JP4452785B2 - Sensory substitution device - Google Patents
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Description
本発明は、前方の障害物の有無、障害物の形状に応じてワイヤの繰出し巻取りを行うことで前方の障害物の有無、形状を手持ちの装置本体の前後の動きによって感覚的に捉えられるようにした感覚代行装置に関する。 In the present invention, the presence / absence and shape of the front obstacle can be sensed by the forward / backward movement of the handheld device body by feeding and winding the wire in accordance with the presence / absence of the front obstacle and the shape of the obstacle. It is related with the sensory substitution device which was made.
従来、特に視覚障害者の前方物体探知用の装置として、例えば、特開平8−332198号公報(特許文献1)には、超音波の発信から反射波の受信までの遅延時間に基づいて反射体までの距離を求め、その結果を音声で視覚障害者に知らせるシステムが開示されている。しかしながら、視覚障害者は自分の耳に聞こえてくる周囲の音によって多くの情報を感取するので、音声で障害物の存在を知らせることはかえって他の重要な情報の取得を阻害するノイズとなりかねない問題点があった。 Conventionally, as a device for detecting a front object of a visually handicapped person, for example, JP-A-8-332198 (Patent Document 1) discloses a reflector based on a delay time from transmission of an ultrasonic wave to reception of a reflected wave. The system which calculates | requires the distance to this and notifies a visually impaired person of the result by an audio | voice is disclosed. However, visually impaired people sense a lot of information by the surrounding sounds heard by their ears, so notifying the presence of an obstacle by voice can be a noise that hinders the acquisition of other important information. There were no problems.
また特開2001−33552号公報(特許文献2)には、歩行前方の異なる方向に別々の搬送周波数で超音波を送信して距離を測定し、障害物までの距離と方向とを振動で知らせる技術が開示されている。しかしながら振動数の違いや振動面積の違いで障害物までの距離や面積を知らせても、直感的ではないため、それを使用者に認識させることが難しい問題点があった。 In JP 2001-33552 A (Patent Document 2), ultrasonic waves are transmitted at different carrier frequencies in different directions in front of walking to measure distances, and the distance and direction to the obstacle are notified by vibration. Technology is disclosed. However, even if the distance or area to the obstacle is informed by the difference in the frequency or the vibration area, it is not intuitive, so it is difficult for the user to recognize it.
また特開2001−33553号公報(特許文献3)には、白杖の届かない先の障害物を超音波で検出する技術が開示されているが、どのような使用者に知らせるかについては開示がない。 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-33553 (Patent Document 3) discloses a technique for detecting an obstacle that cannot be reached by a white cane with ultrasonic waves. However, what kind of user is notified is disclosed. There is no.
また特開2002−296024号公報(特許文献4)には、超音波センサを利用して直前方の段差を検知する技術が開示されているが、白杖の届かない前方の障害物の存在の有無を検知することはできない。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-296024 (Patent Document 4) discloses a technique for detecting a step just before using an ultrasonic sensor, but the presence of an obstacle ahead of the white cane does not reach. Presence / absence cannot be detected.
また特開2001−235538号公報(特許文献5)、特開2001−237677号公報(特許文献6)、特開2002−306553号公報(特許文献7)には、発信された超音波の反射体からの反射波情報に基づいて当該反射体を認識する技術が開示されている。しかしながら、この装置が反射体を認識したときに視覚障害者にどのように知らせるかについては記載がない。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-235538 (Patent Document 5), Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-237777 (Patent Document 6), and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-306553 (Patent Document 7) disclose a reflector of transmitted ultrasonic waves. A technique for recognizing the reflector based on the reflected wave information from is disclosed. However, there is no description on how to notify a visually impaired person when this apparatus recognizes a reflector.
このように、従来の技術では、視覚障害者に白杖の届かない前方の障害物の存在の有無やその形状を直感的に、しかも視覚障害者の鋭敏な聴覚の働きを阻害しないで知らせることができなかった。
本発明は、上述した従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、視覚障害者に白杖の届かない前方の障害物の存在の有無やその形状を直感的に、しかも視覚障害者の鋭敏な聴覚の働きを阻害しないで知らせることができる感覚代行装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional technical problems, and intuitively determines whether or not there is an obstacle in front of the visually handicapped person who cannot reach the white cane, and its shape. It is an object of the present invention to provide a sensory substitute device that can notify without disturbing the function of the auditory sense.
