JP7167834B2 - 障害物・段差検知システム、及び移動体の注意喚起システム - Google Patents

Description

本発明は、移動体が走行しようとする領域に存在する障害物・段差、及び前記領域よりも移動体から離れた位置に存在する障害物・段差を検出する障害物・段差検知システムに関する。

移動体が走行しようとする領域に存在する障害物・段差や、前記領域よりも移動体から離れた位置に存在する障害物・段差を検出する装置がある（例えば、特許文献１ないし３参照）。

特許文献１の障害物検出装置は、移動体である自律移動装置２に対して斜め下向きに取り付けた距離画像センサ１１を用いている。自律移動装置２が走行しようとする面を含む空間領域を、距離画像センサ１１により斜め下向きに撮像し、画素値が距離値である距離画像を生成する。
特許文献１の障害物検出装置による障害物Ｏｂの検出方法は、以下のとおりである。

自律移動装置２が走行している面を延長した平面を基準面Ｆｂとし、基準面Ｆｂに関する距離画像を距離画像センサ１１により生成し、基準画像記憶部１２に格納する。
自律移動装置２の走行時には、自律移動装置２の走行中に距離画像センサ１１で得られる距離画像と、基準画像記憶部１２に格納されている距離画像との差分画像を差分画像生成部１３で生成する。

前記差分画像のうち差分値が規定の距離閾値以上である領域について距離画像を基準面Ｆｂに投影し基準面Ｆｂからの高さ値を画素値とした高さ画像を高さ画像生成部１４で生成する。
前記高さ画像を第１及び第２の２値化部１５ａ，１５ｂで２段階の閾値で２値化し、２つの２値画像を生成する。
判断部１６は、各２値画像が規定の関係を満たすときに、自律移動装置２が走行しようとする面を含む空間領域に障害物Ｏｂが存在すると判断する。

特許文献２の障害物・段差（凹部）を検出する装置は、車両１の後部の車両中心線上に取り付けた投光装置５及びカメラ３を備える。投光装置５は車両１の後方へ可視光線を投光し、投光する方向を上下及び左右に振る機能を有する（第２の実施の形態）。カメラ３は、車両１の後方の所定の角度範囲（画角）内の映像を撮像する。
特許文献２の障害物・段差（凹部）を検出する装置による障害物１９及び凹部１７の検出方法は、以下のとおりである。

投光装置５が投光角度αで路面１１に向けて光線１３を投光し、路面１１上に輝点Ｐを出現させ、カメラ３が車両１の後方の映像を撮像する。
映像中の輝点Ｐの位置、並びにカメラ３のレンズ特性、取付角度、及び取付位置に基づいて、輝点検出角度θを求める。カメラ３の位置、投光装置５の位置、投光角度α、輝点検出角度θを用いて、輝点Ｐの座標を計算し、輝点ＰのＺ軸上の座標値ｚから、輝点垂直距離△ｈを求める。

投光装置５の投光角度αを変化させ、変化させた全ての投光角度αに対して輝点垂直距離△ｈを求め、ｘ＝一定の基準直線上の車両後方の路面状況（路面１１の凹部１７・障害物１９の有無）に関する情報を取得する。

車両１の通過に問題が生じる輝点垂直距離△ｈの絶対値の値をしきい値としてあらかじめ設定し、コントロールユニット７内に保持しておく。コントロールユニット７が求めた輝点垂直距離△ｈと前記しきい値とを比較し、輝点垂直距離△ｈが前記しきい値以上である場合に、コントロールユニット７が車両１の通過に問題があると判断する。

特許文献３の障害物を検知する装置は、自動車の前面ほぼ中央に設けた測長用光源２１からレーザー光を投光しながらスキャンし、反射光を測長用受光素子２６で受光する。ＣＰＵ２５が、レーザー光の投光から受光までの時間から障害物までの距離を求め、反射光のスキャン方向から障害物の方向を求める。

特開２００６－２６００９８号公報 特開２００２－０３６９８７号公報 特開平１０－０２９４６４号公報

特許文献１の距離画像センサ１１、特許文献２の投光装置５及びカメラ３、並びに特許文献３の測長用光源２１及び測長用受光素子２６のような距離測定センサは、移動体に対して後付けされることが多い。距離測定センサを後付けすると、前記センサの光軸に対する回転（ロール）方向に傾いた状態で、前記センサが移動体に対して取り付けられる場合が多くなる。それにより、障害物・段差の検出精度が低下するという問題点がある。

本発明は、距離測定センサが光軸に対する回転（ロール）方向に傾いた状態で移動体に取り付けられていても、障害物・段差の検出精度が低下しない障害物・段差検知システム、及びそれを用いた移動体の注意喚起システムを提供することを目的とする。

