JPH05333148A - 障害物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体の走行路上に存在する障害物を、その
形状や姿勢に関係なく確実に検出すると共に、実際に存
在しない障害物を誤って検出する確率がきわめて小さい
障害物検出装置を得ること。 【構成】 複数の超音波送波及び受波センサを同一面に
マトリックス配置したマトリックス配置超音波センサ群
１０と、前記複数の超音波送波センサを介して超音波を
送信する超音波送信部３と、前記複数の超音波受波セン
サを介して個別に反射波を受信して検出信号を得る超音
波受信部４ａ〜４ｅと、各超音波受信部が出力する検出
信号により障害物の検出判別を行ない、且その距離を計
測する超音波障害物検出及び距離計測処理部６と、＃１
〜＃３光学式センサ８ａ〜８ｃと、接触センサ９と、前
記各種センサからの障害物情報に基づき障害物の弁別処
理を行なう障害物弁別処理部１１とを備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、障害物回避機能を有す
る移動体が、その走行路上に存在する障害物を検出する
障害物検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば移動ロボット等では走行路上に障
害物がないかを監視し、もし障害物を検出した場合に
は、これを回避する動作が必要となる。従来、移動ロボ
ット等の移動体に搭載する障害物検出装置としては、超
音波の送受信を行ない、検出領域内の障害物を検出する
と共に、該障害物までの距離を測定できる超音波距離測
定装置が一般に使用されていた。図６は従来の超音波距
離測定装置の構成を示すブロック図であり、図におい
て、１は例えば圧電振動子などによる超音波送波セン
サ、２も同様な素子による超音波受波センサ、３は超音
波送信部、４は超音波受信部であり、例えば、増巾器４
１、バンドパスフィルタ（以下ＢＰＦという）４２、検
波器４３及び比較器４４を含む。５はタイミング制御
部、７は距離計測部である。

【０００３】図７は、図６の超音波送波及び受波センサ
による送波及び受波ビームと物標との水平面における位
置関係を示す図であり、同図の（ａ）及び（ｂ）は物標
が送受波基準面と平行の場合及び角度のある場合をそれ
ぞれ示している。図７において重要なことは、超音波送
波センサ１により形成される超音波の送波ビームと、超
音波受波センサ２により形成される受波ビームは、ほぼ
同一領域にオーバーラップしており、この共通の音場を
検出領域として物標を検出することである。図８は図６
の装置の動作を説明するための波形図である。

【０００４】図７及び図８を参照し、図６の動作を説明
する。図６のタイミング制御部５の発生する所定時間
（例えば数ミリ秒）の送信ゲート信号（図８の（ａ）を
参照）により、超音波送信部３は所定周波数（例えば２
０kHz ）の送信駆動信号（図８の（ｂ）を参照）を超音
波送波センサ１に供給し、これを駆動する。超音波送波
センサ１は駆動されると図７に示す送波ビームの指向特
性の超音波を送波する。ここで物標が図７の（ａ）に示
すように、送波及び受波ビームの共通領域に存在し、且
つ物標の表面が送受波基準面と平行の場合には、物標か
ら反射される超音波は超音波受波センサ２で受波され、
電気信号に変換された受信信号（図８の（ｃ）を参照）
が超音波受信部４に供給される。超音波受信部４は、内
蔵する増巾器４１で受信信号を増巾後、前記送信周波数
を中心にしてその前後に所定の通過帯域を有するＢＰＦ
４２を通して、検波器４３で検波し、該検波信号（図８
の（ｄ）を参照）を所定のしきい値と比較器４４で比較
し、該しきい値を越えた２値化信号を検出信号（図８の
（ｅ）を参照）として出力する。そして距離計測部７は
内蔵するカウンタにより前記送信ゲート信号の立上り時
刻から前記検出信号の立上り時刻までの時間Ｔ（図８の
（ｆ）を参照）を計数する。そしてこの計数時間Ｔと超
音波の空中伝播速度から物標までの距離情報を算出して
出力する。