請求項1の発明の感覚代行装置は、前方の障害物までの距離を無線で計測する測距センサと、ワイヤを繰出し、巻取るリールと、前記リールからのワイヤの繰出し長を監視する繰出し長センサと、前記測距センサの測定距離に応じて、前記リールに対して現在の繰出し分より後方へ測定距離に応じた長さだけワイヤを繰出すことを許容し、又は余剰繰出し長分だけ巻取らせるリールコントローラと、前記ワイヤの後端に取り付けた留め具とを備えたものである。
The sensory substitution device of the invention of
請求項2の発明は、請求項1の感覚代行装置において、前記ワイヤのテンションを感知するテンションセンサを備え、前記リールコントローラは、前記テンションセンサが前記リールに対してワイヤの繰出し時に所定以上のテンションを感知したときにのみ前記ワイヤを繰出させることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the sensory substitution device according to the first aspect, the reel controller includes a tension sensor that senses the tension of the wire, and the reel controller includes a tension greater than or equal to a predetermined value when the tension sensor feeds the wire to the reel. The wire is fed out only when it is detected.
請求項3の発明は、請求項1又は2の感覚代行装置において、前記測距センサは、超音波を前方に放射し、その反射波を受信し、当該超音波の往復時間に基づいて前記前方の障害物までの距離を計測する超音波センサであることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the sensory substitution device according to the first or second aspect, the distance measuring sensor emits an ultrasonic wave forward, receives a reflected wave thereof, and based on a round-trip time of the ultrasonic wave, the front The ultrasonic sensor measures the distance to the obstacle.
本発明によれば、留め具によって使用者の身体、例えばベルトにワイヤの後端を固定し、当該装置を手に持ってワイヤが常に張っている状態にして前方に出し、上下、左右に動かせば、リールコントローラが前方の障害物までの距離に応じてワイヤの巻取り長さを調整し、手前に出っ張っている障害物に対してはワイヤの繰出し距離を短くし、ワイヤを巻取ることによって装置本体を身体近くまで引き戻すことで障害物の近さを知らせ、例えば開放されているドア口のように前方に障害物が存在しない場合にワイヤを長く繰り出して当該装置を腕の伸びる範囲で前方に長く動かせるようにすることで障害物の存在しないことを知らせることができ、当該装置本体を持って走査した面での障害物の凸凹を当該装置本体が前後することによって使用者に直感的に感取させることができ、しかも音を利用しないので鋭敏な聴覚を持つ視覚障害者にとって重要な情報を取得するための聴覚の働きを邪魔することがない。 According to the present invention, the rear end of the wire is fixed to the user's body, for example, a belt, by the fastener, and the device is held in the hand and the wire is always stretched, and is forwardly moved, and can be moved up and down and left and right. For example, the reel controller adjusts the winding length of the wire according to the distance to the obstacle in front, shortens the wire feeding distance for the obstacle protruding forward, and winds the wire Pull the device body back to the body to inform the proximity of the obstacle.For example, when there is no obstacle in the front, such as an open door opening, the wire is extended long and the device is moved forward in the range where the arm extends. It is possible to inform the absence of an obstacle by allowing it to move for a long time, and it can be used by moving the device body back and forth on the surface scanned with the device body. Not to disturb the work of the hearing to get information that is important for the visually impaired who have a keen hearing intuitively can make Kant, yet because it does not use the sound to the person.