本発明の要旨は以下の通りである。
〔１〕移動体に搭載される障害物・段差検知システムであって、
前記移動体の前部及び後部の少なくとも一方に距離測定センサを設け、
前記距離測定センサは、前記移動体の前方又は後方の床面又は地面との距離を、上下方向及び左右方向の所定測定範囲内で測定し、
基準距離データ記憶部に記憶している基準距離データから所定の値だけ増加したものを上側の閾値とし、
前記基準距離データから所定の値だけ減少したものを下側の閾値とし、
前記移動体の走行時に、前記距離測定センサにより測定した距離データが前記下側の閾値を下回っていれば障害物を検出し、前記測定した距離データが前記上側の閾値を上回っていれば段差を検出する障害物・段差判定部を備え、
前記基準距離データは、前記移動体を水平基準面上に位置させた状態で前記距離測定センサにより測定した、前記所定測定範囲における左右方向中央の、前記移動体の近傍領域の距離データを少なくとも左右方向に拡張したデータを含み、
前記障害物・段差判定部で用いる前記上側の閾値を、前記所定測定範囲における左右方向中央から左右方向へ離れるに従って漸増するように設定し、
前記障害物・段差判定部で用いる前記下側の閾値を、前記所定測定範囲における左右方向中央から左右方向へ離れるに従って漸減するように設定してなる、
障害物・段差検知システム。

〔２〕前記所定測定範囲内の左右方向を横軸とし、前記距離測定センサにより測定した距離を縦軸としたグラフを用い、
前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置における、前記距離測定センサで測定した距離から、前記２つの位置の距離を結ぶ第１の線分を前記グラフ上に定めるとともに、
前記第１の線分の中点を通ってかつ左右方向と平行な直線を線対称軸として、前記第１の線分と線対称な第２の線分を前記グラフ上に定め、
前記グラフにおける前記線対称軸よりも上の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値を左右方向に拡張したものに加えて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値とし、
前記グラフにおける前記線対称軸よりも下の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の下側の閾値を左右方向に拡張したものから引いて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値としてなる、
前記〔１〕に記載の障害物・段差検知システム。

〔３〕前記所定測定範囲内の左右方向を横軸とし、前記距離測定センサにより測定した距離を縦軸としたグラフを用い、
前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置における、前記距離測定センサで測定した距離から、前記２つの位置の距離を結ぶ第１の線分を前記グラフ上に定めるとともに、
前記第１の線分の中点を通ってかつ左右方向と平行な直線を線対称軸として、前記第１の線分と線対称な第２の線分を前記グラフ上に定め、
前記グラフにおける前記線対称軸よりも上の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値を左右方向に拡張したものに加えて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値とし、
前記グラフにおける前記線対称軸よりも下の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の下側の閾値を左右方向に拡張したものから引いて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値とし、
前記上下方向位置である、前記横軸に平行な各行ごとに、前記第１の線分及び前記第２の線分を前記グラフ上に定めて、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値、及び前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値を求めてなる、
前記〔１〕に記載の障害物・段差検知システム。

〔４〕前記距離測定センサは深度カメラである、
前記〔１〕～前記〔３〕の何れかに記載の障害物・段差検知システム。

〔５〕前記移動体はフォークリフトであり、
走行前に前記フォークリフトが振動している最中に、前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置の距離を、前記距離測定センサで複数回検出し、前記距離測定センサで測定した距離データの平均値から前記２つの位置の距離を定める、
前記〔２〕又は前記〔３〕に記載の障害物・段差検知システム。

〔６〕前記距離測定センサは深度カメラである、
前記〔５〕に記載の障害物・段差検知システム。

〔７〕障害物又は段差が無くても障害物又は段差を検出してしまう、走行時に振動を生じる地面を前記フォークリフトが走行している際に、当該振動がある状態で、前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置の距離を、前記距離測定センサで複数回測定し、前記距離測定センサで測定した距離データの平均値から前記２つの位置の距離を定め、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値、及び前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値を設定し直す、
前記〔５〕又は前記〔６〕に記載の障害物・段差検知システム。

〔８〕前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値を、前記移動体の近傍から奥行方向へ離れるに従って前記基準距離データに対して漸増するように設定し、
前記所定測定範囲における左右方向中央の下側の閾値を、前記移動体の近傍から奥行方向へ離れるに従って前記基準距離データに対して漸減するように設定してなる、
前記〔１〕～前記〔７〕の何れかに記載の障害物・段差検知システム。

〔９〕前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値及び下側の閾値において、
前記基準距離データから所定の比率増加したものを当該上側の閾値とし、
前記基準距離データから所定の比率減少したものを当該下側の閾値としてなる、
前記〔８〕に記載の障害物・段差検知システム。

〔１０〕前記基準距離データは、前記移動体を水平基準面上に位置させた状態で前記距離測定センサにより測定した、前記所定測定範囲における左右方向中央の全ての距離データを左右方向に拡張したものである、
前記〔１〕～前記〔９〕の何れかに記載の障害物・段差検知システム。