【０００５】しかしこの従来の超音波距離測定装置で
は、物標の形状や姿勢等により物標を検出できない場合
がある。例えば物標が板状で、その面が図７の（ｂ）の
ように送受波基準面とある角度をもっている場合には、
物標からの反射波は超音波受波センサ２に到達しないの
で検出することができない。このように送波及び受波ビ
ームで形成される検出対象領域内に物標が存在していて
も、これを検出することができないことがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
音波距離測定装置では、物標の形状や姿勢等によって、
検出対象領域内にある障害物を検出できないことがあ
る。従ってこの超音波距離測定装置を移動ロボット等に
搭載して障害物検出装置として使用すると、実際には障
害物が存在しているのに、これを検出できずにそのまま
直進して衝突する等の危険があるという問題点があっ
た。また逆に実際には障害物が存在していないのに、例
えば床面等から反射される超音波を受信して、誤って障
害物であると判別して回避動作を行なう等の問題点もあ
った。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、移動体の走行路上に実際に障害物が存在
する場合には、その障害物の形状や姿勢等にかかわら
ず、確実にこれを検出できると共に、実際に障害物が存
在しない場合に、誤って障害物であると検出する確率が
きわめて小さい障害物検出装置を得ることを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
障害物検出装置は、障害物回避機能を有する移動体が、
その走行路上に存在する障害物を検出する障害物検出装
置において、複数の超音波送波センサと超音波受波セン
サとを、同一面に縦横所定間隔で個別に配置して構成し
たマトリックス配置超音波センサ群と、該マトリックス
配置超音波センサ群に含まれるすべての超音波送波セン
サを並列駆動してそれぞれ超音波を送信させる超音波送
信手段と、前記送信された超音波の反射により前記マト
リックス配置超音波センサ群に含まれる各超音波受波セ
ンサが受波した出力信号を、それぞれ個別に受信して各
超音波受波センサ毎の検出信号を得る超音波受信手段
と、該超音波受信手段から得られる各超音波受波センサ
毎の検出信号から障害物存在の判別を行ない障害物検出
信号を得ると共に、前記各受波センサ毎の検出信号のう
ちの最先着信号の発生時刻と前記超音波の送信開始時刻
との間の時間から障害物までの距離を計測する超音波障
害物検出及び距離計測手段と、それぞれ投光器及び受光
器を含む光学式センサの単数または複数により構成さ
れ、前記超音波による検出方向とほぼ同一方向に存在す
る障害物を光学的に検出する光学式検出手段と、前記移
動体が障害物に接触したことを検出する接触検出手段
と、前記超音波障害物検出及び距離計測手段、光学式検
出手段及び接触検出手段からそれぞれ得られる障害物の
検出情報及び距離情報に基づき、この障害物情報の緊急
度及び信頼度を弁別し、該弁別結果により移動体の走行
制御指令を出力する障害物弁別処理手段とを備えたもの
である。

【０００９】本発明の請求項２に係る障害物検出装置
は、前記請求項１に係る障害物検出装置において、複数
の超音波送波センサと超音波受波センサとを、同一面に
縦横所定間隔で、同種センサが隣合わないように交互に
配置して構成したマトリックス配置超音波センサ群を備
えたものである。

【００１０】本発明の請求項３に係る障害物検出装置
は、前記請求項１または請求項２に係る障害物検出装置
において、それぞれ扇状視野を有する投光器及び受光器
を含むワイドビーム光学式センサと、それぞれ棒状視野
を有する投光器及び受光器を含むナロービーム光学式セ
ンサとの組合せ配置により構成され、前記超音波による
検出方向とほぼ同一方向に存在する障害物を光学的に検
出する光学式検出手段を備えたものである。

【００１１】本発明の請求項４に係る障害物検出装置
は、前記請求項１または請求項２に係る障害物検出装置
において、それぞれ扇状視野を有する投光器及び受光器
を含むワイドビーム光学式センサ、またはそれぞれ棒状
視野を有する投光器及び受光器を含むナロービーム光学
式センサのいずれか一方の光学式センサの複数配置によ
り構成され、前記超音波による検出方向とほぼ同一方向
に存在する障害物を光学的に検出する光学式検出手段を
備えたものである。

