JP5347357B2 - 意識低下検出方法及びシステム、居眠り運転防止方法及びシステム、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、産業用車両又は産業機械の作業者の運転操作に伴う物理的な身体の動きの変化から、作業者の意識低下状態を検出する意識低下検出方法及びシステム、それを利用した居眠り運転防止方法及びシステム、並びにプログラムに関する。

製造業では、２４時間操業の製鉄所や鉱山及び建設現場が多く、居眠り運転防止に関する対策が急務であり、産業用車両や産業機械（以下「産業用車両等」と記する）に適用可能な作業者の意識低下検出が望まれていた。

従来、居眠り運転防止としては、運転者の瞳孔の開閉頻度、開閉時間、視線方向等を監視したり、運転者の脳波、脈動、体温等の変化を監視したりすることにより、運転者の意識レベルを検出し、当該運転者に対して警告を促す居眠り運転防止が多数提案されている。

しかしながら、製造業等において使用される産業用車両等（ダンプ、クレーン、建設機械等）には、コスト面及び産業用車両等の運転操作時における特殊性の問題から、従来の一般車両用の居眠り運転防止を適用することが困難であった。

すなわち、産業用車両等の特殊性として、その運転操作時における振動が大きいことが挙げられる。このために、運転者の瞳孔の開閉頻度、開閉時間、視線方向等を検出して作業者の意識低下を検出することは難しく、誤検出等が生じやすい。

また、運転者の脳波、脈動、体温等の変化を検出して作業者の意識レベルを検出する場合、センサ類を作業者の身体に装着する必要がある。しかしながら、作業現場では頻繁に運転室から昇降することもあり、その度にセンサを身体に装着、取り外しする必要が発生するため、産業用車両等には適していない。

そこで、特許文献１では、産業用車両又は産業機械を運転操作する作業者の意識低下を検出する意識低下検出装置として、運転座席の座面と背面との境界部に設けられ、意識低下に伴う作業者の後屈に応じた作業者からの加圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段により検出された加圧力の変化が所定値以上である場合に、作業者の意識が低下していると判別し、意識低下信号を出力する判別手段とを備えることが提案されている。

特開２００７−２８００５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、単に圧力検出手段により検出された加圧力の変化が所定値以上である場合に作業者の意識が低下していると判別する場合、作業者の体型による検出圧力の強弱、運転姿勢の個人差による検出圧力の強弱、運転姿勢の変化による検出圧力の変動等に対して過検知や未検知が発生することを防止できない。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、振動の大きい産業用車両や産業機械の運転操作時において、作業者の体型による検出圧力の強弱、運転姿勢の個人差による検出圧力の強弱、運転姿勢の変化による検出圧力の変動等に対する過検知や未検知を少なくし、作業者の意識低下を確実に検出できるようにすることを目的とする。