〔１１〕
前記〔１〕～前記〔３〕、前記〔５〕、前記〔７〕～前記〔１０〕の何れかに記載の障害物・段差検知システムを用い、
前記移動体は、運転者が乗って運転を行うものであり、
前記距離測定センサは深度カメラであり、
当該カメラにより撮像した実画像をリアルタイムに表示する画面を有するモニタを運転席に備え、
前記障害物・段差検知システムで検知した障害物及び／又は段差を加工した画像を前記モニタに表示する、
移動体の注意喚起システム。

本発明に係る障害物・段差検知システムによれば、障害物・段差判定部で用いる上側の閾値は、距離測定センサの所定測定範囲における左右方向中央から左右方向へ離れるに従って漸増するように設定され、障害物・段差判定部で用いる下側の閾値は、前記所定測定範囲における左右方向中央から左右方向へ離れるに従って漸減するように設定される。
それにより、距離測定センサが光軸に対する回転（ロール）方向に傾いた状態で移動体に対して取り付けられていても、距離測定センサの傾きを考慮した閾値が設定されているので、障害物や段差の検出精度が低下しない。
よって、距離測定センサを移動体に後付けする作業の作業性を向上できるとともに、障害物や段差を正確に検出できる。

本発明に係る移動体の注意喚起システムによれば、障害物や段差を正確に検出できる障害物・段差検知システムが検出した障害物や段差を、運転者が視認しやすいように色付け等で加工した画像をモニタに表示するので、運転者に対する注意喚起を効果的に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る障害物・段差検知システム、及び移動体の注意喚起システムを備えた、移動体であるフォークリフトの作業環境の例を示す、一台のトラックの荷台部分を透明にして示す概略斜視図である。 前記フォークリフトの正面図である。 前記フォークリフトの背面図である。 前記フォークリフトの右側面図である。 距離測定センサの上下方向の視野角を示す右側面図である。 距離測定センサの左右方向の視野角を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る障害物・段差検知システム、及び移動体の注意喚起システムの概要を示すブロック図である。 上下方向及び左右方向の所定測定範囲の例を示す説明図である。 所定測定範囲における左右方向中央の上下方向の距離データを示す説明図である。 上側の閾値及び下側の閾値の例を示す説明図である。 所定測定範囲内の左右方向を横軸とし、距離測定センサにより測定した距離を縦軸としたグラフを用い、所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置における、距離測定センサで測定した距離から、前記２つの位置の距離を結ぶ第１の線分を前記グラフ上に引いた例を示す説明図である。 図１０Ａの前記第１の線分の中点を通ってかつ左右方向と平行な直線を線対称軸として、前記第１の線分と線対称な第２の線分を引いた例を示す説明図である。 モニタ画面の一例を示す概略図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の実施形態において、移動体の例として示すフォークリフトのフォークの根元側から先端側を見る方向を前、その反対方向を後とし、前方に向かって左右を定義し、前方から見た図を正面図とする。

＜移動体＞
図１の概略斜視図、図２の正面図、図３の背面図、及び図４の右側面図に示す本発明の実施の形態に係る移動体であるフォークリフト１は、運転席７に乗った運転者Ｄが走行操作及び荷役操作を行う有人フォークリフトであり、運転席７にはモニタ１０を備える。

フォークリフト１は、例えばカウンタバランスフォークリフトであり、本体１Ａの前方にフォーク２及びマストＭ等を備え、本体１Ａの後方にバランスウェイトを備える。
フォークリフト１は、カウンタバランスフォークリフトに限定されるものではなく、他の様々な種類の有人フォークリフトであってもよい。

また、フォークリフト１は、運転者Ｄによる走行操作により走行する走行装置Ｃ１、及び運転者Ｄによる荷役操作により荷役作業を行う荷役装置Ｃ２を備える。
さらに、フォークリフト１は、後述する障害物・段差検知システムＡ及び移動体の注意喚起システムＢを備える。
なお、本発明の障害物・段差検知システムＡを搭載する移動体は、有人フォークリフトに限定されるものではなく、無人フォークリフト、又無軌道で自走する無人搬送車（AGV：Automated Guided Vehicle）であってもよい。

＜走行装置＞
走行装置Ｃ１は、左右の前輪８，8及び左右の後輪９，９を備え、駆動輪である前輪８，8の駆動装置、及び操舵輪である後輪９，９の操舵装置等を備える。

＜荷役装置＞
荷役装置Ｃ２は、上下に昇降し、前後方向に傾動するマストＭ、荷を積載するフォーク２、及び、フォーク２を支持する、マストＭに沿って上下するリフトブラケット３を有する。
フォーク２及びリフトブラケット３は、昇降駆動装置によりインナマスト４に沿って上下する。
マストＭは、リフトブラケット３を支持して昇降するインナマスト４、及びインナマスト４を昇降可能にガイドするアウタマスト５からなる。
アウタマスト５は、ティルトシリンダ６により前後方向に傾動する。

