JPH08159756A

JPH08159756A - 障害物検出装置

Info

Publication number: JPH08159756A
Application number: JP30725394A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Koshima; 隆治越馬; Kenzo Sato; 賢蔵佐藤; Tomoyuki Yasuda; 智之保多; Ryoji Yamashiro; 亮治山城; Norio Yamamura; 則夫山村; Hirotada Watanabe; 博忠渡邉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成配置で障害物を高い安全性で効率
的に検出し、非常に安価な障害物検出装置を提供する。【構成】発光素子と、該発光素子から照射され障害物
により反射された光ビームを受光する受光素子と、該受
光素子からの出力信号を処理し三角測量原理に基づき距
離を算出する信号処理手段６ａ〜６ｂとを有する測距装
置７ａ〜７ｄが車両進行方向の前後左右に複数個配置さ
れ、前記各々測距装置の発光素子から車両進行方向に照
射される照射ビームを所望の障害物検出領域を形成する
ようにそれぞれ互いに交差させ、前記反射ビーム光が前
記各々の測距装置には前記信号処理手段で算出された出
力値と予め設定された値とを比較判断する演算装置１０
ａ〜１０ｂを備え、前記演算装置から得られた出力値の
うち少なくとも１つの前記出力値が予め設定された値よ
り小さい値となった時のみ動作信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両の障害物検出に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、無人搬送車（ＡＧＶ）や移動ロボ
ットに用いられているの障害物検出手段として、光強度
や超音波などを用いた障害物センサーがある。これらの
センサーは、限定された環境下、例えば、工場内におい
て多く用いられている。特に、光強度を用いた障害物セ
ンサーは、限定された障害物に対し予め光強度しきい値
を設定しておく必要があり、限定された環境下に対して
のみセンサーの動作安定性が確保されている。

【０００３】また、ある一点の障害物までの距離を精密
に測定する場合、発光素子と受光素子を使用し各素子の
位置と障害物との位置関係から三角測量の原理に基づい
て距離を算出することが行われている。このような測距
装置を走査させることにより障害物を検出する障害物セ
ンサーも用いられている。さらに、車両の後尾に直線状
に複数の測距装置を設け、後方監視装置としても多く用
いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
赤外光を用いた障害物センサーでは、広い検出領域を感
知できるものの同一距離の障害物でも障害物の色や反射
率により感知距離が異なり、対象とする障害物の種類が
限定されてしまうという欠点がある。また、超音波を用
いた障害物センサーでは、広い検出領域を感知できるも
のの障害物の角度により反射波が戻ってこないことがあ
ったり、障害物センサーからの超音波以外の超音波を感
知してしまうという欠点がある。さらに、ビーム光を走
査させる方式では、走査させる機構が必要なことと走査
することにより検出領域内の障害物を同時に検出できな
いという欠点がある。また、車両本体から直線状にビー
ムを照射させる方法では、測距装置が多数必要になるこ
とと、最終的に障害物を検出するのは多数のスポットに
なってしまいスポットとスポットの間は検出できないと
いう欠点がある。

【０００５】本発明の目的は、簡単な構成配置で障害物
を高い安全性で効率的に検出し、非常に安価な障害物検
出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１では、発光素子と該発光素子から
照射され、障害物により反射された光ビームを受光する
受光素子と該受光素子からの出力信号を処理し三角測量
原理に基づき距離を算出する信号処理手段とを有する測
距装置が車両進行方向の前後左右に複数個配置された障
害物検出装置であって、前記各々測距装置の発光素子か
ら車両進行方向に照射される照射ビームを所望の障害物
検出領域を形成するようにそれぞれ交差させ、前記反射
ビーム光が前記各々の測距装置には前記信号処理手段で
算出された出力値と予め設定された値とを比較判断する
演算装置を備え、前記演算装置から得られた出力値のう
ち少なくとも１つの前記出力値が予め設定された値より
小さい値となった時のみ動作信号を出力することを特徴
とする。

