WO2017104622A1 - 安全補助装置、移動体、安全補助方法、および安全補助プログラム - Google Patents

安全補助装置、移動体、安全補助方法、および安全補助プログラム Download PDF

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Inventor
達朗 黒田
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems

Definitions

  • the present invention relates to a safety assist device, a moving body, a safety assist method, and a safety assist program for assisting a safety device that cuts off power supply to an installed device.
  • a contact determination unit that performs a determination related to contact between the vehicle and an object, a vehicle control unit that operates a support operation for avoiding contact, and a travel path of the vehicle are connected. It is equipped with a connection path determination unit that determines the state of the connection path and a line-of-sight determination unit that determines the line of sight near the connection part of the traveling road.
  • a connection path determination unit that determines the state of the connection path
  • a line-of-sight determination unit that determines the line of sight near the connection part of the traveling road.
  • the method of avoiding the contact is not limited to this, and a safety device that cuts off the power supply to the power when the safety stop is performed in an emergency is also employed.
  • a safety device that cuts off the power supply to the power when the safety stop is performed in an emergency is also employed.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problem, and can detect and avoid in advance that a safety stop is caused by a safety device, thereby reducing damage caused by forced power shut-off during a safety stop.
  • An object of the present invention is to provide a safety assistance device, a moving body, a safety assistance method, and a safety assistance program.
  • a safety assist device is a safety assist device that assists a safety device that cuts off power supply to an installed device, and detects a detected object within a preset safety range.
  • An instruction detection unit that detects an object to be detected within a preset instruction range, and a safety determination unit that determines whether to operate the safety device according to a detection result of the safety detection unit,
  • An instruction determination unit that determines whether to decelerate or stop the device according to a detection result of the instruction detection unit, and the device is a moving body that travels on a traveling surface, and the safety
  • the apparatus is configured such that the power supply to the drive unit is interrupted by the device, and the indicated range is set so as to include farther than the safe range in the indicated direction with the device as a base point.
  • the device may be a moving body that travels on a traveling surface, and the indication direction may be a traveling direction of the moving body.
  • the safety determination unit may not perform the safety determination when the device is decelerated or stopped.
  • the safety detection unit and the instruction detection unit may be configured to detect a detection object by different methods.
  • the safety range may be a three-dimensional space
  • the indication range may be a flat surface
  • the indicated range may be set so as to include farther than the safe range in the entire periphery except the starting point of the safe range in a top view.
  • the instruction determination unit decelerates the device when detecting the detected object within the specified range, and stops the device before the detected object enters the safe range.
  • a configuration may be adopted.
  • the safety range may be longer than the distance traveled from when the safety device is activated until the device stops in the indicated direction, and shorter than the indicated range.
  • the indicated range may be longer than the distance traveled until the device stops after receiving an instruction to decelerate and stop by the instruction determining unit in the indicated direction.
  • the safety range and / or the indication range may be set such that the range changes according to the traveling speed of the device.
  • the instruction determination unit may use a detection result of the safety detection unit for the instruction determination.
  • the moving body according to the present invention includes the safety assist device according to the present invention.
  • a safety assistance method is a safety assistance method in a safety assistance device that assists a safety device that cuts off power supply to an installed device, and is within a safety range set in advance in a safety detection unit.
  • the safety detection step for detecting the detection object the instruction detection step for detecting the detection object within the preset instruction range in the instruction detection unit, and the safety determination unit
  • the device is a moving body that runs on a running surface, and the safety device is configured to cut off power supply to the drive unit, Vessel at the indicated direction with a base point, characterized in that it is configured to include a farther than the safe range.
  • the safety assistance program according to the present invention causes a computer to execute each step of the safety assistance method according to the present invention.
  • the instruction range is set farther than the safety range, if there is an object to be detected in the direction in which the device operates, the instruction determination is performed before the safety determination is performed. As a result, it is possible to detect in advance and avoid the occurrence of a safety stop by the safety device, and to reduce damage due to the forced power cutoff at the safety stop.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a moving body according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic top view of the moving body according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. It is a schematic side view of the moving body which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • the moving body 1 is a four-wheeled vehicle that moves along a preset route, and safety that blocks power supply to the moving body 1 (particularly, the drive unit 11).
