沿って、知られている方法で例えば電磁放射を放出するように設計されている。センサの配向は、そのセンサが意図されている物理的実体に対して達成され、この配向は、例えば固定マウンティング又はヒンジなどの知られている機械的手段（図解されていない）によって達成することができる。ビームは電磁放射であってもよい。電磁放射は、例えば赤外線（ＩＲ）放射の範囲であってもよい。有向ビームが配向される方法については、この説明のもっと後で説明される。

図２を参照すると、図２は、本発明の例示的実施形態によるさらなるシステムの略図を含む。システムは第１のデバイス３０及び第２のデバイス３１を備えており、これらはリンク３２によってリンクされている。第１のデバイス３０は少なくとも第１の距離センサＳ_１１、Ｓ_１２、．．．、Ｓ_１ｎを備えており、したがって２個以上の距離センサで、最大ｎ個の距離センサを備えることができ、ｎは整数である。第２のデバイス３１は少なくとも第２の距離センサＳ_２１、Ｓ_２２、．．．、Ｓ_２ｍを備えており、したがって２個以上の距離センサで、最大ｍ個のセンサを備えることができ、ｍは整数である。本発明によるシステムのこの例では、第１のデバイス３０は処理装置３３を備えている。

第１のデバイス３０及び第２のデバイス３１には物理的実体上で使用されることが意図されており、物理的実体は、可読性をより良好にするために図２には示されてないが、後続する図には図解されている。物理的実体は静止実体であっても、或いはロボット又は無人搬送車（ＡＧＶ）などの移動実体であってもよい。第１のデバイスのセンサＳ_１１、Ｓ_１２、．．．、Ｓ_１ｎ及び第２のデバイスのセンサＳ_２１、Ｓ_２２、．．．、Ｓ_２ｍの各々は距離測定センサであり、これらは例えば単一点センサ又は多重ピクセルセンサ、３Ｄ（３次元）カメラであってもよく、例えば飛行時間（ＴｏＦ）センサの技術を使用することも可能である。

第１のデバイスのセンサＳ_１１、Ｓ_１２、．．．、Ｓ_１ｎ及び第２のデバイスのセンサＳ_２１、Ｓ_２２、．．．、Ｓ_２ｍの各々は、センサの軸線に従って配向される有向ビーム（図２には図解されていない）を放出するように構成されており、センサは、この軸線に沿って、知られている方法で例えば電磁放射を放出するように設計されている。センサの配向は、そのセンサを備えているデバイスに対して達成され、この配向は、例えば固定マウンティング又はヒンジなどの知られている機械的手段（図解されていない）によって達成することができる。電磁放射は、例えば赤外線（ＩＲ）放射の範囲であってもよい。有向ビームが配向される方法については、この説明のもっと後で説明される。

第１のデバイス３０と第２のデバイス３１の間のリンク３２は、データの交換を可能にし、第１のデバイスのセンサＳ_１１、Ｓ_１２、．．．、Ｓ_１ｎ及び第２のデバイスのセンサＳ_２１、Ｓ_２２、．．．、Ｓ_２ｍの各々からのセンサ読取りの同期化を可能にしている。リンク３２は、例えばケーブル、無線接続又は任意の他のタイプの適切な通信によって実装することができる。

処理装置３３は、とりわけ第１のデバイスのセンサＳ_１１、Ｓ_１２、．．．、Ｓ_１ｎ及び第２のデバイスのセンサＳ_２１、Ｓ_２２、．．．、Ｓ_２ｍをトリガする必要がある場合にそれらのセンサの各々を管理し、データをフォーマット化し、警報システムを起動するように構成されている（データ及び警報システムは、いずれも図２には図解されていない）。好ましい実施形態では、処理装置３３は、以下で他の図に示されるように、センサを含んだすべての物理的デバイスの外部であってもよい。