本願発明者等は、振動の大きい産業用車両や産業機械の運転操作時において、作業者の体型による検出圧力の強弱、運転姿勢の個人差による検出圧力の強弱、運転姿勢の変化による検出圧力の変動等に対応すべく、意識低下として判定すべき加圧力の閾値を変動させることに注目した。
以下に、本発明の要旨を述べる。
（１）産業用車両又は産業機械を運転操作する作業者の意識低下を検出する意識低下検出方法であって、
前記産業用車両又は産業機械の運転座席に設けられた圧力検出手段により加圧力を検出する加圧力検出ステップと、
前記圧力検出手段により検出された加圧力に対して５分以上、１０分以下の時間間隔で移動平均処理を行う平均化処理ステップと、
前記平均化処理ステップでの移動平均処理により算出された加圧力に応じて閾値を設定する閾値設定ステップと、
前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定ステップにより設定された閾値以上であることが継続する状態と、次に前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定ステップにより設定された閾値以上であることが継続する状態との間隔が所定時間以内であることが繰り返された場合に作業者の意識が低下していると判定する意識低下判定ステップと、
前記意識低下判定ステップにより作業者の意識が低下していると判定された場合に意識低下信号を出力する信号出力ステップとを有し、
前記圧力検出手段は、加圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部の支持体と、前記支持体から延びる固定部材とにより構成され、前記支持体が前記運転座席の背面及び座面に当接するように配設され、前記固定部材が前記背面と前記座面との間の間隙に挿入することにより固定されることを特徴とする意識低下検出方法。
（２）前記産業用車両又は産業機械の速度を検出する速度検出ステップを有し、
前記速度検出ステップにより検出された速度が所定の速度以上の場合に、前記意識低下判定ステップにより作業者の意識の低下を判定することを特徴とする前記（１）に記載の意識低下検出方法。
（３）前記産業用車両又は産業機械の加速度を取得する加速度取得ステップを有し、
前記加速度取得ステップにより取得された加速度が所定の加速度以下の場合に、前記意識低下判定ステップにより作業者の意識の低下を判定することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の意識低下検出方法。
（４）前記圧力検出ステップにより検出される加圧力信号のうち、前記産業用車両又は産業機械の固有振動に関する圧力成分をフィルタリングするステップを有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の意識低下検出方法。
（５） 前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の意識低下検出方法で求められる前記意識低下信号に基づき、当該作業者に覚醒を促すことを特徴とする居眠り運転防止方法。
（６）前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の意識低下検出方法で求められる前記意識低下信号に基づき、前記産業用車両又は産業機械の運転速度を減速することを特徴とする居眠り運転防止方法。
（７）産業用車両又は産業機械を運転操作する作業者の意識低下を検出する意識低下検出システムであって、
前記産業用車両又は産業機械の運転座席に設けられた圧力検出手段により加圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された加圧力に対して５分以上、１０分以下の時間間隔で移動平均処理を行う平均化処理手段と、
前記平均化処理手段での移動平均処理により算出された加圧力に応じて閾値を設定する閾値設定手段と、
前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定手段により設定された閾値以上であることが継続する状態と、次に前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定手段により設定された閾値以上であることが継続する状態との間隔が所定時間以内であることが繰り返された場合に作業者の意識が低下していると判定する意識低下判定手段と、
前記意識低下判定手段により作業者の意識が低下していると判定された場合に意識低下信号を出力する信号出力手段とを備え、
前記圧力検出手段は、加圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部の支持体と、前記支持体から延びる固定部材とにより構成され、前記支持体が前記運転座席の背面及び座面に当接するように配設され、前記固定部材が前記背面と前記座面との間の間隙に挿入することにより固定されることを特徴とする意識低下検出システム。
（８）前記（７）に記載の意識低下検出システムで求められる前記意識低下信号に基づき、当該作業者に覚醒を促す覚醒手段を備えたことを特徴とする居眠り運転防止システム。
（９）前記（７）に記載の意識低下検出システムで求められる前記意識低下信号に基づき、前記産業用車両又は産業機械の運転速度を減速する運転制御手段を備えたことを特徴とする居眠り運転防止システム。
（１０）産業用車両又は産業機械の運転座席に設けられた圧力検出手段により加圧力を検出し、運転操作する作業者の意識低下を検出するためのプログラムであって、
前記圧力検出手段により検出された加圧力に対して５分以上、１０分以下の時間間隔で移動平均処理を行う平均化処理と、
前記平均化処理での移動平均処理により算出された加圧力に応じて閾値を設定する閾値設定処理と、
前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定処理により設定された閾値以上であることが継続する状態と、次に前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定処理により設定された閾値以上であることが継続する状態との間隔が所定時間以内であることが繰り返された場合に作業者の意識が低下していると判定する意識低下判定処理と、
前記意識低下判定処理により作業者の意識が低下していると判定された場合に意識低下信号を出力する信号出力処理とをコンピュータに実行させ、
前記圧力検出手段は、加圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部の支持体と、前記支持体から延びる固定部材とにより構成され、前記支持体が前記運転座席の背面及び座面に当接するように配設され、前記固定部材が前記背面と前記座面との間の間隙に挿入することにより固定されることを特徴とするプログラム。

本発明によれば、意識低下として検出すべき加圧力の閾値を変動させることにより、作業者の体型による検出圧力の強弱、運転姿勢の個人差による検出圧力の強弱、運転姿勢の変化による検出圧力の変動等に対する過検知や未検知を少なくすることができる。これにより、振動の大きい産業用車両や産業機械の運転操作時において、作業者の意識低下を確実に検出することができ、産業用車両等における特殊性に対しても好適な居眠り運転防止方法を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、作業者の意識低下を検出し、作業者に覚醒を促す覚醒及び運転停止制御を実行する居眠り運転防止システムの全体構成を示す図である。本実施形態に係る意識低下検出システムは、産業用車両等の運転座席１の背部２と座部３との境界部４に設けられた圧力検出手段（圧力検出機）１０と、圧力検出手段１０と接続線５０で接続された信号検出装置２０とにより構成される。

さらに、意識が低下している作業者に覚醒を促すための覚醒手段としての警告装置３０及び運転操作中の産業用車両等の運転速度を減速し停止するための運転制御手段としての運転停止制御装置４０を含めることにより、居眠り運転防止システムが構成されている（図１（ａ）参照）。

本実施形態に係る居眠り運転防止システムは、意識低下検出システムにより検出された作業者の意識低下（眠気、居眠り等）に対し、覚醒手段による覚醒及び運転制御手段による運転停止制御を実行し、意識低下状態からの正常な意識状態への復帰及び事故防止等の安全性の確保を行うものである。

本実施形態の圧力検出手段１０について説明する。圧力検出手段１０は、図１（ｂ）に示すように、圧力検出部１０１と、圧力検出部１０１を運転座席１の背部（背面）２と座部（座面）３との境界部４に設置するための支持体１０２及びこの支持体１０２から延びる固定部材１０３とにより構成される。本実施形態では、圧力検出部１０１として空気動圧センサを適用しているが、その他に圧電素子等を用いることも可能である。