  • a device 13, a safety assist device 20 that assists the safety device 13, and a power supply 12 that supplies power to the drive unit 11 are provided.
  • the safety assist device 20 includes a safety detection unit 21 that detects a detection object within a preset safety range AR, an instruction detection unit 22 that detects a detection object within a preset instruction range SR, and safety detection.
  • a safety determination unit 23 that determines whether or not to activate the safety device 13 according to the detection result of the unit 21; and whether or not the mobile body 1 is decelerated or stopped according to the detection result of the instruction detection unit 22.
  • an instruction determination unit 24 that performs such instruction determination.
  • the moving body 1 mainly goes straight forward (to the right in FIGS. 1 and 2).
  • the direction in which the moving body 1 travels straight is referred to as a straight travel direction X
  • the front in the straight travel direction X may be abbreviated as the front.
  • a direction perpendicular to the rectilinear direction X of the moving body 1 in the top view may be referred to as a width direction Y
  • a direction perpendicular to the rectilinear direction X in the side view is referred to as a height direction Z.
  • the traveling direction of the moving body 1 is the straight traveling direction X.
  • the drive unit 11 is composed of four wheels and a drive source such as a motor.
  • the drive unit 11 is not limited to this, and the number of wheels may be changed or a belt or the like may be used.
  • the drive unit 11 may be configured to travel the moving body 1 and adjust the traveling speed as appropriate. That's fine.
  • the drive unit 11 appropriately controls the traveling speed and direction according to an instruction from the instruction determination unit 24.
  • the power source 12 is a rechargeable battery.
  • a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, a Ni—Cd battery, a lead battery, a fuel cell, an air battery, etc. may be used. Supply power to do.
  • the safety device 13 cuts off the supply of power from the power source 12 and forcibly stops the moving body 1.
  • ISO 13482 it is required to provide the safety device 13 so as to cut off the power supply to the power (safe stop) when the stop is determined.
  • one or more protection functions must be provided, and the stop function by the protection function is, for example, the removal of electric power to the drive actuator. Stipulates that it is desirable to control hazard sources that are safeguarded.
  • the safety detection unit 21 is an optical sensor (3D laser sensor 21a) that is attached to the front surface of the moving body 1 and uses LIDAR (Light Detection and Ranging). Reflected light (reflected wave) is received. Thereby, the safety detection unit 21 detects the position and distance of the traveling surface 30 and the detected object. Specifically, the 3D laser sensor 21a uses the TOF (Time of Flight) method, irradiates the laser in the direction in which the distance is to be measured, and measures the time until the reflected light returns when the laser hits the object. The distance to the object is measured. The 3D laser sensor 21a has a detection angle of about 50 ° in the vertical direction and a detection distance of 10 m.
  • the safety detection unit 21 is not limited to laser light, and may detect by emitting infrared rays, visible light, ultrasonic waves, electromagnetic waves, or the like.
  • the safety range AR is a three-dimensional space, and specifically, is set so as to spread in a fan shape from the safety detection unit 21 toward the front in the straight traveling direction X. That is, as the distance from the safety detection unit 21 increases, the safety range AR increases in the height direction Z and increases in the width direction Y.
  • the distance (safety distance AW) in the straight direction X of the safe range AR is about 3 m, and the angle at which the safe range AR is widened in a top view is about 60 °. That is, the safety range AR is mainly a range including the front in the vicinity of the moving body 1.
  • the detection wave irradiated from the safety detection unit 21 is not limited to the safety range AR but may be applied to a wider range.
  • the range set as the safety range AR is set as a safety determination target, and in other ranges, the position of the detected object is simply grasped.
  • the instruction detection unit 22 is an optical sensor attached to the front surface of the moving body 1 and may be a sensor that emits light other than laser light, similar to the safety detection unit 21.
  • the instruction detection unit 22 is a 2D laser sensor 22a having a detection distance of 10 m.