より一般的には、個々のセンサに対して説明されている、或いはデバイスの一部として説明されているセンサの特性は類似していてもよく、これらの特性はシステムの以下の例に対しても適用することができる。これは、処理装置３３が有し得る特性に対しても同様である。

図３を参照すると、図３は、本発明のさらなる例示的実施形態によるシステムの略図を含む。システムは、図２に図解されているシステムと同様であるが、処理装置３３が第１のデバイス３０の外部に配置されている点で異なっており、その点に関しては同じく第２のデバイス３１の外部に配置されている。処理装置３３は、リンク３２によって第１のデバイス３０及び第２のデバイス３１に接続されている。別法としては、処理装置３３は、リンク３２とは異なるリンク（図３には図解されていない）によって接続することも可能である。

図４を参照すると、図４は、本発明のさらなる例示的実施形態による、さらなるシステムの略図を含む。このシステムは図２のシステムに基づいているが、距離センサを有するｋ－２個の他の追加デバイスを備えており、ｋは整数である。図４にはｋ番目のさらなるデバイスしか示されていない。ｋ番目のさらなるデバイスは、少なくとも１つの距離センサＳ_ｋ１、Ｓ_ｋ２、．．．、Ｓ_ｋｐを備えており、したがって２個以上の距離センサで、最大ｐ個の距離センサを備えることができ、ｐは整数である。距離センサを備えたすべてのデバイスは、例えばリンク３２によってリンクされている。図４は単一の処理装置３３のみを示しているが、代替実施形態では、システムは追加処理装置（図４には図解されていない）を備えることも可能である。さらに、好ましい実施形態では、システムは複数のサブシステムに細分することができ、個々のサブシステムは、距離センサを有し、サブシステムを取り扱うための複数の処理装置を任意選択で有する少なくとも２つのデバイスを備えている（サブシステムは図４には示されていない）。

図５を参照すると、図５は、本発明のさらなる例示的実施形態による、さらなるシステムの略図を含む。このシステムは図２のシステムに基づいており、第１のデバイス３０は単一の距離センサＳ_１１を備えており、第２のデバイスも単一の距離Ｓ_２１を含む。

図２で説明したように、第１のデバイスのセンサＳ_１１及び第２のデバイスのセンサＳ_２１の各々は、それぞれ６１及び６２で参照されている有向ビームを放出するように構成されている。有向ビーム６１は距離センサＳ_１１の軸線６３に従って配向されており、距離センサＳ_１１は、この軸線６３に沿ってその放射を放出するように設計されている。有向ビーム６２は距離センサＳ_２１の軸線６４に従って配向されており、距離センサＳ_２１は、この軸線６４に沿ってその放射を放出するように設計されている。有向ビーム６１及び６２は、交点６５でそれらが交わる方法で配向されている。これにより、図５の斜線が施された表面で表されている三角形の形の被制御侵入ゾーン６６を作り出すことができる。

可動物理的実体を有する本発明によるシステムの使用
図６を参照すると、図６は、本発明のさらなる例示的実施形態による、可動物理的実体７０上で実装された、図５に図解されているシステムと同様のシステムの略図を含む。

可動物理的実体は、例えば無人搬送車（ＡＧＶ）であってもよい。

図６では、可動物理的実体７０は、矢印７２によって示されている方向に「前方に向かって」移動している。第１のデバイス３０及び第２のデバイス３１の距離センサビーム６１及び６２は、移動方向７２の前方で交わり、物理的実体７０の前面に検出ゾーンを作り出している。

システムは、代替実施形態では、第１のデバイス３０及び第２のデバイス３１を備えることなく、第１のセンサビーム６１及び６２、並びに処理装置３３のみを備えることも可能であることに留意されたい。