支持体１０２は、背部２に後屈する作業者の腰椎に対応する位置に圧力検出部１０１が配設されるように、当該圧力検出部１０１の配設角度、高さ等に応じた形状とされている。また、支持体１０２は、境界部４に配置されることを考慮して、台形形状に形成することが好ましい。支持体１０２は、木材や金属等の剛性体で形成してもよいが、作業者に対して不快感を与えないために、スポンジや発泡材等の柔軟性のある材質で構成することが好ましい。

固定部材１０３は、圧力検出手段１０を運転座席１に固定するために、運転座席１の背部２と座部３との間の間隙（境界部４）に圧入可能な薄板状に形成されている。

このようにした圧力検出手段１０は、その支持体１０２が運転座席１の境界部４にて背部２及び座部３に挟み込まれるように配設され、固定部材１０３によって運転座席１に固定されることによって、運転操作の際に振動が大きい産業用車両等に対しても安定して運転座席１に固定されるとともに、運転座席１への設置作業及び取り外し作業が容易となる。

次に、本実施形態の意識低下検出の検出原理について説明する。本実施形態の意識低下検出方法は、産業用車両等の一般車両とは異なる上述した特殊性に鑑み、意識低下に伴う作業者の後屈を検出することで、作業者の意識の低下を検出する。

すなわち、図２（ａ）に示すように、産業用車両等を運転操作する作業者Ｓは、産業用車両等に加わる振動に対応するため、運転座席１の背部２に接することなく、背部２と離間した状態となっていることが多い。このとき、作業者Ｓが圧力検出手段１０に当接していないか、若しくは、作業者Ｓが圧力検出手段１０に当接しているが、圧力検出手段１０に対して作業者Ｓからの加圧力がほとんど加わっていない状態となる。

または、図２（ｃ）に示すように、作業者Ｓの体型や運転姿勢によっては、作業者Ｓが圧力検出手段１０に接触している状態となっていることもある。このとき、作業者Ｓが圧力検出手段１０に当接しているため、圧力検出手段１０には作業者Ｓからの加圧力が加わっている状態となる。

図２（ａ）又は図２（ｃ）の状態で運転操作していた作業者Ｓの意識が低下すると、当該作業者Ｓは、図２（ｂ）に示すように運転座席１に対して背部２方向に後屈する。より具体的に説明すると、意識低下に伴って作業者Ｓの腰椎付近が身体の力が緩むように運転座席１に対して背部２方向に後屈し、作業者Ｓが圧力検出手段１０の当接面１０１ａに当接し、圧力検出手段１０に圧力が加わる。または、図２（ｃ）に示すように、作業者Ｓの体型や運転姿勢により最初から接触している状態においては、圧力検出手段１０にさらなる圧力が加わる。本実施形態では、この意識低下に伴う作業者Ｓの後屈を、運転座席１の境界部４に設けられた圧力検出手段１０に対する加圧力として検出する。

このように本実施形態に係る意識低下検出方法は、産業用車両等の運転操作中に作業者Ｓの意識が眠気等により低下した場合、その意識低下によって身体の緊張、すなわち、作業者Ｓの身体における腰椎付近の緊張が解かれ、作業者Ｓの腰椎が後屈することに着目し、作業者Ｓの後方へ後屈を検出することによって、当該作業者Ｓの意識低下を検出する。

したがって、本実施形態に係る意識低下検出方法では、運転座席１の背部２に接することなく、又は作業者Ｓの体型や運転姿勢により最初から接触している状態においても、運転操作している作業者Ｓの意識が低下することにより、当該作業者Ｓの腰椎付近が後屈し、作業者Ｓの背中が背部２に当接することなく圧力検出手段１０に対して加圧力を加える場合の他に、作業者Ｓの背中が先に背部２に当接しても、その後当該意識低下による身体の緊張の解放により、当該業者Ｓの腰椎付近は必然的に後方若しくは下方に後屈することから、当該作業者Ｓの意識低下（後屈）を検出することが可能である。

図３（ａ）は、図２（ａ）に示した作業者Ｓの意識低下に伴う圧力検出手段１０への加圧力の変化例を示す特性図である。Ｐ_Aは基準圧力、Ｐ_xは閾値圧力、Ｐ_Bは検出された加圧力（計測圧力）である。圧力変化量ΔＰ（Ｐ_B−Ｐ_A）が閾値圧力Ｐ_x以上である場合、作業者の意識状態が正常状態から眠気や居眠り等の意識低下状態に遷移したと判定することができる。すなわち、作業者Ｓの意識が低下することにより、当該作業者Ｓの身体の緊張が解かれ、上述したように作業者Ｓの腰椎付近が後屈し、圧力検出手段１０に閾値圧力Ｐ_x以上の加圧力を加えることになるので、作業者Ｓの意識低下を検出することができる。