  • the indication range SR is a flat surface and is set so as to spread in a fan shape around the indication detection unit 22. That is, the instruction range SR is expanded in the width direction Y as it is away from the instruction detection unit 22. Note that the instruction range SR is not widened with respect to the height direction Z as in the safety range AR, but is slightly inclined toward the front traveling surface 30. In the present embodiment, the distance (instruction distance SW) of the designated range SR is about 5 m, and the angle at which the designated range SR is widened in a top view is about 270 °. That is, the instruction range SR is mainly a range including the front and side of the moving body 1. As shown in FIG. 2, the designated range SR is set so as to include farther than the safe range AR in the designated direction (straight direction X) with the moving body 1 as a base point.
  • the safety assist device 20 includes a CPU (not shown), stores the safety determination unit 23 and the instruction determination unit 24 as a preinstalled program, and executes the processing described later by executing the stored program. .
  • the CPU may be used in common by the mobile body 1 and the safety assist device 20.
  • the moving body 1 is provided with a storage device for storing the detection results of the safety detection unit 21 and the instruction detection unit 22 and various settings such as travel speed. Also good.
  • the mobile unit 1 may include, for example, a sensor that performs detection in a narrow range that covers the mobile unit 1, a camera that captures surrounding images, and the like. .
  • the safety detection unit 21 and the instruction detection unit 22 are arranged in an overlapping position in a top view. That is, the indication range SR is set so as to include farther than the safe range AR in the entire periphery except the starting point of the safe range AR in the top view.
  • the instruction detection unit 22 may be arranged behind the safety detection unit 21. Thereby, the detection range of the instruction detection unit 22 can be set so as to cover the entire periphery of the safety detection unit 21.
  • the instruction determination unit 24 may use not only the detection result of the instruction detection unit 22 but also the detection result of the safety detection unit 21 for instruction determination. That is, the instruction determination unit 24 may perform the instruction determination in the detection result of the safety detection unit 21 with the distance far from the safety range AR as the instruction range SR. In this way, by using the safety detection unit 21 irradiated in a wide range with respect to the height direction Z for instruction determination, it is possible to prevent oversight of a low obstacle.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of the safety assistance method in the safety assistance device according to the first embodiment of the present invention.
  • step S01 the safety detection unit 21 and the instruction detection unit 22 detect the detected object.
  • step S02 the instruction determination unit 24 determines whether or not an object to be detected exists within the instruction range SR. As a result, when the detected object exists in the instruction range SR (step S02: Yes), the process proceeds to step S03. On the other hand, when the detected object does not exist within the designated range SR (step S02: No), the process proceeds to step S04.
  • step S03 the instruction determination unit 24 instructs the moving body 1 to decelerate and stop.
  • the moving body 1 is appropriately decelerated or stopped according to the distance to the detected object, and stops before the detected object enters the safe range AR. Therefore, it is desirable that the instruction range SR is longer than the distance traveled by the moving body 1 until it stops after receiving an instruction to decelerate and stop by the instruction determination unit 24 in the instruction direction.
  • step S04 the safety determination unit 23 determines whether or not an object to be detected exists within the safety range AR. As a result, when an object to be detected exists within the safety range AR (step S04: Yes), the process proceeds to step S05. On the other hand, when there is no object to be detected within the safe range AR (step S04: No), the process is terminated.
  • step S05 the safety device 13 is operated by the safety determination unit 23. Then, when the safety device 13 is activated, the moving body 1 is shut off by stopping the power supply and ends the process. Therefore, it is desirable that the safety range AR is longer than the distance traveled until the moving body 1 stops after the safety device 13 is activated in the indicated direction, and shorter than the indicated range SR.
  • the safety assist device 20 repeats the processes shown in steps S01 to S05 described above. Moreover, if the moving body 1 is in a state of being decelerated or stopped, it is only necessary to wait until the detected object moves out of the detection range.
  • the safety determination is performed regardless of the result of the instruction determination (step S02).
  • the safety determination may be performed. That is, the safety determination unit 23 does not perform safety determination when the device is decelerated or stopped (in the case of Step S02: Yes).