検出ゾーン６６は、交差ビーム６１及び６２によって範囲が定められる物理的実体７０の前方の領域であり、交差ビーム６１及び６２はその領域の周囲を画定している。これは、センサＳ_１１及びＳ_２１の視野（ＦｏＶ）の有効範囲内の任意のサイズを有する任意の物体７１が物理的実体７０の前方に存在し、したがって関連するセンサの読取りをトリガすることになることを意味しており、この物体７１は、距離センサＳ_１１及びＳ_２１のうちのいずれかによって読み取られることになり、この検出は、フォトセルトリガと同様に「ビーム遮断」と呼ばれている。この検出には、赤外線であることがしばしばである光送信機及び光電受信機を使用することによって物体の距離、物体の有無を知覚するための機器を利用しており、この検出は、距離に比例する反射強度読値の変化に基づいている。代替実施形態では、ＴｏＦの場合は光信号強度値が使用され、或いは別の技術が代わりに使用される場合は任意の他の方法が使用される。

したがってＡＧＶが前方に向かって移動する任意の状況において、可動物理的実体の前方、即ち可動物理的実体７０の前面の検出ゾーンは、２つのビーム６１及び６２によって画定される検出ゾーン６６によってカバーされる。

図７を参照すると、図７は、本発明のさらなる例示的実施形態による侵入ゾーンの画定を有する可動物理的実体７０上で実装されたデバイスを備えた距離センサを有するシステムの略図を含む。

図７では、第１のデバイス３０及び第２のデバイス３１は、それぞれ２つの距離センサＳ_１１、Ｓ_１２及びＳ_２１、Ｓ_２２を個々に備えている。例えば図６で既に考察した２つのビーム６１及び６２に加えて、２つのさらなるビーム８１及び８２がそれぞれ距離センサＳ_１２及びＳ_２２によって放出されている。これらの２つのさらなるビーム８１及び８２は、ビーム６１及び６２に対してそれぞれ実質的に平行である。したがって複数の交差ビームを有する２つのタイプの領域が存在し、警告領域８３は警告ゾーンであり、侵入ゾーン６６は、移動している物理的実体７０は停止する必要があることを示すトリガを生成することが意図された停止ゾーンである（停止トリガ及び機構は図７には図解されていない）。複数の距離センサＳ_１１、Ｓ_１２及びＳ_２１、Ｓ_２２を使用することによって冗長性が増し、通常、これらのセンサビームのうちの少なくとも２つを横切ることなく物体７１が侵入ゾーン６６に侵入して物理的実体７０と接触することはあり得ず、したがって最低２つの警報をトリガすることができる（トリガは図７には図解されていない）。

複数の移動方向
可動物理的実体は複数の側面、例えば図７の物理的実体７０の場合のように４つの側面を有する仮定から出て、物理的実体７０がその方向に移動している場合、或いは物体７１が同じ方向から物理的実体７０に接近している場合、２つの距離センサは、独立して、物理的実体の複数の側面のうちの１つに対する侵入ゾーンを画定することができることに留意されたい。これは、可動実体のすべての側面をカバーすることを希望する場合、例えばそれぞれ少なくとも２つの距離センサを備えた４つの物理的デバイスを置くことができる物理的実体７０の４つの隅に配置された最低８個の距離センサが必要であることを意味している。

侵入ゾーンの形状
侵入ゾーンの形状は距離センサの数、したがって使用するビームの数で決まり、２つの距離センサ、即ち２つのビームの場合、三角形が「描かれる」。ビームは、我々が描く幾何学の線として見ることができる。目的は「保護する」侵入ゾーンを画定することであり、距離センサは、それらのビームを使用してこの侵入ゾーンの範囲を定めている。

侵入ゾーンの範囲を定めているビームを何かが横切ると、システムの処理装置は、例えば警報を起動して、物理的実体が移動している場合であればおそらくはその物理的実体を停止させ、おそらくは物理的実体のユーザに警告を発する。異なる保護ゾーンを作り出すか否かに応じて、物理的実体が保護の周囲、即ちビームによって範囲が定められた侵入ゾーンの内側に入る物体と衝突することになる前に、物理的実体及びシステムを停止させるために送られる光、音又はコマンドで警告を実装することが可能である。