図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示した作業者Ｓの意識低下に伴う圧力検出手段１０への加圧力の変化例を示す特性図である。Ｐ_Cは基準圧力、Ｐ'_xは閾値圧力、Ｐ_Dは検出された加圧力（計測圧力）である。圧力変化量ΔＰ（Ｐ_D−Ｐ_C）と基準圧力Ｐ_Cとの合計圧力が、閾値圧力Ｐ'_x以上である場合、作業者の意識状態が正常状態から眠気や居眠り等の意識低下状態に遷移したと判定することができる。すなわち、作業者Ｓの意識が低下することにより、当該作業者Ｓの身体の緊張が解かれ、上述したように作業者Ｓの腰椎付近が後屈し、圧力検出手段１０に閾値圧力Ｐ'_x以上の加圧力を加えることになるので、作業者Ｓの意識低下を検出することができる。

このように基準圧力Ｐ_A及びＰ_Cは、作業者Ｓの体型、運転姿勢の個人差、運転姿勢の変化等で常に変動していることから、ある一定時間、例えば１０分程度の基準圧力を平均値化し、閾値圧力を変動させることで当該作業者Ｓの意識が低下したときの圧力変化を分離することが可能となる。

また、誤検出を防止するために、圧力変化量ΔＰ（Ｐ_B）が閾値圧力Ｐ_x以上となっている継続時間Δｔ（ｔ₂−ｔ₁）が所定時間（ｔ_x）以上である場合に、作業者Ｓの意識が低下していると判定することが好ましい。つまり、作業者Ｓの後屈による検出圧力Ｐ_Bが単に閾値圧力Ｐ_x以上であっても、正常な意識状態にある作業者Ｓが圧力検出手段１０に加圧力を及ぼすような動作（産業用車両等に加わる振動によって作業者Ｓと圧力検出手段１０とが当接して、加圧力を及ぼす場合等）も考えられ、意識低下に伴う作業者Ｓの身体の緊張が所定時間継続して解かれた状態であることをその判定条件として適用することで、より正確な意識低下検出を実現できる。圧力変化量ΔＰ（Ｐ_D）についても同じである。

さらに、誤検出を防止するために、圧力変化量ΔＰ（Ｐ_B）が閾値圧力Ｐ_x以上となる回数ｎが所定回数（ｎ_x）以上である場合に、作業者Ｓの意識が低下していると判定することが好ましい。つまり、作業者Ｓの後屈による検出圧力Ｐ_Bが単に閾値圧力Ｐ_x以上であっても、正常な意識状態にある作業者Ｓが圧力検出手段１０に加圧力を及ぼすような動作（産業用車両等に加わる振動によって作業者Ｓと圧力検出手段１０とが当接して、加圧力を及ぼす場合等）も考えられ、意識低下に伴う作業者Ｓの身体の緊張が所定回数連続して解かれた状態であることをその判定条件として適用することで、より正確な意識低下検出を実現できる。圧力変化量ΔＰ（Ｐ_D）についても同じである。

このように、本実施形態では、作業者Ｓの腰椎付近が運転座席１に対して背部２方向に後屈して、圧力検出手段１０に加圧力が加わっている状態が、閾値以上であって、かつ所定時間継続及び／又は所定回数検知している場合に作業者Ｓの意識が低下していると判定する。

次に、本実施形態の信号検出装置２０について説明する。図４は、図１に示した信号検出装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。信号検出装置２０は、圧力検出手段１０からの圧力検出信号を電気信号に変換する圧電変換回路２０１、圧電変換回路２０１から出力された電気信号に含まれる産業用車両等に加わる振動（固有振動）に対応する圧力成分を当該電気信号から除去してＣＰＵ２０３に出力するローパスフィルタ２０２、ローパスフィルタ２０２から出力された電気信号に基づいて、作業者の意識低下を判定し、判定結果に応じて意識低下信号出力回路２０４に意識低下信号の出力を指示するとともに信号検出装置２０全体の制御を行うＣＰＵ２０３とを備える。

さらに、信号検出装置２０は、作業者Ｓが運転操作する産業用車両等に設けられた車速検出手段からの速度信号を受信して、当該車両のスペードレベルを検出するスピードレベル検出回路２０５、スピードレベル検出回路２０５からの出力信号に基づいて当該産業用車両等の加速度を算出する加速度演算回路２０６を備える。

本実施形態では、ローパスフィルタ２０２により、圧電変換回路２０１から出力された電気信号に含まれる産業用車両等の固有振動に応じた圧力成分を除去することにより、作業者Ｓの意識低下検出の精度を向上させることができる。

また、スピードレベル検出回路２０５により検出された車両のスピードレベルを意識低下検出における判定要素として考慮することで、誤検出を防止する。具体的には、スピードレベルが低い場合には、車両の運転開始動作時又は停止動作時であると推定され、運転開始動作時又は停止動作時において、作業者Ｓが居眠りを起こすことは考えにくい。したがって、このような場合の誤検出を防止するため、圧力検出手段１０に対する加圧力が閾値以上であっても、作業者Ｓの意識が低下していると判定しないように、産業用車両のスピードレベルをその判定条件として考慮する。また、作業者が圧力検出手段１０に接している状態での運転操作は、低速における低振動の他に、車両後進の際の後方確認（振り返り動作）やパネル等の操作による作業者の体重移動が考えられ、これらの誤検出の要因も車両のスピードレベル検出により排除することが可能である。