＜障害物・段差の例＞
図１の概略斜視図に示すトラックヤードＴＹにおいて、フォークリフト１は、トラックバースＴＢに乗り付けたトラックＴ，Ｔ，…に対して、例えばパレットＰ及びパレットＰ上の積載物Ｑである荷Ｗを積み込む作業、及び前記荷Ｗを取り卸す作業を行う。したがって、フォークリフト１は、トラックヤードＴＹにおけるプラットフォームＰＦ上を走行するとともに、トラックバースＴＢに乗り付けたトラックＴの荷台Ｌ上を走行する。

この例における障害物Ｏは、入荷品又は出荷品置き場Ｉに置かれた荷Ｗ，Ｗ，…、柱Ｊ，Ｊ，…、及び他のフォークリフト１、並びに作業者Ｋ，Ｋ等である。
また、段差Ｎは、トラックヤードＴＹのプラットフォームＰＦの周縁部Ｅ等である。
障害物Ｏ及び段差Ｎは、前記具体例に限定されるものではなく、移動体が作業を行う環境により異なる。

＜障害物・段差検知システム＞
（距離測定センサ）
移動体に搭載される本発明の障害物・段差検知システムは、移動体の前部及び後部の少なくとも一方に距離測定センサＳを備える。
本発明の実施の形態に係る図２ないし図４の例では、移動体であるフォークリフト１の本体１Ａの前部Ｆの左右に距離測定センサＳ，Ｓを備えるとともに、フォークリフト１の本体１Ａの後部Ｒの左右にも距離測定センサＳ，Ｓを備える。

前部Ｆの距離測定センサＳの視野角の一例を、図５の右側面図、及び図６の平面図に示す。すなわち、図５は上下方向の視野角αを、図６は左右方向の視野角βを示している。
前部Ｆ及び後部Ｒに、それぞれ左右２個の距離測定センサＳ，Ｓを設けているのは、左右方向の視野を広げるためである。それにより、特に左方又は右方へ旋回する際に、旋回する方向に位置する障害物Ｏや段差Ｎを検出しやすくなる。

距離測定センサＳは、深度カメラ（RGB-depthカメラ）１１又はレーザースキャナ等である。図４及び図５に示すフォークリフト１において、前部Ｆの距離測定センサＳは、フォークリフト１の前方の床面又は地面ＦＬとの距離を、上下方向及び左右方向の所定測定範囲内で測定し、後部Ｒの距離測定センサＳは、フォークリフト１の後方の床面又は地面ＦＬとの距離を、上下方向及び左右方向の所定測定範囲内で測定する。

距離測定センサＳが深度カメラ１１である場合、深度カメラ１１により、カラー画像（RGB画像）と深度画像（Depth画像）が得られる。
それにより、前部Ｆの深度カメラ１１は、後述する方法で前方の障害物Ｏ及び／又は段差Ｎを検出するための距離測定を行うとともに、前方の死角を撮影できる。同様に、後部Ｒの深度カメラ１１は、後述する方法で後方の障害物Ｏ及び／又は段差Ｎを検出するための距離測定を行うとともに、後方の死角を撮影できる。
深度カメラ１１を用いることにより、障害物Ｏ及び／又は段差Ｎの検出と運転席７のモニタ１０に表示する画像撮影を１つのカメラで行うことができる。

図５のようにフォーク２に荷Ｗを積載した状態で、フォークリフト１はフォーク２を床面又は地面ＦＬから上昇させて走行する。
このようなフォークリフト１の走行時において、深度カメラ１１を本体１Ａの前部Ｆの下方に設けることにより、フォーク２に積載した荷Ｗで深度カメラ１１の視野角が遮られない。それにより、荷Ｗにより遮られた運転者Ｄの前方の死角の画像を、深度カメラ１１で撮影してモニタ１０に表示できるので、運転者Ｄによる障害物Ｏや段差Ｎの視認性を向上できる。
その上、深度カメラ１１を、本体１Ａの前部Ｆの下方に設けることにより、足元の障害物Ｏや段差Ｎを検知できる。それにより、止む無く急旋回を強いられた場合等において、急旋回直後に足元に障害物Ｏや段差Ｎが存在する場合であっても、障害物Ｏや段差Ｎを検出できる。

図７のブロック図に示すように、本発明の実施の形態に係る障害物・段差検知システムＡは、距離測定センサＳである深度カメラ１１、基準距離データ記憶部１２、閾値設定部１３、及び障害物・段差判定部１４を備える。

基準距離データ記憶部１２は、基準距離データ（ＲＤ）を記憶している。
閾値設定部１３は、基準距離データ記憶部１２に記憶している基準距離データ（ＲＤ）から所定の値だけ増加したものを上側の閾値（ＴＨ１）とし、前記基準距離データ（ＲＤ）から所定の値だけ減少したものを下側の閾値（ＴＨ２）とする。
障害物・段差判定部１４は、フォークリフト１の走行時に、距離測定センサＳにより測定した距離データが前記下側の閾値（ＴＨ２）を下回っていれば障害物Ｏを検出し、距離測定センサＳにより測定した距離データが前記上側の閾値（ＴＨ１）を上回っていれば段差Ｎを検出する。