本発明によるシステム及び方法に使用される技術は、有利には、可動物理的実体の周り全体における衝突防止の、モジュール方式の柔軟な、おそらくは冗長侵入ゾーンの設定を可能にする。レーザスキャナーを使用したシステムとは対照的に、本発明によるシステムは移動部品を使用しておらず、どちらかと言えばそのすべてが「静止ビーム」に基づいている。また、交差ビーム即ち同様のセンサの視野によって衝突防止を実現する既存の解決法は従来技術には存在していない。

本発明のさらなる利点は、極めて重要なことであるが、単一のソース／レセプションではなく、複数のセンサを使用しているため、比較的容易に冗長性をもたらすことができることであり、単一のソース／レセプションは、従来技術の競合技術によってほとんど使用されているようである。検出ゾーン即ち領域を画定するための、多重ピクセル距離センサ、超音波センサ、さらには３Ｄ（３次元）カメラと組み合わせた単一点センサの使用が可能である。複数のビーム及び技術は、冗長性のレベルを高くしている。

システムのさらなる利点は、たった数個のビームで比較的広い領域をカバーする可能性であり、これは、機能の単純化及びコストの節約を意味している。

２Ｄ（２次元）で構成された可能距離センサの例
図８Ａ～図８Ｅは、本発明のさらなる例示的実施形態による、２次元における複数の侵入ゾーン画定を示したものである。

図８Ａ及び図８Ｅの各々では、可動物理的実体７０は７２の方向に移動することができ、この方向の前の方の側面は複数のデバイスを備えており、個々のデバイスは少なくとも１つの距離センサを備えている（デバイス及び距離センサはこれらの図には図解されていない）。距離センサは、侵入ゾーンを形作るために有向ビーム９０を放出するように構成されている。侵入ゾーンは、互いに対をなして交わるように有向ビームを配向することによって得られる。図８Ａでは、侵入ゾーンは、図６に示されている侵入ゾーンと同様である。図８Ｂでは、侵入ゾーンは、それぞれ複数の対の有向ビームによって作り出された２つの侵入ゾーンを重畳させることによって得られる。図８Ｃでは、侵入ゾーンは、複数の三角形の侵入ゾーンのアセンブリである。同様に、図８Ｄは、複数の三角形の侵入ゾーンのパッチワークとして得られた侵入ゾーンを示している。図８Ｅは、図７で考察した侵入ゾーンと同様の侵入ゾーンを示している。

２Ｄ（２次元）有効範囲から３Ｄ（３次元）有効範囲への拡張
例えばＴｅｒａｂｅｅのＴｏＦ距離センサなどのアイセーフ技術を使用する場合、距離センサは、人間の眼に対する潜在的な損傷がないため、ボトムアップで見るように物理的実体に取り付けることができる。これにより、３次元侵入ゾーンを作り出すことによって３Ｄ（３次元）空間を保護することができるシステムを構築することができる。

物体の最小物体サイズ及び／又は幾何構造の仮定に基づいて、複数の有向ビームが配置される。言い換えると、この構造は、先験的に画定される一組の物体の侵入から実際に保護する。したがって有向ビームは、列記されている物体のどの物体も、検出されることなく３Ｄ（３次元）侵入ゾーンに入ることができないように配置される。

さらなる例では、本発明は、同じくほとんどの物理的実体に対してモジュール化が可能で、柔軟で、且つ、冗長的である、３次元における構成を包含している。例えば物理的実体の要素として距離センサを取り上げると、複数の距離センサのうちの１つの距離センサが定義済みの方法でその動作を停止するか、或いは故障したとしても、残りの他の距離センサが、衝突防止システムが機能していること、即ち侵入ゾーンを監視していることを依然として保証する。