また、加速度演算回路２０６により信号検出装置２０に加わる加速度、すなわち、産業用車両等の加速に伴う加速度をスピードレベル検出回路２０５からの速度データを微分して算出し、意識低下検出における判定要素として考慮することで、誤検出を防止する。上述したように、運転操作している作業者Ｓの意識低下に伴う当該作業者Ｓの後屈に応じた加圧力を検出することにより作業者Ｓの意識低下を検出するのであるが、産業用車両等が加速している場合では、作業者Ｓは運転座席１の後方、すなわち、背部２に向かって引っ張られるように力を受け、作業者Ｓが圧力検出手段１０に接し、圧力検出手段１０が作業者Ｓから加圧力を受けることになる。このため、作業者Ｓの意識が正常であっても、加速による圧力検出手段１０は、作業者Ｓからの加圧力を検出することになるので、信号検出装置２０は、作業者Ｓの意識が低下しているものと判定してしまう。そこで、加速度演算回路２０６により加速度を算出し、加速度が所定の加速度以下である場合に、作業者Ｓの意識低下を判定することで、正確な作業者Ｓの意識低下を検出可能としている。なお、本実施形態では、速度データから加速度を算出する加速度演算回路２０６を適用しているが、例えば加速度センサを信号検出装置２０に適用し、直接加速度を検出して取得するように構成することも可能である。

図５に、図４に示したハードウェア構成により実現される信号検出装置２０の機能構成を示す。３０１はフィルタリング部であり、圧力検出手段１０により検出された加圧力信号のうち、産業用車両等の固有振動に関する圧力成分をフィルタリングする。

３０２は平均化処理部であり、圧力検出手段１０より検出され、フィルタリング部３０１によりフィルタリングされた加圧力に対して所定時間の移動平均処理を行う。

３０３は閾値設定部であり、平均化処理部３０２での移動平均処理により算出された加圧力に応じて閾値を設定する。具体的には、移動平均処理により算出された加圧力に対応する所定の定数値を求め、その所定の定数値と基準となる加圧力の値とを乗算した値を閾値とする。

３０４は速度検出部であり、産業用車両等の速度を検出する。３０５は加速度算出部であり、速度検出部３０４により検出された速度に基づいて産業用車両等の加速度を算出する。

３０６は意識低下判定部であり、後述する図６のフローチャートに従って、作業者の意識の低下を判定する。３０７は信号出力部であり、意識低下判定部３０６により作業者の意識が低下していると判定された場合に意識低下信号を出力する。

以下、図６に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の意識低下検出の処理遷移を詳細に説明する。信号検出装置２０は、産業用車両等の始動（エンジン始動、電源投入等）又は作業者Ｓが信号検出装置２０に対して検出開始操作を行うことにより、意識低下検出を開始する（ステップＳ１００）。

運転座席１の境界部４に設けられた圧力検出手段１０は、随時、信号検出装置２０に接続線５０を介して検出信号を出力する。信号検出装置２０では、この圧力検出手段１０からの検出信号を受信して、圧電変換回路２０１で当該検出信号を電気信号に変換して、ローパスフィルタ２０２に出力する（ステップＳ１０１）。

ローパスフィルタ２０２は、圧電変換回路２０１から出力された電気信号に含まれる産業用車両等に加わる振動（固有振動）に対応する圧力成分を除去（フィルタリング）する（ステップＳ１０２）。産業用車両等の固有振動数は約３Ｈｚ〜４Ｈｚであり、圧電変換回路２０１から出力された電気信号には、この固有振動に係る圧力成分が含まれることになる。そこで、作業者Ｓの意識低下に伴う圧力検出手段１０への加圧力の周波数をより正確に検出するために、ローパスフィルタ２０２は電気信号に含まれる固有振動に係る圧力成分をカットしてＣＰＵ２０３に出力する。具体的に、本実施形態では、１Ｈｚ以下の周波数の電気信号のみを抽出しＣＰＵ２０３に出力する。これは、作業者Ｓの意識低下に伴う無意識に近い状態での作業者Ｓの圧力検出手段１０への加圧力の周波数は、産業用車両等の固有振動数よりも小さいと推測されることから、電気信号における１Ｈｚ以下の成分のみをＣＰＵ２０３に出力している。

また、スピードレベル検出回路２０５からの運転操作中の産業用車両等の速度に関する信号を随時受信して車両のスピードレベルを検出し、車両速度の閾値（所定の速度）と比較する（ステップ１０３）。その結果、車両速度が閾値以上である場合、次のステップＳ１０４に進む。一方、車両速度が閾値を下回る場合は、ステップＳ１０１に戻る。これは、低速度で行われる車両後進時の後方確認のための作業者Ｓの振り返り動作や、発進直後に行うパネル等の操作による作業者の体重移動による誤検出を防止するためである。