【０００７】本発明の請求項２では、上記請求項１に加
え、車両の走行速度を検出する速度検出手段を備え、前
記車両速度検出手段より検出された車両の速度に応じて
複数の前記発光素子から照射されるビームにより障害物
検出領域を形成することを特徴とする。本発明の請求項
では、上記請求項１または請求項２に加え、車両の方向
を検出する操舵角検出手段を備え、前記操舵角検出手段
より検出された車両の操舵角に応じて複数の前記発光素
子から照射されるビームにより障害物検出領域を形成す
ることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明は、正確に距離を測定できる三角測量の
原理に基づく測距装置を車両の前後側面に複数個配置
し、照射ビームが複数個所で交差するように配置構成し
たので、障害物を広い領域で検出することができる。実
施例では、車両前方に測距装置を２個設置し、進行方向
前方にそれら２つの照射ビーム光を交差させるように
し、さらに、車両側面の左右にそれぞれ１個ずつ測距装
置を配置し、その一方の照射ビームが、車両前面に設け
られた測距装置の１つから照射されたビーム光の１本と
交差するようにした。

【０００９】この様に、本発明の装置構成によれば、た
とえ障害物が静止していても動いていても障害物を衝突
する前に確実に検出することができ、この情報を車両本
体に伝達することにより車両本体に減速または停止、警
告音発生等の動作をさせ、走行車両や車両に接近する人
の安全を確保することができる。

【００１０】

【実施例】図１は車両本体１の進行方向前方に操舵輪２
が１個、後方に固定輪３が２個の車両に本発明の障害物
検出装置の構成概念斜視図である。図２は本発明の障害
物装置の平面図で、図３はその側面図である。図４は、
本発明の装置に用いられている測距装置の代表的な構成
図である。測距装置は、ＬＥＤ等の発光素子４、ＰＳＤ
等の受光素子５及び信号処理手段６から構成されてい
る。車両の前面右側に設置された第１の測距装置７ａか
ら照射ビームは、左前方に向けて照射し、車両の前面左
側に設置された第２の測距装置７ｂから照射ビームは、
右前方に向けて照射される。それら２本の照射ビームは
点Ｐ１で交差する。側面右側の第３の測距装置７ｃから
発光される照射ビームは、右前方に照射し、側面左側の
第４の測距装置７ｄから発光される照射ビームは、左前
方に向けて照射される。

【００１１】また、これらの測距装置の照射ビームは、
予め設定された方向、角度で水平方向よりやや斜め下方
に照射する。このように照射方向を斜め下方にすること
により路面上の広い領域を検出することができる。検出
される障害物の条件によっては、照射ビーム方向を水平
方向かやや水平方向より斜め上方に出しても良い。この
照射ビーム方向や角度は使用環境及び対象となる障害物
の形状によって決定する。

【００１２】第１の測距装置７ａと第４の測距装置７ｄ
は点Ｐ２で交差し、各測距装置から点Ｐ２までの距離
は、Ｌａ、Ｌｄとする。また、第２の測距装置７ｂと第
３の測距装置７ｃは点Ｐ３で交差し、各測距装置から点
Ｐ３までの距離は、Ｌｂ、Ｌｃとする。（ここで、測距
装置からの距離とは、発光素子（受光素子）からの距離
のことである。）点Ｐ１から車両前面までの垂直距離をＬｘ、車両の全幅
より車両前面に設置する２個の第１と第２の測距装置の
発光素子（受光素子）との間隔距離をＬｗ、幅方向の検
出領域Ｌｙ（車幅Ｌｗ＋安全マージン）、路面に対して
垂直方向の検出距離をＬｚとする。

【００１３】車両前面の第１及び第２の測距装置７ａ，
７ｂにおいて、障害物を検出し信号を出力させたい車両
と障害物の距離をＬｘに設定すると、測距装置からの照
射ビーム光の照射方向が決定される。幅方向の検出領域
Ｌｙ（車幅Ｌｗ＋安全マージン）を設定すると、Ｌａ、
Ｌｂが決定される。Ｌｗ、Ｌｘ、Ｌｙ、Ｌｚ、Ｌａ、Ｌ
ｂが設定すれば、点Ｐ２，点Ｐ３の位置が決定される。
車両側面の第３及び第４の測距装置７ｃ、７ｄにおい
て、既に決定された点Ｐ２、点Ｐ３を通過するように照
射ビーム光を発光すると、Ｌｃ，Ｌｄが決定される。

【００１４】図５は、第１〜４の測距装置各々により障
害物を検出し信号を出力するまでの本発明の障害物検出
装置の信号処理フロー図である。各測距装置７ａ〜７ｄ
の信号処理手段６ａ〜６ｄより出力された値が、各々の
演算手段１０ａ〜１０ｄのうち１つでも予め設定された
値（距離）より小さい値（短い距離）になった時には動
作信号を出力し、車両本体に減速又は停止、警告音発生
等の動作をさせる。また、信号処理手段より出力され
た値が、予め設定された値（距離）よりも大きい値のと
きは次の動作信号を出力しないようにする。