図９に図解されている例示的システムでは、センサ１００及び１０１の２つの層をそれぞれデバイス１０２及び１０３の中に備えている。

図９のシステムの好ましい実施形態では、センサグループ１００及び１０１の中に分散されたセンサの層は、上の節における例のように「平ら」であり、地面に対して平行な同じ平面で動作する、と言われている。より一般的には、センサの層は、同じ平面に配置されたそれぞれの知覚軸線を有する少なくとも２つの複数のセンサを備えている。例えば以下の図１０に示されているように、１つの平面の範囲を定めている２つのセンサの１つの層、及び別の平面の範囲を定めている２つのセンサの別の層を有することが可能である（３Ｄ（３次元）で）。図９は、可読性をより良好にするために個々のセンサを示していない。しかしながら１つの平面の範囲を定めている２つのセンサから、個々のセンサは、センサグループ１００及び１０１のうちの異なるグループのセンサである。

図９のシステムでは、個々の対のビーム１１０及び１１１は、それぞれ両方のセンサグループ１００及び１０１から生成されており、異なる非平行平面に存在しており、そのうちの１つの平面は地面に対して平行であり、そのうちの別の平面は地面に対して傾斜して配向され、システムから、ソース／システムから遠ざかるにつれて知覚されるレベルまで高くなっている。

図１０は、物理的実体７０の側面図によって明確にしたものであり（図１０の下側の部分の図は側面図であり、一方、図１０の上側の部分の図は、同じ物理的実体を上から見た図である）、ビーム１１０及びビーム１１１によってもたらされる平面の異なる「攻撃角」を認識することが可能である。

図１１及び図１２を参照すると、これらは、本発明のさらなる例示的実施形態による、物理的実体の側面に作り出される侵入ゾーンのコンピュータシミュレーションを示している。図１１は物理的実体１２００を示したものであり、その側面は２つのデバイスを備えており、それぞれ２つの距離センサがビーム１２０１を放出している（デバイス及び距離センサは図１１には図解されていない）。ビーム１２０１は、本明細書において既に考察した、物理的実体１２００の関連する側面の物体を検出することが意図された侵入ゾーンを含むゾーンを画定している。図１２は物理的実体１３００を示したものであり、６つのビーム１３０１がその複数の側面のうちの１つの側面から放出され、物理的実体１３００が配置されている地面から離れる方向に配向されている。４つのビーム１３０１の１つの層は、物理的実体１３００の下側の部分全体をカバーしている。２×２個のセンサが交差して、物理的実体１３００のシャーシの側面全体をカバーしている。これは冗長性を増し、物理的実体１３００の隅をカバーすることも可能にする。この場合、角度の値を調整して、物理的実体のより先の方で検出し、或いはそれとは対照的に物理的実体の近くで検出することができる。２つのビーム１３０１の第２の層は、別の頂部平面（３Ｄ（３次元））における検出を可能にしている（図１０の場合と同様に）。第２の層からの２つのビーム１３０１は同じ原点からきているが、空間における別の平面をカバーしている。これにより、物理的実体１３００の上側の部分をカバーして、物理的実体１３００の物体と、地面に接触していない物体（図１２には示されていない）との間の衝突を回避することができる。

図１３及び図１４を参照すると、これらは、本発明のさらなる実施形態による、物理的実体の全周囲の周りに作り出される侵入ゾーンのコンピュータシミュレーションを示している。これらの図における侵入ゾーンを作り出すことによって「全有効範囲構成」が得られ、物理的実体は、作り出された侵入ゾーンによってその全体が保護される。