またワイヤに常に少しのテンションを与えておくことによって、ワイヤが弛むことがなくて使い勝手が向上する。 Further, by always applying a slight tension to the wire, the wire is not loosened and the usability is improved.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1は本発明の1つの実施の形態の感覚代行装置1の機能構成を示すブロック図であり、図2はその装着状態を示している。図1に示すように、本実施の形態の感覚代行装置1は、測距センサ2、マイクロコンピュータ3、このマイクロコンピュータ3によって制御されるモータ駆動回路4、リール駆動モータ5、先端に留め具としてのリング10の付いたワイヤ9の繰出し・巻取りを行うリール6、このワイヤ9に一定のテンションを掛けるために用意された磁気センサ7、そしてモータ5の回転角度を監視するロータリーエンコーダ8を備えている。そしてこれらの要素は、ワイヤ9を除いてすべて手に持てる大きさの本体11内に収容されている。図2に示すように、装置本体11にはスタートボタン12が設けてあり、これを押すことによってマイクロコンピュータ3が装置を初期化し、スタートさせる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a
超音波測距センサ2は、38kHz発振器20、超音波駆動回路21、超音波を発信する超音波送信機22、超音波反射波を受信する超音波受信器23、増幅検波器24、カウンタ25そして8kHz発振器26を備えている。
The ultrasonic distance measuring sensor 2 includes a 38
38kHz発振器20は、38kHzで発振して超音波を発生し、駆動回路21は所定タイミング毎に超音波送信機22から超音波を発信させる。超音波受信機23は所定方向(前方)からの超音波帯域の音波を受信し、増幅検波器24は受信音波を増幅し、38kHz帯の音波だけを反射波として検波する。この検波出力はカウンタ25に出力する。カウンタ25は、駆動回路21の発信動作毎に8kHz発振器25のパルスをカウントし、検波出力を受けた時のパルスカウント数を出力する。
The 38
モータ駆動回路4は電流制限付きのものである。モータにDCモータを使用する場合、そのDCモータは電流を流している間に過負荷がかかって回転しなくなった時にそのエネルギが大きな発熱となり、モータを焼損させる恐れがある。そこで、モータを焼損させないためにモータ駆動回路4に電流制限機能を備えている。このモータ駆動回路4によってモータ5を正逆回転させ、弾性材のジョイントで結合されているリール6を同時に回転させ、ワイヤ9の繰出し、あるいは巻取らせる。このリール6はモータ5の出力軸に弾性材のジョイントで結合されていて、それ自体はある程度フレキシブルに動ける状態に支持されている。磁気センサ7は、本体11側に固定されており、リール6がワイヤ9のテンションによって自由状態のホーム位置からずれるとそれを検知し、マイクロコンピュータ3に引張り情報として出力する。ロータリーエンコーダ8は、モータ5又はリール6の回転角度をパルスにしてマイクロコンピュータ3に出力する。
The
マイクロコンピュータ3は、現在のモータ回転角度(リールのワイヤ巻取り量)を把握しており、測距センサ2のカウンタ25からパルスカウント数を受け取ると距離換算し、それに応じてリール6からのワイヤ9の繰出し量若しくは巻取り量を計算し、それに対応したモータ電流と回転方向を演算し、巻取りの場合にはそのまま出力し、繰出しの場合には引張り検知情報を受けた時にその入力がある間だけ、かつ繰出し量が所定量になるまで繰出し指令をモータ駆動回路4に出力する。
The
次に、上記構成の感覚代行装置1の動作について説明する。図2に示すように、リング10を使用者13のベルト14に装着する、あるいはその他の方法でワイヤ9の後端を使用者13の身体に連結する。
Next, the operation of the
そして使用者13が装置本体11を手に持って身体のやや前方に構え、スタートボタン12を押すことで装置1が起動する。マイクロコンピュータ3は、このスタートボタン12が押された時に装置を初期化し、現在のワイヤ9の繰出し量を初期状態量に設定する。
Then, when the
続いて使用者13が、ワイヤ9が張っている状態にしながら本体11を前方で水平に移動させると、前方に障害物があればその障害物の距離に応じて、例えば障害物15までの距離が遠ければワイヤ9の繰出し量を伸ばし、本体11が身体から遠く前方に出て行き、逆に前方の障害物までの距離が短かければワイヤ9をリール6に強制的に巻取らせて繰出し量を少なくする。
Subsequently, when the
図3に示すように、初期状態をS1とし、この状態で前方に障害物15(例えば壁)が存在しているとする。この状態から、使用者がワイヤ9に若干のテンションを掛けながら状態S2〜S4へと水平に移動させるとき、障害物15,16の間に例えばドア戸口17があってドアが開放されていれば、測距センサ2の距離計測が無限大となるので、リール6が繰出し方向に回転されてワイヤ9が繰出されることになる。さらに本体11をS5の位置まで移動させると、障害物16までの距離を再び計測することになり、その測定距離に対応する繰出し量までワイヤ9を強制的に巻取る。
As shown in FIG. 3, it is assumed that the initial state is S1, and an obstacle 15 (for example, a wall) is present ahead in this state. From this state, when the user moves horizontally to the states S2 to S4 while applying a slight tension to the
なお、38kHzの超音波を利用し、8kHzのパルスカウント数で距離解析する場合、1パルスで2.2cmの解像度が得られることになる。なぜならば、1/8kHz=125μsであり、音速340[m/s]×125[μs]÷2(往復分)=2.2[cm]である。よって、100カウントであれば本体の前方2.2mに障害物が存在することを感取できるのである。 When a distance analysis is performed using a 38 kHz ultrasonic wave and a pulse count number of 8 kHz, a resolution of 2.2 cm can be obtained with one pulse. This is because 1/8 kHz = 125 μs, and the speed of sound 340 [m / s] × 125 [μs] ÷ 2 (reciprocation) = 2.2 [cm]. Therefore, if it is 100 counts, it can be felt that an obstacle exists in front 2.2 m of the main body.