（基準距離データ）
図８の説明図は、距離測定センサＳである深度カメラ１１の上下方向ｙ及び左右方向ｘの所定測定範囲ａの例を示している。
図９Ａの説明図は、図５のようにフォークリフト１を水平基準面Ｈ上に位置させた状態で深度カメラ１１により測定した、図８の所定測定範囲ａにおける左右方向中央ｃの上下方向ｙの距離データｒｄを示している。

基準距離データ記憶部１２に記憶する基準距離データ（ＲＤ）は、図９Ａの距離データｒｄを左右方向に拡張したデータであり、図９Ａの距離データｒｄにおける、図８のフォークリフト１の近傍領域ｂの距離データ（０≦ｙ≦ｙ０）を少なくとも左右方向に拡張したデータを含む。
ここで、「左右方向に拡張」とは、図８の所定測定範囲ａにおける左右方向中央ｃの上下方向ｙの距離データｒｄ（図９Ａ）をそのまま左右方向（ｘ方向）に平行にシフトさせることをいう。

図９Ａに示す距離データｒｄは、ｙの増加とともに線形には増加せず、図９Ａのように増加する。
したがって、左右方向中央の距離データｒｄを左右方向に拡張したデータである基準距離データＲＤも、図９Ａのようにｙの増加とともに増加する。

基準距離データＲＤは、例えば、左右方向中央ｃの距離データｒｄの全てのデータ、即ち０≦ｙ≦ｙ１のデータを用い、距離データｒｄ（０≦ｙ≦ｙ１）を左右方向に拡張する。
あるいは、距離データｒｄの全てのデータを用いずに、フォークリフト１の近傍領域ｂ（０≦ｙ≦ｙ０）の距離データｒｄを用いてもよい。その場合は、距離データｒｄ（０≦ｙ≦ｙ０）から、その奥行方向の距離データｒｄを推測し、奥行方向の距離データｒｄ（ｙ０＜ｙ≦ｙ１）を拡張する。
その場合の基準距離データＲＤは、測定した距離データｒｄ（０≦ｙ≦ｙ０）及び奥行方向に拡張した距離データｒｄ（ｙ０＜ｙ≦ｙ１）である、距離データｒｄ（０≦ｙ≦ｙ１）を左右方向に拡張する。
ただし、基準距離データＲＤとして、深度カメラ１１により測定した距離データｒｄの全てのデータ（０≦ｙ≦ｙ１のデータ）を左右方向に拡張したデータを用いる方が、基準距離データＲＤの精度が高くなる。

（左右方向中央の閾値）
図８の左右方向中央ｃの閾値は、図９Ｂの説明図のように、基準距離データＲＤに対して所定の比率増加したものを上側の閾値ｔｈ１とし、基準距離データＲＤに対して所定の比率減少したものを下側の閾値ｔｈ２とする。前記所定の比率は、例えば５～２０％とする。
すなわち、所定測定範囲ａにおける左右方向中央ｃの上側の閾値ｔｈ１を、移動体の近傍から奥行方向へ離れるに従って基準距離データＲＤに対して漸増するように設定し、所定測定範囲ａにおける左右方向中央ｃの下側の閾値ｔｈ２を、移動体の近傍から奥行方向へ離れるに従って基準距離データＲＤに対して漸減するように設定する。それにより、奥行方向へ離れるほど大きくなるセンサノイズを考慮した閾値を設定できる。

（所定測定範囲に設定する閾値）
図１０Ａ及び図１０Ｂの説明図ように、図８の所定測定範囲ａ内の左右方向ｘを横軸とし、深度カメラ１１により測定した距離ｄを縦軸としたｘ－ｄグラフを用いる。

（１）一つの行を代表させて左右方向の閾値を求め、上下方向に拡張する場合
図８の所定測定範囲ａ内で横軸ｘに平行な一つの行、すなわち上下方向ｙ位置が同じで左右方向ｘ位置が異なる２つの位置、例えば（ｘ１，ｙ）、（－ｘ１、ｙ）における、深度カメラ１１で測定した距離ｄ１，ｄ２を用いる。
図１０Ａに示すように、ｘ－ｄグラフ上に、２つの位置（ｘ１，ｙ）、（－ｘ１、ｙ）の距離ｄ１，ｄ２を結ぶ第１の線分Ｌ１を定める。
次に、第１の線分Ｌ１の中点ＭＰを通ってかつ左右方向ｘと平行な直線を線対称軸ＡＳとして、図１０Ｂに示すように、ｘ－ｄグラフ上に、線対称軸ＡＳに対して第１の線分Ｌ１と線対称な第２の線分Ｌ２を定める。