【００１２】

【作用】本請求項１に係る発明においては、障害物回避
機能を有する移動体が、その走行路上に存在する障害物
を検出する障害物検出装置において、マトリックス配置
超音波センサ群は複数の超音波送波センサと超音波受波
センサとを、同一面に縦横所定間隔で個別に配置して構
成される。超音波送信手段は前記マトリックス配置超音
波センサ群に含まれるすべての超音波送波センサを並列
駆動してそれぞれ超音波を送信させる。超音波受信手段
は前記送信された超音波の反射により前記マトリックス
配置超音波センサ群に含まれる各超音波受波センサが受
波した出力信号を、それぞれ個別に受信して各超音波受
波センサ毎の検出信号を得る。超音波障害物検出及び距
離計測手段は前記超音波受信手段から得られる各超音波
受波センサ毎の検出信号から障害物存在の判別を行ない
障害物検出信号を得ると共に、前記各受波センサ毎の検
出信号のうちの最先着信号の発生時刻と前記超音波の送
信開始時刻との間の時間から障害物までの距離を計測す
る。光学式検出手段はそれぞれ投光器及び受光器を含む
光学式センサの単数または複数により構成され、前記超
音波による検出方向とほぼ同一方向に存在する障害物を
光学的に検出する。接触検出手段は前記移動体が障害物
に接触したことを検出する。障害物弁別処理手段は前記
超音波障害物検出及び距離計測手段、光学式検出手段及
び接触検出手段からそれぞれ得られる障害物の検出情報
及び距離情報に基づき、この障害物情報の緊急度及び信
頼度を弁別し、該弁別結果により移動体の走行制御指令
を出力する。

【００１３】本請求項２に係る発明においては、前記請
求項１に係る発明において、マトリックス配置超音波セ
ンサ群は複数の超音波送波センサと超音波受波センサと
を、同一面に縦横所定間隔で、同種センサが隣合わない
ように交互に配置して構成される。

【００１４】本請求項３に係る発明においては、前記請
求項１または請求項２に係る発明において、光学式検出
手段はそれぞれ扇状視野を有する投光器及び受光器を含
むワイドビーム光学式センサと、それぞれ棒状視野を有
する投光器及び受光器を含むナロービーム光学式センサ
との組合せ配置により構成され、前記超音波による検出
方向とほぼ同一方向に存在する障害物を光学的に検出す
る。

【００１５】本請求項４に係る発明においては、前記請
求項１または請求項２に係る発明において、光学式検出
手段はそれぞれ扇状視野を有する投光器及び受光器を含
むワイドビーム光学式センサ、またはそれぞれ棒状視野
を有する投光器及び受光器を含むナロービーム光学式セ
ンサのいずれか一方の光学式センサの複数配置により構
成され、前記超音波による検出方向とほぼ同一方向に存
在する障害物を光学的に検出する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る障害物検出装置の構成を
示すブロック図である。図において、１ａ，１ｂ，１ｃ
及び１ｄは、それぞれ＃１，＃２，＃３及び＃４超音波
送波センサ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ及び２ｅはそれぞ
れ＃１，＃２，＃３，＃４及び＃５超音波受波センサで
あり、前記４個の超音波送波センサ１ａ〜１ｄと、５個
の超音波受波センサ２ａ〜２ｅは同一平面に縦横所定間
隔でマトリックス状に配置される。即ちマトリックス配
置超音波センサ群１０に含まれている。図１の３は超音
波送信部、５はタイミング制御部であり、それぞれ図６
と同一の機器である。４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及び４ｅ
はそれぞれ前記超音波受波センサ毎に設けられた＃１，
＃２，＃３，＃４及び＃５超音波受信部であり、この各
超音波受信部は図６の超音波受信部４と同一の機器であ
り、それぞれ増巾器４１，ＢＰＦ４２，検波器４３及び
比較器４４を含んでいる。６は本発明に係る超音波障害
物検出及び距離計測処理部である。

【００１７】図１の８ａは＃１光学式センサ、８ｂ及び
８ｃは＃２及び＃３光学式センサであり、この３つの光
学式センサは、光の照射検出領域の異なるものを組合せ
て使用する場合と、すべて同種のセンサを使用する場合
とがある。９は移動体の前面に取付けられたバンパー１
３に機械的に結合され、該バンパー１３が何らかの物体
に接触したことを検出する接触センサ、１１は障害物弁
別処理部、１２は走行制御部である。