【００１５】例えば、速度４Ｋｍ／ｈで制動距離が３０
ｃｍの車両で、検出距離の設定値を４０ｃｍに設定した
場合、測距装置は常に障害物までの距離を検出している
ので、障害物に近づいていくと、検出距離は８０ｃｍ→
６０ｃｍ→５０ｃｍと減少して４０ｃｍとなった所で信
号を出力し、車両本体に減速又は停止、警告音発生等の
動作をさせる。障害物が突然飛び込んできて、検出距離
が突然３０ｃｍになった時も同様に信号を出力し、車両
本体に減速又は停止、警告音発生等の動作する。ここ
で、減速、停止等の設定距離はそれぞれ個別に設定して
も良い。

【００１６】本実施例では、４個の第１〜４の測距装置
の組合せであるが、必要に応じて測距装置の数は増減す
ることができる。また、その照射ビーム方向及び交差方
法は、問わない。また、本実施例では前進方向の例を
あげたが、後進時の車両の後方の障害物検出についても
同様に使用可能である。本実施例では、車両の車輪数は
操舵輪２が１輪、固定輪３が２輪の車両であったが、個
数はいくつでもかまわない。

【００１７】光強度により距離を算出する従来の測距装
置は、例えば、予め設定する検出距離の値を「白色の障
害物で１００ｃｍ」とすると、実際の黒色の障害物の検
出距離は６０〜７０ｃｍまでしか検出することができ
ず、非常に誤差が大きい。しかしながら、本発明では、
たとえ予め設定する検出距離を「白色の障害物で１００
ｃｍ」としても実際の黒色の障害物ではわずか数ｃｍの
誤差で高精度に距離を測定することができる。従って、
本発明の三角測量原理に基づく第１〜４の測距装置７ａ
〜７ｄを用いた障害物検出装置は、従来の障害物検出装
置に比較し、非常に高い精度で距離を検出することがで
きる。

【００１８】さらに、最低４個の測距装置を用い、各照
射ビーム方向を交差させるだけで、車両の前方（または
後方）それに両側面を含む非常に広い検出領域を高い安
全性を確保することが可能となる。次に、図３には、本
発明の障害物検出装置に、走行速度検出手段８を設け、
車両の速度を発光素子の照射ビーム方向（障害物検出領
域）を連動させるようにした障害物検出装置の構成図を
示してある。図６は、車両の走行速度に応じて検出領域
を変化させた照射ビーム方向の動作図である。図６の上
の図は、ある速度Ｖ１で直進した状態で、下の図は、あ
る速度より速い速度Ｖ２になった状態を示し、下の図の
破線は速度Ｖ１時のビーム光を示してある。

【００１９】例えば、障害物を検出し、車両を停止させ
る命令を出す場合、ある速度での制動距離にα（安全係
数）を掛けた値を検出距離に設定すると、その走行速度
より遅い走行速度では、オーバースペックとなる。走行
速度と制動距離は比例関係にあることより、走行速度に
連動して検出距離を設定すれば、制動距離に対して過不
足のない障害物の検出領域が得られる。

【００２０】例えば、速度４ｋｍ／ｈで制動距離が３０
ｃｍ、速度２ｋｍ／ｈで制動距離が１５ｃｍの車両の場
合、障害物検出領域の最短距離Ｌｘを、走行速度に応じ
て４ｋｍ／ｈの時は３０ｃｍ×α（安全係数）、２ｋｍ
／ｈの時は１５ｃｍ×α（安全係数）に設定される。従
来の障害物検出装置では、走行車両が高速走行する際安
全性を考慮して、予め設定される障害物検出距離の値
は、最高速度での制動距離×α（安全係数）を用いてい
たため、低速走行となるとこの設定値は不要に大きな値
となり、効率的な車両操作ができなくなる。

【００２１】しかしながら、本発明では、予め設定され
る障害物検出距離の値は走行速度に応じて変化するよう
にしたため、低速走行や走行停止の繰り返し動作頻度の
多い車両にとって非常に効率的な車両操作が安全性を維
持しつつ可能となる。次に、図３には本発明の障害物検
出装置に、車両の進行方向を検出する操舵角検出手段９
を設け、操舵角と発光素子の照射ビーム方向（障害物検
出領域）を連動させる障害物検出装置の構成図を示して
ある。