図１０Ｂのｘ－ｄグラフにおける線対称軸ＡＳよりも上の、第１の線分Ｌ１上の値ｐａ及び第２の線分Ｌ２上の値ｐｂである距離データを上下方向に拡張したデータを、図９Ｂの上側の閾値ｔｈ１を左右方向に拡張したものに加えて得られる値を、図８の所定測定範囲ａ内の上側の閾値、すなわち障害物・段差判定部１４で用いる上側の閾値（ＴＨ１）とする。
図１０Ｂのグラフにおける線対称軸ＡＳよりも下の、第１の線分Ｌ１上の値ｎａ及び第２の線分Ｌ２上の値ｎｂである距離データを上下方向に拡張したデータを、図９Ｂの下側の閾値ｔｈ２を左右方向に拡張したものから引いて得られる値を、図８の所定測定範囲ａ内の下側の閾値、すなわち障害物・段差判定部１４で用いる下側の閾値（ＴＨ２）とする。
ここで、「上下方向に拡張」とは、図１０Ｂのｘ－ｄグラフの距離データ（ｐａ及びｐｂ、もしくはｎａ及びｎｂ）をそのまま上下方向（ｙ方向）に平行にシフトさせることをいう。

（２）全ての行について左右方向の閾値を求める場合
前記一つの行を代表させて左右方向の閾値を求め、上下方向に拡張する場合と同様に、図８の上下方向ｙ位置である、横軸ｘに平行な各行ごとに、前記第１の線分Ｌ１及び前記第２の線分を図１０Ｂのグラフ上に定める。そして、前記方法で、障害物・段差判定部１４で用いる上側の閾値（ＴＨ１）、及び障害物・段差判定部１４で用いる下側の閾値（ＴＨ２）を求める。
全ての行について左右方向の閾値を求めることで、特に距離測定センサＳが深度カメラ１１である場合に、深度カメラ１１の特性により、各行においてｘ－ｄグラフ上の第１の線分Ｌ１及び第２の線分Ｌ２が異なる場合に、距離測定センサＳの特性を考慮した閾値を設定できる。

以上のとおり、障害物・段差判定部１４で用いる上側の閾値（ＴＨ１）は、所定測定範囲ａにおける左右方向中央ｃから左右方向へ離れるに従って漸増するように設定され、障害物・段差判定部１４で用いる下側の閾値（ＴＨ２）は、所定測定範囲ａにおける左右方向中央ｃから左右方向へ離れるに従って漸減するように設定される。
それにより、距離測定センサＳが光軸に対する回転（ロール）方向に傾いた状態で移動体に対して取り付けられていても、距離測定センサＳの傾きを考慮した閾値が設定されているので、障害物Ｏや段差Ｎの検出精度が低下しない。
よって、距離測定センサＳを移動体に後付けする作業の作業性を向上できるとともに、障害物Ｏや段差Ｎを正確に検出できる。

＜振動の考慮＞
移動体がフォークリフト１であり、フォークリフト１の振動が比較的大きく、前記振動が距離測定センサＳの距離測定に影響する場合、フォークリフト１の走行前にエンジンをかけて、フォークリフト１が振動している最中に、距離測定センサＳの所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置の距離を、距離測定センサＳで複数回検出し、距離測定センサＳで測定した距離データの平均値から前記２つの位置の距離を定める。
定めた前記２つの距離を用いて前記方法で、障害物・段差判定部１４で用いる上側の閾値（ＴＨ１）、及び障害物・段差判定部１４で用いる下側の閾値（ＴＨ２）を求めることにより、距離測定センサＳの傾きだけではなく、フォークリフト１の振動を考慮した閾値を設定できる。

障害物Ｏ又は段差Ｎが無くても障害物・段差検知システムＡが障害物Ｏ又は段差Ｎを検出してしまう、走行時に振動を生じる地面をフォークリフト１が走行する場合、前記地面をフォークリフト１が走行している際に、当該振動がある状態で、距離測定センサＳの所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置の距離を、距離測定センサＳで複数回測定し、距離測定センサＳで測定した距離データの平均値から前記２つの位置の距離を定める。
定めた前記２つの距離を用いて前記方法で、障害物・段差判定部１４で用いる上側の閾値（ＴＨ１）、及び障害物・段差判定部１４で用いる下側の閾値（ＴＨ２）を設定し直すことにより、フォークリフト１の動作環境が大変な悪路である場合等において、障害物Ｏ又は段差Ｎの誤検出を抑制できる。

＜移動体の注意喚起システム＞
図７のブロック図に示すように、本発明の実施の形態に係る移動体の注意喚起システムＢは、障害物・段差検知システムＡに加え、画像処理部１５及びモニタ１０を備える。

モニタ１０は、深度カメラ１１により撮像した実画像をリアルタイムに表示するモニタ画面を有する。例えば、図１１の概略図に示すように、モニタ１０は、左方の深度カメラ１１により撮像した実画像をリアルタイムに表示する左モニタ画面ＧＬ、及び右方の深度カメラ１１により撮像した実画像をリアルタイムに表示する右モニタ画面ＧＲを有する。