【００１８】図２は図１の各種センサの配置及び装着例
を示す図であり、同図の（ａ）はマトリックス配置超音
波センサ群１０の配置例を示す平面図であり、（ｂ）は
前記超音波センサ群のほかに３個の光学式センサと、接
触センサと結合されたバンパーを装着した例を示す斜視
図である。図２の（ａ）に示すマトリックス面では、４
個の超音波送波センサと５個の超音波受波センサが縦横
所定間隔ｄで同種センサが隣合わないように交互に配列
されている。また前記所定間隔ｄは、超音波の送波及び
受波センサの送受波周波数及び指向特性により、一対の
超音波送波及び受波センサによる検出距離及び検出角度
が最適になるように選ばれる。この実施例においては、
超音波の送受波周波数を２５kHz とした場合の最適な所
定間隔としてｄ＝２５cmが選択されている。図２の
（ｂ）では、超音波センサ群、光学式センサ群及びバン
パーがすべて移動体の進行方向である前面に装着されて
いる例が示されている。

【００１９】図３は図１のマトリックス配置超音波セン
サ群１０の上段一列のセンサによる送波及び受波ビーム
と物標との水平面における位置関係を示す図であり、同
図の（ａ）及び（ｂ）は物標がマトリックス面と平行の
場合及び角度のある場合をそれぞれ示している。

【００２０】図４は図１の３個の光学式センサの配置例
と水平面の検出領域を示す図であり、同図の（ａ）は異
なる光学式センサを組合せた場合を、（ｂ）はすべて同
種センサとした場合をそれぞれ示している。光学式セン
サは、一般に投光器と受光器により構成される。そして
投光器は、例えば可視光を発光して光学レンズ系を介し
た光ビームを前方に投光し、受光器は前方障害物からの
反射光を光学レンズ系を介して光電変換素子で受光し、
この受光強度に比例して出力される電気信号を増巾後、
所定のしきい値と比較して検出出力を得る。そして前記
光学レンズ系には、ブロードビーム（扇状視野となる）
を形成するものとナロービーム（棒状視野となる）を形
成するものの２種類があり、さらに前者にはその検出範
囲を長距離レンジと短距離レンジに切換可能なもの等が
ある。

【００２１】図４の（ａ）の配置例では、中央に配置さ
れた＃１光学式センサ８ａはブロードビームのセンサと
して、その両側に配置された＃２及び＃３光学式センサ
８ｂ及び８ｃはナロービームのセンサとした場合の例を
示している。このブロードビームの光センサは、ビーム
のが扇状のため物標が高さ方向に傾斜した平面の場合で
も余り検出機能は劣化しない。しかし反射物標の色によ
り検出距離が変化し、白色の場合には２〜３ｍの検出距
離が、黒色の場合には１ｍ程度にまで低下する。またナ
ロービームの光センサは色による検出距離の変化は比較
的小さいが、反射物標が平面で傾斜している場合の性能
劣化が大きい。従ってこの２種類の異なる特性の光学式
センサを組合わせて使用することにより、互いにその欠
点を補なうことができる。図４の（ｂ）は３個の光学式
センサをすべてブロードビームのセンサとした場合の配
置例であり、この場合はそれぞれの光の波長を選択して
相互干渉が生じないようにする。この配置例では、検出
距離は近距離であるが、水平面で広い幅をもつ帯状の検
出領域が得られる。またナロービーム光学式センサの検
出領域は限定されているので、障害物の大きさや、形状
または色等によっては、ナロービーム光学式センサを複
数相互干渉がないように配置して使用してもよい。この
場合に、どの光学式センサが障害物を検出したかを知れ
ば、障害物の方位やおよその位置を知ることができる。

【００２２】図２〜図４を参照して図１の障害物検出動
作を先に説明する。図２の（ａ）に示されるように、合
計９個の超音波送波センサ及び受波センサが同一平面に
マトリックス状に配列されたマトリックス配置超音波セ
ンサ群１０は、例えば図２の（ｂ）に示されるように、
移動ロボット等の進行方向である前面に装着される。そ
してタイミング制御部５の発生する所定時間の送信ゲー
ト信号（図８（ａ）を参照）により、超音波送信部３は
所定周波数（この例では２５kHz ）の送信駆動信号（図
８の（ｂ）を参照）を＃１〜＃４超音波送波センサ１ａ
〜１ｄにそれぞれ供給して、これらを並列駆動する。