  • a deceleration / stop instruction is given to the moving body 1 (step S03), and after a predetermined time has elapsed, the processing from step S01 may be performed again.
  • the processing from step S01 may be performed again.
  • the safety assistance method in the present embodiment is a safety assistance method in the safety assistance device 20 that assists the safety device 13 that cuts off the power supply to the mounted device, and is set in the safety detection unit 21 in advance.
  • a safety detection step for detecting a detected object within the safety range AR an instruction detection step for causing the instruction detection unit 22 to detect a detection object within a preset instruction range SR, and a safety determination unit 23 for detecting safety.
  • the safety determination step for performing the safety determination as to whether or not the safety device 13 is to be operated, and the instruction determination unit 24 to decelerate the device according to the detection result of the instruction detection unit 22
  • the designated range SR is set so as to include farther than the safe range AR in the designated direction from the device.
  • the safety assist device 20 since the instruction range SR is set farther than the safety range AR, if there is an object to be detected in the direction in which the device operates, an instruction is issued before the safety determination is performed. A determination is made. As a result, it is possible to detect in advance and avoid the occurrence of a safety stop by the safety device 13, and to reduce damage caused by the forced power cutoff during the safety stop.
  • the safety assist device 20 to the traveling moving body 1, it is possible to instruct the moving body 1 to decelerate or stop before the detected object enters the safe range AR.
  • the safety assistance apparatus 20 is not limited only to the mobile body 1, You may be mounted in the other apparatus.
  • the safety range AR and the instruction range SR are set to a predetermined range in advance, but are not limited thereto, and may be set so that the range changes according to the traveling speed of the moving body 1.
  • the safety range AR and the instruction range SR are expanded in the traveling direction when the traveling speed is increased, and are narrowed in the traveling direction when the traveling speed is decreased.
  • the direction in which the range is changed is not limited to the forward direction, and may be changed in the turning direction when the moving body 1 turns as described later.
  • not only both the safety range AR and the instruction range SR may be changed, but either one may be changed.
  • FIG. 5 is a schematic top view of the moving body according to the second embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • the types of the safety detection unit 21 and the instruction detection unit 22 are different from those in the first embodiment.
  • the safety detection unit 21 is a bumper sensor 21b attached to the front surface of the moving body 1, and detects the presence or absence of an object to be detected by the force pressed when contacting the object. Therefore, the safety range AR substantially coincides with the safety detection unit 21.
  • the instruction detection unit 22 is an ultrasonic sensor 22b provided on the front surface side of the moving body 1, and performs detection using a reflected wave from an object, similarly to a laser beam.
  • the designated range SR is mainly a range including the front and diagonally forward of the moving body 1 and is set so as to include farther in the straight traveling direction X than the safe range AR.
  • the safety detection unit 21 and the instruction detection unit 22 are configured to detect an object to be detected by different methods. Therefore, if a plurality of detection methods are provided, it is possible to prevent an erroneous detection such as an oversight by detecting an object to be detected that is difficult to detect with the other method with the other method.
  • FIG. 6 is a schematic top view of the moving body according to the third embodiment of the present invention.
  • the same code is attached and description is abbreviate
  • the safety detection unit 21 is an optical sensor (3D laser sensor 21a) as in the first embodiment, and the safety range AR is substantially the same.
  • the instruction detection unit 22 is an ultrasonic sensor 22c provided on each of both ends in the width direction Y on the front surface of the moving body.
  • the instruction range SR is an area that is diagonally forward of the moving body 1 and corresponds to each instruction detection unit 22. That is, the safety range AR is sandwiched between the indication range SR in the width direction Y.
  • the moving body 1 moves so as to draw a curve diagonally forward as shown by the arrow R1 or the arrow R2 shown in FIG. 6, and turns or runs slalom. Therefore, the indicated range SR is located farther from the safe range AR in the traveling direction of the moving body indicated by the arrows R1 and R2.
  • the moving body 1 which changes the advancing direction suitably, 1st Embodiment and 3rd Embodiment may be combined and it is good also as a structure provided with the some instruction
  • the indicated range may be switched in accordance with the traveling direction.