図１４は、侵入ゾーンの具体的に画定された領域が強調されているコンピュータシミュレーションを示したものである。

図１３、図１４及び図１５は、物理的実体の全有効範囲を３Ｄ（３次元）で示したものである。それぞれ６つのセンサが縦方向の面に存在し、４つのセンサが横方向の面に存在している。６センサ構成は、図１２及び図１３に示されているセンサ構成と同様である。横方向センサ構成は、同じ原点からの４つのセンサを備えている。４つのセンサのうちの２つは、物理的実体のシャーシからの平面をカバーしており、４つのセンサのうちの他の２つは、物理的実体の上側の部分をカバーしている（３Ｄ（３次元）有効範囲）。センサが交差していることによってより広い表面をカバーすることができ、保護されるゾーンとして画定したいゾーンをセンサの角度で画定することができる。

他の用途例
システムは、さらなる使用事例、例えば人間／物体の侵入から保護されるべき領域で動作する固定ロボットアーム或いはドローンに対しても働く。

別の使用事例は、空間を６自由度で動くことができ、あらゆる方向で衝突し得るロボットアームの端部に取り付けられたツールの保護である。保護のためのシステムの例は、ロボットアームの上を含む、ツールの隅に置かれ、「外側に向かって」放出する距離センサからの適切な数のセンサビームを備え、すべての距離センサは、明らかに同じシステムの一部であり、同じ処理装置によって管理される。

図１６～図１８の上面図に図解されているように、２次元の三角形構成における交差ビームの技法は、３Ｄ（３次元）空間をカバーするために角錐構成に変換することができる。図１６の大きいボールは、センサのＦｏＶ中に存在する単なる無作為の物体／障害物にすぎない。

図１９は、本発明による方法の好ましい実施形態を示すフローチャートを含む。

ステップ２００は、方法の目的、即ち物理的実体に配置された観察点からの、侵入ゾーンへの物体の侵入の検出を記述しており、また、方法を開始する。

ステップ２０１は、少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサを設け、それぞれ第１の有向ビーム及び第２の有向ビームによって距離測定が実施される。

ステップ２０２は、物理的実体から離れた位置に存在する交点で互いに交わるよう、物理的実体からの第１のセンサ及び第２のセンサから出て配向される第１のビーム及び第２のビームによって侵入ゾーンを画定する。

ステップ２０３は、第１のビーム及び第２のビームの各々に対して、物体によるビームの遮断を監視し、且つ、遮断の瞬間に、ビームを放出する第１のセンサ又は第２のセンサから物体を隔てている距離を測定する。

ステップ２０４は、測定された距離がそれぞれの第１の決定済み閾値及び第２の決定済み閾値未満の値を有する場合、監視された遮断から、及び第１のビーム及び第２のビームの少なくともサブセットからの測定された距離から侵入を検出する。

好ましい実施形態では、ステップ２０４は、ビームの遮断が検出される場合（決定２０５、分岐「イエス」）、測定された距離が長方形のボックス２０６で検査されることを含む。測定された距離が決定済み閾値未満の値を有する場合（これは、遮断されているビームに従って定義される）（決定２０７、分岐「イエス」）、ステップ２０８で、侵入ゾーンへの侵入が検出される。測定された距離が決定済み閾値より大きい値を有する場合（決定２０７、分岐「ノー」）、方法はステップ２０３で監視を継続する。ビームの遮断が検出されない場合（決定２０５、分岐「ノー」）、方法はステップ２０３で監視を継続する。

Claims (17)