【００２３】図２の（ａ）の超音波センサの配置例にお
いては、４個の超音波送波センサ１ａ〜１ｄと５個の超
音波受波センサ２ａ〜２ｅとが、同一面に縦横所定間隔
で、同種センサが隣合わないように交互に配置されてい
る。そしてこのように配列された４個の超音波送波セン
サが同時に駆動され、各超音波送波センサからそれぞれ
超音波が送出される。従って上下方向と左右方向の広範
な領域に超音波が送出され、その結果障害物の検出対象
領域を広げることができる。いま前記障害物検出対象領
域内に存在する物標が、平面形状で且つ図３の（ａ）の
ようにマトリックス面と平行の場合に、超音波送波セン
サ１ａに隣合う超音波受波センサ２ａ及び２ｂには、信
号強度の十分なる反射超音波が入力し、それぞれの超音
波受波センサから受信信号が得られるように超音波セン
サ間隔ｄは設定されている。

【００２４】しかし一般的な物標は種々の形状や姿勢を
しているため、物標からの反射波は、物標の形状や姿勢
によって種々の方向に反射し、時には散乱したりすると
共に、反射波の強度が反射方向によってそれぞれ異な
る。このように反射物標の形状や姿勢により反射波の方
向及び強度が異なっても、この反射波を確実に受波する
ため、図２の（ａ）に示すように縦横所定間隔で超音波
の送波センサと受波センサとを交互に配置し、各超音波
受波センサはそれぞれ種々の方向から反射される超音波
を個別に受波できるようになっている。図３の（ｂ）は
平面形状の物標がマトリックス面とある角度をもってい
る場合に、＃１超音波送波センサ１ａの送信した超音波
の反射波は、＃２超音波受波センサ２ｂには受波されな
いが、＃１超音波受波センサ２ａにより受波される状態
を示している。

【００２５】図１の＃１〜＃５超音波受波センサ２ａ〜
２ｅは、物標から超音波の反射波が得られると、それぞ
れ個別に受波して、電気信号に変換した受信信号（図８
の（ｃ）を参照）をそれぞれ対応する＃１〜＃５超音波
受信部４ａ〜４ｅに供給する。各超音波受信部４ａ〜４
ｅは、それぞれ図６で説明したように、増巾、帯域通過
濾波、検波及びしきい値との比較による信号検出を得な
い、それぞれの検出信号を、超音波障害物検出及び距離
計測処理部６に供給する。

【００２６】超音波障害物検出及び距離計測処理部６で
は、超音波による障害物の検出判別とその距離計測処理
を行なう。この障害物の検出判別法としては、まずマト
リックス配列された各超音波受波センサにそれぞれ対応
する５つの超音波受信部４ａ〜４ｅから最低限１つでも
検出信号が得られれば、検出対象領域内に障害物が存在
する可能性があると判別する。（即ち検出信号の論理和
演算処理である。）しかし検出信号が１つの場合には、
例えば床面からの超音波反射信号を誤って障害物である
と判別する場合もあり得るので、やや信頼度の低い障害
物検出信号（障害物と衝突の可能性のある潜在的な危険
信号）と判別される。次に５つの超音波受信部４ａ〜４
ｅから得られる検出信号の数を計数して、これが２つ以
上あれば、より信頼度の高い障害物検出信号と判別し、
さらに３つ以上あれば、確実な障害物検出信号と判別す
る。この５個のセンサから３個以上の検出信号を得る検
出方法は、多数決（過半数）演算処理に相当し、マトリ
ックス配置される超音波受波センサの数が増加するとき
わめて有効な方法である。このように５つの超音波受信
部４ａ〜４ｅより得られる検出信号の数から推定される
信頼度の伴なう超音波障害物検出信号が得られると共
に、その検出位置により障害物の高さや形状をある程度
は推定することもできる。従って推定情報ではあるが、
ある程度の信頼度や形状情報を伴う超音波障害物検出情
報が得られることになる。

【００２７】次に障害物までの距離計測は、複数の超音
波受信部からそれぞれ得られる検出信号のうちの最先着
信号により行なう。即ち障害物検出及び距離計測処理部
６は、内蔵するカウンタにより、前記送信ゲート信号の
立上り時刻から時間の計数を開始すると共に、前記＃１
〜＃５受信部４ａ〜４ｅからそれぞれ入力される検出信
号のうちの最先着信号（時間的に一番最初に入力された
検出信号）を検出し、該最先着信号の立上り時刻により
前記時間の計数を停止する。そしてこの送信ゲート信号
の立上り時刻から最先着信号の立上り時刻までの計数時
間Ｔと超音波の空中伝播速度から障害物までの距離を算
出し、この算出した距離情報を前記障害物検出情報と共
に、障害物弁別処理部１１へ供給する。