  • the safety detection unit 21 and the instruction detection unit 22 may combine LIDARs having different mirror driving methods.
  • the safety detection unit 21 may be a MEMS mirror type LIDAR.
  • a motor rotating mirror type LIDAR with a wide detection range is applied to the instruction detection unit 22. By using the motor rotating mirror type LIDAR, it is possible to cover a range that becomes a blind spot of the MEMS mirror type LIDAR and prevent a sudden safety stop.
  • sensors with different methods may be combined. For example, when a pyroelectric infrared sensor and a near infrared sensor are combined, the pyroelectric infrared sensor detects a differential amount of infrared rays, and the near infrared sensor detects an instantaneous value of infrared rays.
  • the pyroelectric infrared sensor can detect the movement of the detected object from the amount of change in the detected value. .

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Abstract

移動体（１）は、駆動部（１１）への電源供給を遮断させる安全装置（１３）と、安全装置（１３）の補助を行う安全補助装置（２０）と、駆動部（１１）へ電力を供給する電源（１２）とを備えている。安全補助装置（２０）は、予め設定された安全範囲（ＡＲ）内の被検知物を検知する安全検知部（２１）と、予め設定された指示範囲（ＳＲ）内の被検知物を検知する指示検知部（２２）と、安全検知部（２１）の検知結果に応じて、安全装置（１３）を作動させるか否かの安全判定を行う安全判定部（２３）と、指示検知部（２２）の検知結果に応じて、移動体（１）を減速または停止させるか否かの指示判定を行う指示判定部（２４）とを備えている。

Description

安全補助装置、移動体、安全補助方法、および安全補助プログラム
　本発明は、搭載された機器への電源供給を遮断させる安全装置の補助を行う安全補助装置、移動体、安全補助方法、および安全補助プログラムに関する。
　近年、自律走行する移動体などが実用化されており、センサなどで障害物を検知することで、事故を回避するように動作を制御していた。また、運転者によって操作される車両にも、上述したような接触を回避する方法が適用されており、車両の走行安全装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１０－２６０５０４号公報
　特許文献１に記載の車両の走行安全装置では、車両と物体との接触に係る判定を行う接触判定部と、接触回避の支援動作を作動させる車両制御部と、車両の走行路に接続される接続路の状態を判定する接続路判定部と、走行路の接続部付近の見通しを判定する見通し判定部とを備えており、見通しが悪い場合には、安全装置が作動しやすいように接触判定条件を変更している。安全装置は、車両の挙動を制御することで、運転者を支援しているが、作動によって運転者に煩わしさを感じさせてしまうため、適切なタイミングで作動するように、条件を変更している。上述した車両の走行安全装置では、状況に応じて、安全装置の作動を促しているため、頻繁に安全装置が作動してしまうという課題がある。
　ところで、接触を回避する方法としては、これに限らず、緊急時に安全停止させる際、動力への電源供給を遮断する安全装置も採用されている。このような安全装置では、電源強制遮断による製品へのダメージが懸念される。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、安全装置による安全停止が起こることを、事前に察知し回避して、安全停止での電源強制遮断によるダメージを軽減することができる安全補助装置、移動体、安全補助方法、および安全補助プログラムを提供することを目的とする。