【００２２】図７は、車両が操舵角に応じて照射ビーム
光の方向が変化し障害物検出領域が変わる様子を示す本
発明の障害物検出装置の動作図である。図７の上図は車
両が直進した状態、下図は車両が左に操舵した状態を示
す障害物検出装置の動作図である。下図の破線は直進時
のビーム光を示してある。車両は直進時には、直進方向
に車両本体は進むが、操舵時は路面に対して直進方向の
成分と直進と垂直方向の成分が発生する。直進方向の成
分に対しては直進時と同様の検出をし、直進と垂直方向
の成分に対しては、車両の横方向の障害物の検出が必要
となる。この直進方向の成分と直進と垂直方向の成分の
割合は、操舵角によって決まり、操舵角が大きくなれば
なるほど直進と垂直方向の成分は増加する。この関係よ
り、図７に示してある様に操舵角に応じて障害物検出領
域を変えることにより、過不足ない障害物検出領域を形
成することができる。

【００２３】本実施例の車両では、実際に操舵する操舵
輪を所有するが、操舵は左右の車輪の速度差で操舵する
方式でもかまわない。この場合は、車輪の操舵角は固定
なので、車両の直進方向に対する操舵角と検出領域を連
動させるようにする。従来の障害物検出装置では、障害
物の検出領域は固定されていたため、例えば、進行方向
の左方向に操舵したときに進行方向左側の安全性が失わ
れことがあった。さらには、従来、操舵時の安全性を見
込むため予め広い検出領域を設定しており、直進時には
過剰な検出領域となっていた。

【００２４】しかしながら、本発明では、操舵角に応じ
て障害物検出領域を状況に合わせて変化させることによ
り、より高い安全性を維持しつつ効率的な障害物検出を
行うことが可能となった。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、複数個の測距装置を車両の前
方側面に配置し、各照射ビーム方向を互いに交差させ、
障害物検出領域を形成するようにしたため、車両に対し
相対的に静的また動的な障害物であっても、高い安全性
を維持しつつ、障害物を効率的検出することができる。
さらに、簡単な構成配置であるため非常に安価な障害物
検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明装置の構成概念斜視図である。

【図２】は、本発明装置の平面図である。

【図３】は、本発明装置の側面図である。

【図４】は、本発明装置で用いている第１〜４の測距装
置構成図である。

【図５】は、本発明装置の信号処理フロー図である。

【図６】は、走行速度に応じた障害物検出領域の変化を
示す動作説明図である。

【図７】は、操舵角に応じた障害物検出領域の変化を示
す動作説明図である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・車両本体２・・・操舵輪３・・・固定輪４・・・発光素子５・・・受光素子７ａ・・・車両前面右に設置した第１の測距装置７ｂ・・・車両前面左に設置した第２の測距装置７ｃ・・・車両側面右側に設置した第３の測距装置７ｄ・・・車両側面左側に設置した第４の測距装置８・・・速度検出手段９・・・操舵角検出手段１０ａ〜１０ｄ・・・演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｖ 8/20 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ (72)発明者山城亮治東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内 (72)発明者山村則夫東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内 (72)発明者渡邉博忠東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子と、該発光素子から照射され障
害物により反射された光ビームを受光する受光素子と、
該受光素子からの出力信号を処理し三角測量原理に基づ
き距離を算出する信号処理手段とを有する測距装置が車
両進行方向の前後左右に複数個配置された障害物検出装
置であって、前記各々測距装置の発光素子から車両進行方向に照射さ
れる照射ビームを所望の障害物検出領域を形成するよう
にそれぞれ互いに交差させ、前記反射ビーム光が前記各
々の測距装置には前記信号処理手段で算出された出力値
と予め設定された値とを比較判断する演算装置を備え、
前記演算装置から得られた出力値のうち少なくとも１つ
の前記出力値が予め設定された値より小さい値となった
時のみ動作信号を出力することを特徴とする障害物検出
装置。
【請求項２】車両の走行速度を検出する速度検出手段
を備え、前記車両速度検出手段より検出された車両の速
度に応じて複数の前記発光素子から照射されるビームに
より障害物検出領域を形成することを特徴とする請求項
１記載の障害物検出装置。
【請求項３】車両の方向を検出する操舵角検出手段を
備え、前記操舵角検出手段より検出された車両の操舵角
に応じて複数の前記発光素子から照射されるビームによ
り障害物検出領域を形成することを特徴とする請求項１
または請求項２記載の障害物検出装置。