【００２８】図２の（ａ）に示した超音波の送波及び受
波センサのマトリックス配置例では、送波センサの隣り
は必ず受波センサになるように所定間隔で交互に配置し
た例を示した。これは換言すれば、１つの超音波送波セ
ンサの上下及び左右は必ず超音波受波センサで囲まれた
配置であり、その中心に位置する超音波送波センサか
ら、送信された超音波の反射波は、前記超音波送波セン
サの上下及び左右に配置された超音波受波センサのいず
れかによって受波されることを目的として考えられた配
置例である。しかしこのセンサの組合せ方法とその間隔
を決める配置は、使用する超音波の送受波周波数及び指
向特性等により決まるものであり、本発明は必ずしも上
記配置例に限定されるものではない。例えば方位情報を
も得るため超音波の送受波周波数を４０kHz 程度に高く
して、ビーム幅の狭い指向特性とした場合には、左右に
２個の超音波送波センサを並べて１送波ユニットとし
て、同様に左右に２個の超音波受波センサを並べて１受
波ユニットとして、この送波ユニットと受波ユニットと
を交互に配列してもよい。このように同種の超音波セン
サを隣合うように配列しても、障害物を確実に検出し、
その距離情報やさらに方位情報をも得られるものであれ
ばよい。

【００２９】＃１〜＃３光学式センサ７ａ〜７ｃは、例
えば図４の（ａ）のように配置され、前記超音波による
検出方向とほぼ同一方向について、光学的に障害物の検
出を行なう。この場合もどの光学式センサによって障害
物が検出されたかは重要な情報である。特にナロービー
ムの光学式センサの場合は、そのビーム方位により障害
物の方位情報を得ることができる。しかし光学式センサ
による障害物の検出可能な距離は約２ｍ程度と近距離に
限定される。従って光学式センサの場合には、近距離に
おける障害物の存在の有無を確実に検出すればよく、そ
の距離情報を得ることは期待していない。一方超音波セ
ンサは約１０ｍ程度の比較的遠距離から物標の検出が可
能である。従って移動ロボットが前方障害物に数ｍ〜１
０ｍ程度接近すると、通常は超音波センサにより前方障
害物の検出とその距離測定が行なわれ、移動ロボットが
さらに障害物に接近して２ｍ程度になると、超音波セン
サによる障害物検出信号のほかに、光学式センサにより
該当障害物の検出信号が二重に得られることになる。図
１の実施例では、超音波障害物検出及び距離計測処理部
６から超音波による障害物検出及び距離情報と、＃１〜
＃３光学式センサ８ａ〜８ｃからの光学式検出信号と、
接触センサ９からバンパー接触検出信号とがそれぞれ障
害物弁別処理部１１に入力される。

【００３０】障害物弁別処理部１１は前記３種類のセン
サからの障害物情報から、この情報の緊急度及び信頼度
（情報が真である確率）を弁別する。例えば接触センサ
がＯＮの場合は、移動体が現に障害物と接触しているの
で、最優先の緊急度で且つ真の情報である。また光学式
センサと超音波センサが共にＯＮの場合は、近距離（２
ｍ以下）に障害物が存在する確率が高いから、中程度の
緊急度で且つ信頼度は高い。次に超音波センサのみがＯ
Ｎで光学式センサがＯＦＦの場合には、超音波により測
定された障害物までの距離の遠近に応じて緊急度を判断
すればよく、またその信頼度は５個のセンサのうち検出
信号がいくつ得られたかにより判断することができる。
このように障害物弁別処理部１１は、障害物情報の緊急
度及び信頼度を弁別した結果に基づき、減速走行とか、
回避走行とか、または走行停止等の走行制御指令を走行
制御部１２に出力し、走行制御部１２はこの走行制御指
令に従い移動体を走行させる。