　本発明に係る安全補助装置は、搭載された機器への電源供給を遮断させる安全装置の補助を行う安全補助装置であって、予め設定された安全範囲内の被検知物を検知する安全検知部と、予め設定された指示範囲内の被検知物を検知する指示検知部と、前記安全検知部の検知結果に応じて、前記安全装置を作動させるか否かの安全判定を行う安全判定部と、前記指示検知部の検知結果に応じて、前記機器を減速または停止させるか否かの指示判定を行う指示判定部とを備え、前記機器は、走行面を走行する移動体であり、前記安全装置によって駆動部に対する電源供給が遮断される構成とされ、前記指示範囲は、前記機器を基点とした指示方向において、前記安全範囲よりも遠方を含むように設定されていることを特徴とする。
　本発明に係る安全補助装置では、前記機器は、走行面を走行する移動体とされ、前記指示方向は、移動体の進行方向である構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記安全判定部は、前記機器を減速または停止させている際に、前記安全判定を行わない構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記安全検知部と前記指示検知部とは、互いに異なる方式で被検知物を検知する構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記安全範囲は、立体空間とされており、前記指示範囲は、平面とされている構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記指示範囲は、上面視において、前記安全範囲の起点を除く全周囲において、該安全範囲よりも遠方を含むように設定されている構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記指示判定部は、前記指示範囲内の被検知物を検知した際、前記機器を減速させ、該被検知物が前記安全範囲に入る前に該機器を停止させる構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記安全範囲は、前記指示方向において、前記安全装置を作動させてから前記機器が停止するまでに走行する距離より長く、前記指示範囲より短い構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記指示範囲は、前記指示方向において、前記指示判定部により減速および停止する指示を受けてから前記機器が停止するまでに走行する距離より長い構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記安全範囲および／または前記指示範囲は、前記機器の走行速度に応じて、範囲が変化するように設定される構成としてもよい。
　本発明に係る安全補助装置では、前記指示判定部は、前記安全検知部の検知結果を前記指示判定に用いる構成としてもよい。
　本発明に係る移動体は、本発明に係る安全補助装置を備えていることを特徴とする。
　本発明に係る安全補助方法は、搭載された機器への電源供給を遮断させる安全装置の補助を行う安全補助装置における安全補助方法であって、安全検知部に、予め設定された安全範囲内の被検知物を検知させる安全検知ステップと、指示検知部に、予め設定された指示範囲内の被検知物を検知させる指示検知ステップと、安全判定部に、前記安全検知部の検知結果に応じて、前記安全装置を作動させるか否かの安全判定を行わせる安全判定ステップと、指示判定部に、前記指示検知部の検知結果に応じて、前記機器を減速または停止させるか否かの指示判定を行わせる指示判定ステップとを含み、前記機器は、走行面を走行する移動体であり、前記安全装置によって駆動部に対する電源供給が遮断される構成とされ、前記指示範囲は、前記機器を基点とした指示方向において、前記安全範囲よりも遠方を含むように設定されていることを特徴とする。
　本発明に係る安全補助プログラムは、本発明に係る安全補助方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
　本発明によると、指示範囲が安全範囲よりも遠方に設定されているため、機器が動作する方向に被検知物が存在する場合、安全判定が行われる前に指示判定が行われる。その結果、安全装置による安全停止が起こることを、事前に察知し回避して、安全停止での電源強制遮断によるダメージを軽減することができる。
本発明の第１実施形態に係る移動体の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る移動体の概略上面図である。 本発明の第１実施形態に係る移動体の概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係る安全補助装置における安全補助方法の処理フローを示すフロー図である。 本発明の第２実施形態に係る移動体の概略上面図である。 本発明の第３実施形態に係る移動体の概略上面図である。