このように、本実施の形態の感覚代行装置では、使用者13が自分の手に持っている本体11をワイヤ9が若干張っている状態に保ちながら(テンションをかけながら)前方を水平に走査すれば、前方の障害物の凸凹の状態に応じて本体11が前後移動し、前方の障害物の有無、またその凸凹状態を使用者に直感的に感取させることができる。本装置はまた、垂直方向に移動させれば、垂直方向での凸凹を直感的に感取させることができる。例えば前方の階段の段差を感取させることができる。
As described above, in the sensory substitution device according to the present embodiment, the
なお、マイクロコンピュータ3に記憶装置を設け、走査時の測距データを記憶させておき、後でその測距データを再生させてワイヤ9の繰出し量、巻取り量を制御させる機能を組み込むことで他の場所で形状の再現が可能となる。
The
また、測距センサ2としては超音波センサに代えて、レーザーセンサ、可視光センサ、オートフォーカス用に汎用されている光学位相センサを利用することもでき、無線で距離測定できるセンサであれば特に限定されるものではない。 Further, as the distance measuring sensor 2, a laser sensor, a visible light sensor, an optical phase sensor that is widely used for autofocusing can be used instead of the ultrasonic sensor, and any sensor that can measure the distance wirelessly can be used. It is not limited.
1 感覚代行装置
2 測距センサ
3 マイクロコンピュータ
4 モータ駆動回路
5 モータ
6 リール
7 磁気センサ
8 ロータリーエンコーダ
9 ワイヤ
10 リング
1 Sensory substitution device 2
Claims (3)
ワイヤを繰出し、巻取るリールと、
前記リールからのワイヤの繰出し長を監視する繰出し長センサと、
前記測距センサの測定距離に応じて、前記リールに対して現在の繰出し分より後方へ測定距離に応じた長さだけワイヤを繰出すことを許容し、又は余剰繰出し長分だけ巻取らせるリールコントローラと、
前記ワイヤの後端に取り付けた留め具とを備えたことを特徴とする感覚代行装置。 A distance measuring sensor that wirelessly measures the distance to the obstacle ahead,
A reel for unwinding and winding the wire;
A feed length sensor for monitoring a feed length of the wire from the reel;
A reel that allows the reel to be fed out by a length corresponding to the measured distance to the rear of the reel in accordance with the measurement distance of the distance measuring sensor, or to be wound up by the excess payout length. A controller,
A sensory substitute device comprising a fastener attached to a rear end of the wire.
前記リールコントローラは、前記テンションセンサが前記リールに対してワイヤの繰出し時に所定以上のテンションを感知したときにのみ前記ワイヤを繰出させることを特徴とする請求項1に記載の感覚代行装置。 A tension sensor for sensing the tension of the wire;
2. The sensory substitution device according to claim 1, wherein the reel controller feeds the wire only when the tension sensor detects a predetermined tension or more when feeding the wire to the reel.
The distance measuring sensor is an ultrasonic sensor that radiates an ultrasonic wave forward, receives a reflected wave thereof, and measures a distance to the obstacle ahead based on a round-trip time of the ultrasonic wave. The sensory substitution device according to claim 1 or 2.
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