画像処理部１５は、障害物・段差検知システムＡで検知した障害物Ｏ及び／又は段差Ｎを加工してモニタ１０の前記モニタ画面に表示する。
図１１の概略図の左モニタ画面ＧＬ及び右モニタ画面ＧＲに、検知した障害物Ｏを加工した画像１６、及び検知した段差Ｎを加工した画像１７を表示する。例えば、検知した障害物Ｏを加工した画像１６は青色とし、検知した段差Ｎを加工した画像１７は赤色とする。

図１１のモニタ１０における状態表示ＳＴは、障害物Ｏ又は段差Ｎの接近距離及び位置で変化し、例えば、図１１の「RedInMain」の他、「RedInSub」、「YellowInMain」、「YellowInSub」がある。
図６の平面図における本体１Ａの幅ＷＤ内の正面の範囲を「Main」、「Main」の左右方向外方を「Sub」としており、「Red」は障害物Ｏ又は段差Ｎの距離が近い場合、「Yellow」は、障害物Ｏ又は段差Ｎの距離が遠い場合を示す。
すなわち、図１１の「RedInMain」は、障害物Ｏ又は段差Ｎが「Main」の範囲に存在し、距離が近い（この場合は、段差Ｎを加工した画像１７が近いので、段差Ｎが近い）ことを示している。

移動体の注意喚起システムＢにより、障害物Ｏや段差Ｎを正確に検出できる障害物・段差検知システムＡが検出した障害物Ｏや段差Ｎを、運転者Ｄが視認しやすいように色付け等で加工した画像をモニタ１０に表示するので、運転者Ｄに対する注意喚起を効果的に行うことができる。
注意喚起システムＢは、さらに図示していないランプ（インジケータ）を備えてもよい。例えば、ランプは少なくとも赤色と黄色の表示灯を備え、障害物Ｏ及び／又は段差Ｎの接近距離に応じて点灯する表示灯を切り替えることができる。
ランプを備えることで、運転者Ｄに対する注意喚起をさらに効果的に行うことができる。

以上の実施の形態の記載はすべてすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ フォークリフト（移動体） １Ａ 本体
２ フォーク ３ リフトブラケット
４ インナマスト ５ アウタマスト
６ ティルトシリンダ ７ 運転席
８ 前輪 ９ 後輪
１０ モニタ １１ 深度カメラ
１２ 基準距離データ記憶部 １３ 閾値設定部
１４ 障害物・段差判定部 １５ 画像処理部
１６ 障害物を加工した画像 １７ 段差を加工した画像
Ａ 障害物・段差検知システム ＡＳ 線対称軸
Ｂ 移動体の注意喚起システム Ｃ１ 走行装置
Ｃ２ 荷役装置 Ｄ 運転者
Ｅ プラットフォームの周縁部 Ｆ 前部
ＦＬ 床面又は地面 ＧＬ 左モニタ画面
ＧＲ 右モニタ画面 Ｈ 水平基準面
Ｉ 入荷品又は出荷品置き場 Ｊ 柱
Ｋ 作業者 Ｌ 荷台
Ｌ１ 第１の線分 Ｌ２ 第２の線分
Ｍ マスト ＭＰ 中点
Ｎ 段差 Ｏ 障害物
Ｐ パレット ＰＦ プラットフォーム
Ｑ 積載物 Ｒ 後部
ＲＤ 基準距離データ Ｓ 距離測定センサ
ＳＴ 状態表示 Ｔ トラック
ＴＢ トラックバース
ＴＨ１ 障害物・段差判定部で用いる上側の閾値
ＴＨ２ 障害物・段差判定部で用いる下側の閾値
ＴＹ トラックヤード Ｗ 荷
ＷＤ 本体の幅
ａ 所定測定範囲 ｂ 左右方向中央の移動体の近傍領域
ｃ 左右方向中央 ｄ 距離
ｎａ 線対称軸よりも下の第１の線分上の値である距離データ
ｎｂ 線対称軸よりも下の第２の線分上の値である距離データ
ｐａ 線対称軸よりも上の第１の線分上の値である距離データ
ｐｂ 線対称軸よりも上の第２の線分上の値である距離データ
ｒｄ 左右方向中央の距離データ
ｔｈ１ 左右方向中央の上側の閾値
ｔｈ２ 左右方向中央の下側の閾値
ｘ 横軸（左右方向） ｙ 上下方向
α，β 視野角

Claims (11)