【００３１】図５は図１の障害物弁別処理部１１が行な
う弁別及び走行制御手順の一例を示す流れ図である。図
５のステップＳ１では、バンパー接触センサがＯＮかを
判別し、もしもＯＮの場合には、最優先の緊急度で急停
止をして（ステップＳ２）、次に後退し、所定のクリア
ランス距離Ｌをとり回避する（ステップＳ３）。バンパ
ー接触センサがＯＦＦならば、ステップＳ４で、光学式
センサと超音波センサが共にＯＮであるかを判別する。
もしも判別結果がＹＥＳの場合には、近距離に障害物が
存在する確率が高いと判断し、超音波センサにより得ら
れる障害物との相対距離に応じて減速し（ステップＳ
５）、クリアランスＬをとり回避する（ステップＳ
６）。ステップＳ４の判別結果がＮＯの場合には、ステ
ップＳ７で、超音波センサのみＯＮかを判別する。もし
判別結果がＹＥＳの場合には、障害物との相対距離に応
じて減速し、危険距離Ｌ_c になったら低速度を保持する
（ステップＳ８）。そしてステップＳ９で接触センサが
ＯＮかを判別し、ＯＮの場合はステップＳ２に戻り急停
止する。またステップＳ９で接触センサがＯＮでない場
合には、ステップＳ１０で超音波センサがＯＦＦかを判
別する。もしもＯＦＦの場合には、そのまま少し走行
後、速度を低速前に戻す（ステップＳ１１）。ステップ
Ｓ１０で超音波センサがＯＦＦでなければステップＳ８
に戻る。

【００３２】ステップＳ７の判別結果がＮＯの場合に
は、ステップＳ１２で、光学式センサのみがＯＮかを判
別する。もしもＯＮの場合にはステップＳ１３で、短距
離レンジに切換えてＯＮかを判別し、短距離レンジでＯ
Ｎであれば停止後、回避する。ステップＳ１３で短距離
レンジセンサがＯＮでなければ、ステップＳ１５で接触
センサがＯＮかを判別する。接触センサがＯＮの場合は
ステップＳ２に戻り、ＯＮでない場合はステップＳ１３
に戻る。ステップＳ１２の判別結果がＮＯの場合は、走
行を継続し、旋回境界線等の所定位置より戻る。上記の
流れ図のように、各種センサ出力に基づく障害物情報の
弁別とその弁別結果による走行制御指令を出力する。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、障害物回
避機能を有する移動体が、その走行路上に存在する障害
物標を検出する障害物検出装置において、複数の超音波
送波センサと超音波受波センサとを、同一面に縦横所定
間隔で個別にマトリックス配置し、該マトリックス配置
されたすべての超音波送波センサにより超音波を送信
し、該送信された超音波の反射波を前記複数の各超音波
受波センサを介してそれぞれ個別に受信して得られた検
出信号により障害物の検出判別を行なうと共に、前記検
出信号の最先着信号により障害物までの距離を計測し、
また単数または複数の光学式センサにより前記超音波に
よる検出方向とほぼ同一方向に存在する障害物を光学的
に検出し、さらにバンパー接触センサにより移動体が障
害物に接触したことを検出し、前記超音波センサ、光学
式センサ及び接触センサからの障害物情報に基づき、そ
の情報の緊急度及び信頼度を弁別して走行制御を行なう
ようにしたので、広範囲での障害物検出確率を高めると
共に、真に障害物となる物標の弁別が可能となり、この
弁別結果により効率の良い走行制御を行なうことができ
るという効果が得られる。

【００３４】また本発明によれば、前記障害物検出装置
において、前記複数の超音波送波センサと超音波受波セ
ンサとを、同一面に縦横所定間隔で、同種センサが隣合
わないように交互に配置し、１つの超音波送波センサか
ら送信された超音波の反射波は、該超音波送波センサの
上下及び左右に配置された超音波受波センサのいずれか
により受波され受信信号が得られるようにしたので、障
害物の形状や姿勢にかかわらず、広範な検出領域におけ
る障害物をより確実に検出することができる効果があ
る。

【００３５】また本発明によれば、光学式検出手段とし
て、黒色物標に対して検出距離は低下するが、傾斜面に
は検出性能への影響が小さい扇状視野を有するワイドビ
ーム光学式センサと、物標面が平面で傾斜している場合
には検出性能は劣下するが、色による検出距離の変化は
小さい棒状視野を有するナロービーム光学式センサとを
組合せ配置して使用するようにしたので、互にその欠点
を補ない近距離における障害物の検出確率を高められる
効果が得られる。