1. 物理的実体から、侵入ゾーンへの物体の侵入を検出するための方法であって、
   それぞれ第１の有向ビーム及び第２の有向ビームによって距離を測定する、少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサを前記物理的実体に設けるステップと、
   前記物理的実体から離れた位置に存在する交点で少なくとも対をなして互いに交わるそれぞれの第１の方向及び第２の方向に、前記物理的実体からの前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから出て配向される前記第１のビーム及び前記第２のビームによって前記侵入ゾーンを画定するステップと、
   前記第１のビーム及び前記第２のビームの各々に対して、前記物体による前記ビームの遮断を監視し、前記遮断の瞬間に、前記ビームを放出する前記第１のセンサ又は前記第２のセンサから前記物体を隔てている距離を測定するステップと、
   前記測定された距離がそれぞれの第１の決定済み閾値及び第２の決定済み閾値未満の値を有する場合、前記監視された遮断から、及び前記第１のビーム及び第２のビームの少なくともサブセットからの前記測定された距離から、前記侵入を検出するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記侵入ゾーンが３次元であり、前記方法が、
   第３の有向ビームをもたらす少なくとも第３の距離測定センサを前記物理的実体に設けるステップ
   をさらに含み、
   前記侵入ゾーンを画定する前記ステップが、前記物理的実体から離れた位置に存在するさらなる交点で、前記第１の方向、前記第２の方向、及び前記物理的実体に設けられている第４の距離測定センサからの第４の有向ビームの第４の方向のうちの少なくとも１つと交わる第３の方向に、前記物理的実体からの前記第３の距離測定センサから出て配向される第３の有向ビームも利用し、
   監視する前記ステップが、前記第３の有向ビームに対しても、前記物体による前記第３の有向ビームの遮断を監視すること、及び前記遮断の瞬間に、前記第３の有向ビームを放出する前記第３の距離測定センサから前記物体を隔てている距離を測定することを含み、
   前記侵入を検出する前記ステップが、前記測定された距離が少なくとも第３の決定済み閾値未満の値を有する場合、前記第３の有向ビームの前記監視された遮断からも検出し、
   前記物体の最小物体サイズ及び／又は幾何構造の仮定に基づいて、複数の有向ビームが配置される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の有向ビーム及び前記第２の有向ビームが、前記物理的実体が乗っている地面に対して実質的に平行な第１の平面を画定し、前記第３の有向ビーム及び前記第４の有向ビームが、前記第１の平面に対して非平行な第２の平面を画定する、請求項２に記載の方法。
4. 前記物理的実体の周囲が、複数の側部に分割され、前記第１の距離測定センサ及び前記第２の距離測定センサが、前記複数の側部のうちの第１の側部の前方に、前記物理的実体から出る方向に前記侵入ゾーンを画定するように構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記複数の側部のうちの前記第１の側部とは異なる少なくとも１つのさらなる側部に対して、前記方法が、対応するさらなる対の距離測定センサを設けるステップをさらに含み、前記さらなる対の距離測定センサが、侵入ゾーンを画定する前記ステップに従って、前記複数の側部のうちの前記さらなる側部の前方にさらなる侵入ゾーンを画定するように構成され、前記方法が、前記第１の距離測定センサ及び前記第２の距離測定センサを使用して適用される対応するステップと同様に、前記さらなる対の距離測定センサに対するさらなる監視ステップ及び検出ステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記複数の側部のうちの前記第１の側部の前方への侵入を検出するために、それぞれ第５の有向ビーム及び第６の有向ビームによって距離を測定する第５の距離測定センサ及び第６の距離測定センサを設けるさらなるステップをさらに含み、前記第５の距離測定センサ及び前記第６の距離測定センサが、前記第５のビームを前記第１のビームに対して平行に導き、前記第６のビームを前記第２のビームに対して平行に導き、それぞれ前記第２のビーム及び前記第１のビームと交わるように構成され、したがって前記侵入ゾーンへの前記物体の前記侵入の検出における冗長性を追加する、請求項４に記載の方法。
7. 前記物理的実体が、移動デバイスである、請求項１に記載の方法。
8. 少なくとも第１のデバイス及び前記第１のデバイスとは異なる第２のデバイスを前記物理的実体に設けるステップをさらに含み、前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスが、それぞれ少なくとも前記第１の距離測定センサ及び前記第２の距離測定センサを備える、請求項１に記載の方法。