　（第１実施形態）
　以下、本発明の第１実施形態に係る安全補助装置および移動体について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る移動体の概略構成図であって、図２は、本発明の第１実施形態に係る移動体の概略上面図であって、図３は、本発明の第１実施形態に係る移動体の概略側面図である。
　本発明の第１実施形態に係る移動体１は、予め設定された経路に沿って移動する四輪の車両であって、移動体１（特に、駆動部１１）への電源供給を遮断させる安全装置１３と、安全装置１３の補助を行う安全補助装置２０と、駆動部１１へ電力を供給する電源１２とを備えている。安全補助装置２０は、予め設定された安全範囲ＡＲ内の被検知物を検知する安全検知部２１と、予め設定された指示範囲ＳＲ内の被検知物を検知する指示検知部２２と、安全検知部２１の検知結果に応じて、安全装置１３を作動させるか否かの安全判定を行う安全判定部２３と、指示検知部２２の検知結果に応じて、移動体１を減速または停止させるか否かの指示判定を行う指示判定部２４とを備えている。移動体１は、主に、前方（図１および図２では、右方）に向かって直進する。
　なお、以下では説明の簡略化のため、移動体１が直進する方向を直進方向Ｘと呼び、直進方向Ｘにおける前方を前方と省略することがある。また、上面視において、移動体１の直進方向Ｘに対して垂直な方向を幅方向Ｙと呼ぶことがあり、側面視において、直進方向Ｘに対して垂直な方向を高さ方向Ｚと呼ぶことがある。上述したように、本実施の形態において、移動体１の進行方向は、直進方向Ｘとされている。
　駆動部１１は、４つの車輪とモータ等の駆動源とによって構成されている。なお、駆動部１１は、これに限定されず、車輪の数を変更したり、ベルト等を用いたりしてもよく、移動体１を走行させ、適宜走行する速度を調整できる構成とされていればよい。駆動部１１は、指示判定部２４からの指示によって、走行する速度や方向を適宜制御する。
　電源１２は、充電池であって、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ－Ｃｄ電池、鉛電池、燃料電池、空気電池などを用いればよく、主として、走行機能、距離検出機能、通信機能を行うための電力を供給する。
　安全装置１３は、電源１２からの電力の供給を遮断し、移動体１を強制的に停止させる。ＩＳＯ１３４８２では、停止の判定をした場合に、動力への電源供給を遮断（安全停止）するように安全装置１３を設けることが求められている。具体的に、ＩＳＯ１３４８２では、安全関連制御機能の使用によりリスクが緩和される場合、一つ以上の保護機能を備えなければならず、その保護機能による停止機能は、駆動アクチュエータへの電力の除去等により、安全防護される危険源を制御することが望ましいことが規定されている。
　安全検知部２１は、移動体１の前面に取り付けられ、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）を用いた光学センサ（３Ｄレーザセンサ２１ａ）であって、検知波であるレーザ光を広範囲に照射し、物体からの反射光（反射波）を受光している。それによって、安全検知部２１は、走行面３０および被検知物の位置や距離などを検知している。具体的に、３Ｄレーザセンサ２１ａは、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ）方式を用いており、距離を測定したい方向へレーザを照射し、そのレーザが物体に当たって反射光が返ってくるまでの時間を計測して、物体までの距離を計測している。３Ｄレーザセンサ２１ａは、垂直方向での検知角度が約５０°とされ、検知距離が１０ｍとされている。なお、安全検知部２１は、レーザ光に限定されず、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを放射して、検知を行ってもよい。
　安全範囲ＡＲは、立体空間とされており、具体的に、安全検知部２１から直進方向Ｘの前方に向かって、扇状に広がるように設定されている。つまり、安全範囲ＡＲは、安全検知部２１から離れるに従って、高さ方向Ｚへ広がると伴に、幅方向Ｙへ広がっている。本実施の形態において、安全範囲ＡＲの直進方向Ｘでの距離（安全距離ＡＷ）は、約３ｍとされており、上面視において、安全範囲ＡＲが広がる角度は、約６０°とされている。すなわち、安全範囲ＡＲは、主に、移動体１近傍の前方を含む範囲とされている。