【００３６】また本発明によれば、光学式検出手段とし
て前記扇状視野を有するワイドビーム光学式センサを複
数配置することにより、水平面で広い幅をもつ帯状検出
領域が得られる効果があり、また前記棒状視野を有する
ナロービーム光学式センサを複数配置し、どの光学式セ
ンサが障害物を検出したかを知ることにより、障害物の
方位や大体の位置が判るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る障害物検出装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】図１の各種センサの配置及び装着例を示す図で
ある。

【図３】図１のマトリックス配置超音波センサ群の上段
１列のセンサによる送波及び受波ビームと物標との水平
面における位置関係を示す図である。

【図４】図１の３個の光学式センサの配置例と水平面の
検出領域を示す図である。

【図５】図１の障害物弁別処理部が行なう弁別及び走行
制御手順の一例を示す流れ図である。

【図６】従来の超音波距離測定装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図７】図６の超音波送波及び受波センサによる送波及
び受波ビームと物標との水平面における位置関係を示す
図である。

【図８】図６の装置の動作を説明するための波形図であ
る。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ，＃１〜＃４ 超音波送波センサ ２ａ〜２ｅ，＃１〜＃５ 超音波受波センサ ３ 超音波送信部 ４ａ〜４ｅ，＃１〜＃５ 超音波受信部 ５ タイミング制御部 ６ 超音波障害物検出及び距離計測処理部 ８ａ〜８ｃ，＃１〜＃３ 光学式センサ ９ 接触センサ １０ マトリックス配置超音波センサ群 １１ 障害物弁別処理部 １２ 走行制御部 １３ バンパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 巨幸 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 障害物回避機能を有する移動体が、その
   走行路上に存在する障害物を検出する障害物検出装置に
   おいて、 複数の超音波送波センサと超音波受波センサとを、同一
   面に縦横所定間隔で個別に配置して構成したマトリック
   ス配置超音波センサ群と、 該マトリックス配置超音波センサ群に含まれるすべての
   超音波送波センサを並列駆動してそれぞれ超音波を送信
   させる超音波送信手段と、 前記送信された超音波の反射により前記マトリックス配
   置超音波センサ群に含まれる各超音波受波センサが受波
   した出力信号を、それぞれ個別に受信して各超音波受波
   センサ毎の検出信号を得る超音波受信手段と、 該超音波受信手段から得られる各超音波受波センサ毎の
   検出信号から障害物存在の判別を行ない障害物検出信号
   を得ると共に、前記各受波センサ毎の検出信号のうちの
   最先着信号の発生時刻と前記超音波の送信開始時刻との
   間の時間から障害物までの距離を計測する超音波障害物
   検出及び距離計測手段と、 それぞれ投光器及び受光器を含む光学式センサの単数ま
   たは複数により構成され、前記超音波による検出方向と
   ほぼ同一方向に存在する障害物を光学的に検出する光学
   式検出手段と、 前記移動体が障害物に接触したことを検出する接触検出
   手段と、 前記超音波障害物検出及び距離計測手段、光学式検出手
   段及び接触検出手段からそれぞれ得られる障害物の検出
   情報及び距離情報に基づき、この障害物情報の緊急度及
   び信頼度を弁別し、該弁別結果により移動体の走行制御
   指令を出力する障害物弁別処理手段とを備えたことを特
   徴とする障害物検出装置。
2. 【請求項２】 複数の超音波送波センサと超音波受波セ
   ンサとを、同一面に縦横所定間隔で、同種センサが隣合
   わないように交互に配置して構成したマトリックス配置
   超音波センサ群を備えた請求項１記載の障害物検出装
   置。
3. 【請求項３】 それぞれ扇状視野を有する投光器及び受
   光器を含むワイドビーム光学式センサと、それぞれ棒状
   視野を有する投光器及び受光器を含むナロービーム光学
   式センサとの組合せ配置により構成され、前記超音波に
   よる検出方向とほぼ同一方向に存在する障害物を光学的
   に検出する光学式検出手段を備えた請求項１または請求
   項２記載の障害物検出装置。
4. 【請求項４】 それぞれ扇状視野を有する投光器及び受
   光器を含むワイドビーム光学式センサ、またはそれぞれ
   棒状視野を有する投光器及び受光器を含むナロービーム
   光学式センサのいずれか一方の光学式センサの複数配置
   により構成され、前記超音波による検出方向とほぼ同一
   方向に存在する障害物を光学的に検出する光学式検出手
   段を備えた請求項１または請求項２記載の障害物検出装
   置。