ステップＳ１０４では、加速度演算回路２０６で算出された加速度を、加速度の閾値（所定の加速度）と比較する。その結果、加速度が閾値以下である場合、次のステップＳ１０５に進む。加速度が閾値を上回る場合は、産業用車両等の加速に伴う作業者Ｓの後方への体重移動等があるので当該作業者Ｓの意識は正常であると考えられることから、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０５では、ＣＰＵ２０３が、ローパスフィルタ２０２から出力された電気信号に基づいて、検出された加圧力の決定を行う。検出加圧力は、作業者Ｓの体型、運転姿勢の個人差、運転姿勢の変化等により変動していることから、ある一定時間、例えば５分〜１０分の間隔で移動平均処理を行うことが好ましい。５分〜１０分の間隔としたので、移動平均処理する間隔が５分以下である場合は過検知が多くなり、１０分以上である場合は未検知が多くなるためである。

次に、ＣＰＵ２０３は、平均化処理された圧力の増減に応じて、対応する所定の定数値を求め、所定の定数値と基準となる加圧力の値とを乗算した値を閾値として決定する（ステップＳ１０６）。

次に、圧力検出手段１０により検出される加圧力が、ステップ１０６で設定された加圧力の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。その結果、検出圧力が閾値以上である場合、次のステップＳ１０８に進む。一方、検出圧力が閾値を下回る場合は、作業者Ｓの意識低下はないとしてステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０８では、ＣＰＵ２０３が、ステップ１０６で検出圧力が閾値以上である状態の継続時間が所定時間以上であるか否か判定する。その結果、継続時間が所定時間以上である場合、次のステップ１０９に進む。一方、継続時間が所定時間を下回る場合は、作業者Ｓの意識低下はないとしてステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０９では、検出圧力≧閾値が所定時間以上継続する状態と、次の検出圧力≧閾値が所定時間以上継続する状態との間隔（検知間隔）が所定時間以内であるか否かを判定する。その結果、検知間隔が所定時間以内である場合、さらに次のステップ１０９に進む。一方、検知間隔が所定時間以内でない場合は、作業者Ｓの意識低下はないとしてステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９での検知回数をカウントし、所定回数以上発生したか否かを判定する。その結果、カウント数が所定回数以上である場合、作業者Ｓの意識が低下しているとして、ステップ１１１に進み、意識低下信号を出力する。一方、カウント数が所定回数を下回る場合は、作業者Ｓの意識低下はないとしてステップＳ１０１に戻る。

以上のように、ＣＰＵ２０３は、作業者Ｓの意識低下を検出し、意識低下信号出力回路２０４に対して意識低下信号の出力要請を行う。これを受けて、意識低下信号出力回路２０４が、覚醒手段としての警告装置３０に当該意識低下信号を出力することにより、作業者Ｓへの覚醒を促す。また、運転制御手段としての運転停止制御装置４０に当該意識低下信号を出力することにより、運転停止制御装置４０は、例えば、自動的に産業用車両の回転速度を低下させて減速させたり、停止させたりする等の運転停止制御を産業用車両等に対して行う。

なお、本実施形態では、意識低下信号出力回路２０４が意識低下信号を出力しているが、これは、覚醒手段である警告装置３０として多様な形態が考えられるため、多様な異なるデータ形式に応じた意識低下信号を出力するためである。したがって、ＣＰＵ２０３が判定結果に応じて意識低下信号を警告装置３０に対して直接出力する構成としてもよい。また、ＣＰＵ２０３は、意識低下が検出された場合に、意識低下信号出力回路２０４に意識低下信号の出力を指示しているが、逆に、上述の意識低下検出処理において、作業者Ｓの意識低下を検出できなかった場合に、意識低下信号出力回路２０４に対して、当該意識低下信号の出力を禁止する出力禁止信号を出力するように構成することも可能である。運転停止制御装置４０もまた同様である。

図７は、本実施形態の産業用車両等の低速度における誤検出及び車両後進時の後方確認のための作業者Ｓの振り返り動作やパネル等の操作による作業者の体重移動による誤検出を防止する実測値を示すグラフである。図７（ａ）は、ローパスフィルタ２０２から出力される車両の固有振動数がカットされた１Ｈｚ以下の周波数成分の検出圧力を示すグラフである。図７（ｂ）は、スピードレベル検出回路２０５から出力された車両のスピードレベルを示すグラフである。同図に示すように、閾値圧力Ｐ_x以上の検出圧力が所定時間以上継続している場合であって、車両のスピードレベルが閾値Ｖ_x以上である場合に、作業者Ｓの意識低下を検出する。

具体的に説明すると、図７の時刻Ａでは、検出圧力Ｐ_Bが閾値圧力Ｐ_xを超えたものの、図７（ｂ）における産業用車両等のスピードレベルがＶ_xを超えていない（低速）ため、ＣＰＵ２０３は、意識低下として検出しない。また、図７の時刻Ｂでは、検出圧力Ｐ_Bが閾値圧力Ｐ_xを超え、かつ図７（ｂ）における産業用車両等のスピードレベルがＶ_xを超えているが、検出圧力Ｐ_B（圧力変化量ΔＰ）が閾値圧力Ｐ_x以上となっている継続時間Δｔが所定時間ｔ_x以上でないため、ＣＰＵ２０３は意識低下として検出しない。