1. 移動体に搭載される障害物・段差検知システムであって、
   前記移動体の前部及び後部の少なくとも一方に距離測定センサを設け、
   前記距離測定センサは、前記移動体の前方又は後方の床面又は地面との距離を、上下方向及び左右方向の所定測定範囲内で測定し、
   基準距離データ記憶部に記憶している基準距離データから所定の値だけ増加したものを上側の閾値とし、
   前記基準距離データから所定の値だけ減少したものを下側の閾値とし、
   前記移動体の走行時に、前記距離測定センサにより測定した距離データが前記下側の閾値を下回っていれば障害物を検出し、前記測定した距離データが前記上側の閾値を上回っていれば段差を検出する障害物・段差判定部を備え、
   前記基準距離データは、前記移動体を水平基準面上に位置させた状態で前記距離測定センサにより測定した、前記所定測定範囲における左右方向中央の、前記移動体の近傍領域の距離データを少なくとも左右方向に拡張したデータを含み、
   前記障害物・段差判定部で用いる前記上側の閾値を、前記所定測定範囲における左右方向中央から左右方向へ離れるに従って漸増するように設定し、
   前記障害物・段差判定部で用いる前記下側の閾値を、前記所定測定範囲における左右方向中央から左右方向へ離れるに従って漸減するように設定してなる、
   障害物・段差検知システム。
2. 前記所定測定範囲内の左右方向を横軸とし、前記距離測定センサにより測定した距離を縦軸としたグラフを用い、
   前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置における、前記距離測定センサで測定した距離から、前記２つの位置の距離を結ぶ第１の線分を前記グラフ上に定めるとともに、
   前記第１の線分の中点を通ってかつ左右方向と平行な直線を線対称軸として、前記第１の線分と線対称な第２の線分を前記グラフ上に定め、
   前記グラフにおける前記線対称軸よりも上の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値を左右方向に拡張したものに加えて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値とし、
   前記グラフにおける前記線対称軸よりも下の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の下側の閾値を左右方向に拡張したものから引いて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値としてなる、
   請求項１に記載の障害物・段差検知システム。
3. 前記所定測定範囲内の左右方向を横軸とし、前記距離測定センサにより測定した距離を縦軸としたグラフを用い、
   前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置における、前記距離測定センサで測定した距離から、前記２つの位置の距離を結ぶ第１の線分を前記グラフ上に定めるとともに、
   前記第１の線分の中点を通ってかつ左右方向と平行な直線を線対称軸として、前記第１の線分と線対称な第２の線分を前記グラフ上に定め、
   前記グラフにおける前記線対称軸よりも上の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値を左右方向に拡張したものに加えて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値とし、
   前記グラフにおける前記線対称軸よりも下の、前記第１の線分上の値及び前記第２の線分上の値である距離データを、前記所定測定範囲における左右方向中央の下側の閾値を左右方向に拡張したものから引いて得られる値を、前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値とし、
   前記上下方向位置である、前記横軸に平行な各行ごとに、前記第１の線分及び前記第２の線分を前記グラフ上に定めて、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値、及び前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値を求めてなる、
   請求項１に記載の障害物・段差検知システム。
4. 前記距離測定センサは深度カメラである、
   請求項１～３の何れか１項に記載の障害物・段差検知システム。
5. 前記移動体はフォークリフトであり、
   走行前に前記フォークリフトが振動している最中に、前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置の距離を、前記距離測定センサで複数回検出し、前記距離測定センサで測定した距離データの平均値から前記２つの位置の距離を定める、
   請求項２又は３に記載の障害物・段差検知システム。
6. 前記距離測定センサは深度カメラである、
   請求項５に記載の障害物・段差検知システム。
7. 障害物又は段差が無くても障害物又は段差を検出してしまう、走行時に振動を生じる地面を前記フォークリフトが走行している際に、当該振動がある状態で、前記所定測定範囲内で上下方向位置が同じで左右方向位置が異なる２つの位置の距離を、前記距離測定センサで複数回測定し、前記距離測定センサで測定した距離データの平均値から前記２つの位置の距離を定め、前記障害物・段差判定部で用いる上側の閾値、及び前記障害物・段差判定部で用いる下側の閾値を設定し直す、
   請求項５又は６に記載の障害物・段差検知システム。
8. 前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値を、前記移動体の近傍から奥行方向へ離れるに従って前記基準距離データに対して漸増するように設定し、
   前記所定測定範囲における左右方向中央の下側の閾値を、前記移動体の近傍から奥行方向へ離れるに従って前記基準距離データに対して漸減するように設定してなる、
   請求項１～７の何れか１項に記載の障害物・段差検知システム。
9. 前記所定測定範囲における左右方向中央の上側の閾値及び下側の閾値において、
   前記基準距離データから所定の比率増加したものを当該上側の閾値とし、
   前記基準距離データから所定の比率減少したものを当該下側の閾値としてなる、
   請求項８に記載の障害物・段差検知システム。
10. 前記基準距離データは、前記移動体を水平基準面上に位置させた状態で前記距離測定センサにより測定した、前記所定測定範囲における左右方向中央の全ての距離データを左右方向に拡張したものである、
    請求項１～９の何れか１項に記載の障害物・段差検知システム。
11. 請求項１～３、５、７～１０の何れか１項に記載の障害物・段差検知システムを用い、
    前記移動体は、運転者が乗って運転を行うものであり、
    前記距離測定センサは深度カメラであり、
    当該カメラにより撮像した実画像をリアルタイムに表示する画面を有するモニタを運転席に備え、
    前記障害物・段差検知システムで検知した障害物及び／又は段差を加工した画像を前記モニタに表示する、
    移動体の注意喚起システム。

Images