9. 少なくとも第１のデバイス及び前記第１のデバイスとは異なる第２のデバイスを前記物理的実体に設けるステップをさらに含み、前記第１のデバイスが、少なくとも前記第１の距離測定センサ及び前記第３の距離測定センサを備え、前記第２のデバイスが、少なくとも前記第２の距離測定センサ及び前記第４の距離測定センサを備える、請求項２に記載の方法。
10. 物理的実体から、侵入ゾーンへの物体の侵入を検出するためのシステムであって、
    それぞれ第１の有向ビーム及び第２の有向ビームによって距離を測定するように構成される少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサであって、
    前記第１のビーム及び前記第２のビームが、前記物理的実体から離れた位置に存在する交点で少なくとも対をなして互いに交わるそれぞれの第１の方向及び第２の方向に、前記物理的実体からの前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから出て配向されることによって前記侵入ゾーンを画定するように構成される、少なくとも第１の距離測定センサ及び第２の距離測定センサと、
    前記第１のビーム及び前記第２のビームの各々に対して、前記物体による前記ビームの遮断を監視し、前記遮断の瞬間に、前記ビームを放出する前記第１のセンサ又は前記第２のセンサから前記物体を隔てている距離を測定するように構成される監視手段と、
    前記測定された距離がそれぞれの第１の決定済み閾値及び第２の決定済み閾値未満の値を有する場合、前記監視された遮断から、及び前記第１のビーム及び前記第２のビームの少なくともサブセットからの前記測定された距離から前記侵入を検出するように構成される検出手段と、
    を備える、システム。
11. 前記侵入ゾーンが、３次元であり、前記システムが、
    前記物理的実体に取り付けられることが意図され、第３の有向ビームをもたらすことができる少なくとも第３の距離測定センサ手段
    をさらに備え、
    前記第３の有向ビームが、前記物理的実体から離れた位置に存在するさらなる交点で、前記第１の方向、前記第２の方向、及び前記物理的実体に取り付けられることが意図される第４の距離測定センサからの第４の有向ビームの第４の方向のうちの少なくとも１つと交わる第３の方向に、前記物理的実体からの前記第３の距離測定センサから出て配向されることによって前記侵入ゾーンをさらに画定するように構成され、
    前記監視手段が、前記第３の有向ビームに対して、前記物体による前記第３の有向ビームの遮断を監視し、前記遮断の瞬間に、前記第３の有向ビームを放出する前記第３の距離測定センサから前記物体を隔てている距離を測定するようにさらに構成され、
    前記検出手段が、前記測定された距離が少なくとも第３の決定済み閾値未満の値を有する場合、前記第３の有向ビームの前記監視された遮断から前記侵入を検出するようにさらに構成され、
    前記物体の最小物体サイズ及び／又は幾何構造の仮定に基づいて、複数の有向ビームが配置される、
    請求項１０に記載のシステム。
12. 前記第１の有向ビーム及び前記第２の有向ビームが、前記物理的実体が乗っている地面に対して実質的に平行な第１の平面を画定し、前記第３の有向ビーム及び前記第４の有向ビームが、前記第１の平面に対して非平行な第２の平面を画定する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記監視手段及び前記検出手段を実装するように構成される処理手段をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
14. 少なくとも第１のデバイス及び前記第１のデバイスとは異なる第２のデバイスをさらに備え、前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスが、前記物理的実体に取り付けられることが意図され、それぞれ前記第１の距離測定センサ及び前記第２の距離測定センサを備える、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスのうちのいずれか一方が、前記処理手段を備える、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第１の距離測定センサと前記第２の距離測定センサとの間に、前記第１の距離測定センサ及び前記第２の距離測定センサから前記監視手段へ信号を送信するように構成される電気リンクをさらに備える、請求項１０～１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記第１の距離測定センサ及び前記第２の距離測定センサが、単一点センサ、多重ピクセルセンサ、単一点「微小」視野（ＦｏＶ）飛行時間（ＴｏＦ）センサ、３次元カメラ、超音波、レーダー、又は距離を測定することができる任意の他のデバイスを含むリストのうちのいずれか１つである、請求項１０～１６のいずれか一項に記載のシステム。

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