図７の時刻Ｃ及びＤでは、検出圧力Ｐ_Bが閾値圧力Ｐ_xを超え、かつ図７（ｂ）における産業用車両等のスピードレベルがＶ_xを超えており、さらに、検出圧力Ｐ_B（圧力変化量ΔＰ）が閾値圧力Ｐ_x以上となっている継続時間Δｔが所定時間ｔ_x以上であるので、ＣＰＵ２０３は、この図７の時刻Ｃ及びＤにおける波形を意識低下として検出する。

（実施例）
図８は、従来（特許文献１）の実施例の結果を示す特性図であり、横軸が時間、縦軸が加圧力を示す。閾値圧力Ｐ_x（Ｙ２）が一定のため、図２（ｃ）に示す作業者Ｓのように予め圧力検出手段１０に接している状態で運転している場合に、検出圧力（Ｙ１）が大きくなる等、運転姿勢の個人差による検出圧力の強弱や運転姿勢の変化による検出圧力の変動に対して過敏に反応してしまう可能性がある。つまり、作業者Ｓは、図２（ｃ）のように予め圧力検出手段１０に接している状態で運転しており、作業者Ｓから検出された検出圧力Ｐ_B（Ｙ１)は、一定値である閾値圧力Ｐ_x（Ｙ２）を上回りやすくなり、結果的に意識低下として検出する信号（Ｙ３）が増え、即ち、過剰検知が発生する状態となる。

それに対して、図９は、本発明を適用した場合の実施例の結果を示す図である。作業者の体型による検出圧力の強弱、運転姿勢の個人差による検出圧力の強弱、運転姿勢の変化による検出圧力の変動に対して、閾値圧力Ｐ_xを変動させることで、的確な意識低下の判定を行っているのがわかる。具体的には、実施例で、作業者Ｓは、図２（ｃ）のように予め圧力検出手段１０に接している状態で運転しており、検出圧力Ｐ_B（Ｙ４)は常に変動している。その変動量を一定時間、例えば１０分間の平均値を取りながらその増減圧力を、閾値圧力Ｐ_x（Ｙ５）に増減させることで、当該作業者Ｓの意識が低下したときの圧力変化を分離することが可能となり、意識低下として検出する信号（Ｙ６）の検知精度が向上する。

このように、本発明を適用した意識低下検出システムは、運転座席１の背面２座面３との間の境界部４に設けられた圧力検出手段１０により、意識低下に伴う作業者Ｓの後屈に応じた作業者Ｓからの加圧力を検出することにより、作業者Ｓの意識低下を判定している。このため、運転操作の際に比較的大きな振動を伴う産業用車両や産業機械であっても、作業者Ｓの意識低下を正確に検出でき、意識低下を検出する意識低下検出装置を用いることで、産業用車両等における特殊性に対しても適用可能な居眠り運転防止装置を実現することが可能となる。

また、本発明を適用した意識低下検出システムを用いた居眠り運転防止システムは、覚醒手段及び運転制御手段を備え、作業者に対する覚醒及び事故防止を図っているが、覚醒手段のみを備えるように構成し、意識低下状態にある作業者の意識を正常に復帰させることでも、事故を防止する手段として十分に機能する。

（他の実施例）
他の実施例として、平均化処理する時間間隔を変えて、過検率及び未検率がどのように変わるかを調べた結果を表１に示す。時間間隔が５分より短いと未検率が増加し、１０分より長いと過検率が増加する。時間間隔を５分以上、１０分以下にすることにより、過検率と未検率の発生を１０％以下にすることができる。

上述した信号検出装置２０の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置或いはシステム内のコンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ或いはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。プログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

本発明を適用した居眠り運転防止システムを説明するための図であり、（ａ）が居眠り運転防止システムの全体構成を示す図、（ｂ）が圧力検出手段の設置状態を示す側面図である。 本発明を適用した意識低下検出の検出原理を説明するための模式図であり、作業者と圧力検出手段との関係を示す図である。 作業者の意識低下に伴う圧力検出手段への加圧力の変化例を示す特性図である。 実施形態に係る信号検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施形態に係る信号検出装置の機能構成を示す図である。 実施形態における意識低下検出の処理遷移を詳細するためのフローチャートである。 意識低下検出の検出基本原理を示す特性図である。 従来例における実測値を示す特性図である。 本発明の実施例における実測値を示す特性図である。

符号の説明

１０ 圧力検出手段
２０ 信号検出装置
３０ 警告装置
４０ 運転停止制御装置
５０ 接続線
１０１ 圧力検出部
１０２ 支持体
１０３ 固定部材
２０１ 圧電変換回路
２０２ ローパスフィルタ
２０３ ＣＰＵ（演算部）
２０４ 意識低下信号出力回路
２０５ スピードレベル検出回路
２０６ 加速度演算回路

Claims (10)

1. 産業用車両又は産業機械を運転操作する作業者の意識低下を検出する意識低下検出方法であって、
   前記産業用車両又は産業機械の運転座席に設けられた圧力検出手段により加圧力を検出する加圧力検出ステップと、
   前記圧力検出手段により検出された加圧力に対して５分以上、１０分以下の時間間隔で移動平均処理を行う平均化処理ステップと、
   前記平均化処理ステップでの移動平均処理により算出された加圧力に応じて閾値を設定する閾値設定ステップと、
   前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定ステップにより設定された閾値以上であることが継続する状態と、次に前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定ステップにより設定された閾値以上であることが継続する状態との間隔が所定時間以内であることが繰り返された場合に作業者の意識が低下していると判定する意識低下判定ステップと、
   前記意識低下判定ステップにより作業者の意識が低下していると判定された場合に意識低下信号を出力する信号出力ステップとを有し、
   前記圧力検出手段は、加圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部の支持体と、前記支持体から延びる固定部材とにより構成され、前記支持体が前記運転座席の背面及び座面に当接するように配設され、前記固定部材が前記背面と前記座面との間の間隙に挿入することにより固定されることを特徴とする意識低下検出方法。
2. 前記産業用車両又は産業機械の速度を検出する速度検出ステップを有し、
   前記速度検出ステップにより検出された速度が所定の速度以上の場合に、前記意識低下判定ステップにより作業者の意識の低下を判定することを特徴とする請求項１に記載の意識低下検出方法。
3. 前記産業用車両又は産業機械の加速度を取得する加速度取得ステップを有し、
   前記加速度取得ステップにより取得された加速度が所定の加速度以下の場合に、前記意識低下判定ステップにより作業者の意識の低下を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の意識低下検出方法。
4. 前記圧力検出ステップにより検出される加圧力信号のうち、前記産業用車両又は産業機械の固有振動に関する圧力成分をフィルタリングするステップを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の意識低下検出方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の意識低下検出方法で求められる前記意識低下信号に基づき、当該作業者に覚醒を促すことを特徴とする居眠り運転防止方法。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の意識低下検出方法で求められる前記意識低下信号に基づき、前記産業用車両又は産業機械の運転速度を減速することを特徴とする居眠り運転防止方法。
7. 産業用車両又は産業機械を運転操作する作業者の意識低下を検出する意識低下検出システムであって、
   前記産業用車両又は産業機械の運転座席に設けられた圧力検出手段により加圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段により検出された加圧力に対して５分以上、１０分以下の時間間隔で移動平均処理を行う平均化処理手段と、
   前記平均化処理手段での移動平均処理により算出された加圧力に応じて閾値を設定する閾値設定手段と、
   前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定手段により設定された閾値以上であることが継続する状態と、次に前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定手段により設定された閾値以上であることが継続する状態との間隔が所定時間以内であることが繰り返された場合に作業者の意識が低下していると判定する意識低下判定手段と、
   前記意識低下判定手段により作業者の意識が低下していると判定された場合に意識低下信号を出力する信号出力手段とを備え、
   前記圧力検出手段は、加圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部の支持体と、前記支持体から延びる固定部材とにより構成され、前記支持体が前記運転座席の背面及び座面に当接するように配設され、前記固定部材が前記背面と前記座面との間の間隙に挿入することにより固定されることを特徴とする意識低下検出システム。
8. 請求項７に記載の意識低下検出システムで求められる前記意識低下信号に基づき、当該作業者に覚醒を促す覚醒手段を備えたことを特徴とする居眠り運転防止システム。
9. 請求項７に記載の意識低下検出システムで求められる前記意識低下信号に基づき、前記産業用車両又は産業機械の運転速度を減速する運転制御手段を備えたことを特徴とする居眠り運転防止システム。
10. 産業用車両又は産業機械の運転座席に設けられた圧力検出手段により加圧力を検出し、運転操作する作業者の意識低下を検出するためのプログラムであって、
    前記圧力検出手段により検出された加圧力に対して５分以上、１０分以下の時間間隔で移動平均処理を行う平均化処理と、
    前記平均化処理での移動平均処理により算出された加圧力に応じて閾値を設定する閾値設定処理と、
    前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定処理により設定された閾値以上であることが継続する状態と、次に前記圧力検出手段により検出される加圧力が前記閾値設定処理により設定された閾値以上であることが継続する状態との間隔が所定時間以内であることが繰り返された場合に作業者の意識が低下していると判定する意識低下判定処理と、
    前記意識低下判定処理により作業者の意識が低下していると判定された場合に意識低下信号を出力する信号出力処理とをコンピュータに実行させ、
    前記圧力検出手段は、加圧力を検出する圧力検出部と、前記圧力検出部の支持体と、前記支持体から延びる固定部材とにより構成され、前記支持体が前記運転座席の背面及び座面に当接するように配設され、前記固定部材が前記背面と前記座面との間の間隙に挿入することにより固定されることを特徴とするプログラム。

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