　なお、安全検知部２１から照射される検知波は、安全範囲ＡＲだけに限らず、より広い範囲へ照射されていてもよい。被検知物からの反射波を検知した際、安全範囲ＡＲとして設定されている範囲を安全判定の対象とし、それ以外の範囲では、単に被検知物の位置を把握するだけでよい。
　指示検知部２２は、移動体１の前面に取り付けられた光学センサであって、安全検知部２１と同様に、レーザ光以外を照射するセンサとしてもよい。本実施の形態において、指示検知部２２は、検知距離が１０ｍとされた２Ｄレーザセンサ２２ａとされている。
　指示範囲ＳＲは、平面とされており、指示検知部２２を中心に扇状に広がるように設定されている。つまり、指示範囲ＳＲは、指示検知部２２から離れるに従って幅方向Ｙへ広がっている。なお、指示範囲ＳＲは、高さ方向Ｚに対し、安全範囲ＡＲのように広がっておらず、前方の走行面３０に向けて僅かに傾斜している。本実施の形態において、指示範囲ＳＲの距離（指示距離ＳＷ）は、約５ｍとされており、上面視において、指示範囲ＳＲが広がる角度は、約２７０°とされている。すなわち、指示範囲ＳＲは、主に、移動体１の前方および側方を含む範囲とされている。図２に示すように、指示範囲ＳＲは、移動体１を基点とした指示方向（直進方向Ｘ）において、安全範囲ＡＲよりも遠方を含むように設定されている。
　安全補助装置２０は、図示しないＣＰＵを備えており、安全判定部２３および指示判定部２４を予め組み込まれたプログラムとして記憶しており、記憶したプログラムを実行することにより、後述する処理を実行する。なお、ＣＰＵは、移動体１と安全補助装置２０とで共通に用いられてもよい。また、図３では、省略されているが、移動体１には、安全検知部２１および指示検知部２２の検知結果や、走行速度等の各種設定を記憶させるための記憶装置が設けられていてもよい。
　移動体１は、安全検知部２１および指示検知部２２の他に、例えば、移動体１を覆う程度の狭い範囲で検知を行うセンサや、周囲の画像を撮影するカメラなどを備えていてもよい。
　安全検知部２１と指示検知部２２とは、上面視において、重なる位置に配置されている。つまり、指示範囲ＳＲは、上面視において、安全範囲ＡＲの起点を除く全周囲において、安全範囲ＡＲよりも遠方を含むように設定されている。このように、安全検知部２１と指示検知部２２とを上方から見た際の座標が重なっているので、互いの検知結果における座標を揃える処理を簡略化でき、検知結果を素早く出力することができる。なお、これに限らず、指示検知部２２を安全検知部２１よりも後方に配置してもよい。それによって、指示検知部２２の検知範囲が、安全検知部２１の全周囲を覆うように設定することができる。
　指示判定部２４は、指示検知部２２の検知結果だけに限らず、安全検知部２１の検知結果を指示判定に用いてもよい。つまり、指示判定部２４は、安全検知部２１の検知結果のうち、安全範囲ＡＲより遠方を指示範囲ＳＲとして指示判定を行ってもよい。このように、高さ方向Ｚに対して、広い範囲で照射される安全検知部２１を指示判定に用いることで、低い障害物の見落としなどを防ぐことができる。
　次に、安全補助装置２０（移動体１）における安全補助方法の処理フローについて、図面を参照して説明する。
　図４は、本発明の第１実施形態に係る安全補助装置における安全補助方法の処理フローを示すフロー図である。
　ステップＳ０１では、安全検知部２１および指示検知部２２によって、被検知物の検知を行う。
　ステップＳ０２では、指示判定部２４によって、指示範囲ＳＲ内に被検知物が存在するかどうかを判定する。その結果、指示範囲ＳＲ内に被検知物が存在する場合（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）には、ステップＳ０３へ進む。一方、指示範囲ＳＲ内に被検知物が存在しない場合（ステップＳ０２：Ｎｏ）には、ステップＳ０４へ進む。
　ステップＳ０３では、指示判定部２４によって、移動体１へ減速・停止指示をする。ここで、減速・停止指示がされた際、移動体１は、被検知物までの距離に応じて、適宜、減速または停止し、被検知物が安全範囲ＡＲに入る前に停止する。したがって、指示範囲ＳＲは、指示方向において、指示判定部２４により減速および停止する指示を受けてから移動体１が停止するまでに走行する距離より長いことが望ましい。
　ステップＳ０４では、安全判定部２３によって、安全範囲ＡＲ内に被検知物が存在するかどうかを判定する。その結果、安全範囲ＡＲ内に被検知物が存在する場合（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）には、ステップＳ０５へ進む。一方、安全範囲ＡＲ内に被検知物が存在しない場合（ステップＳ０４：Ｎｏ）には、処理を終了する。
　ステップＳ０５では、安全判定部２３によって、安全装置１３を作動させる。そして、移動体１は、安全装置１３が作動されると、電源供給が遮断されて停止し、処理を終了する。したがって、安全範囲ＡＲは、指示方向において、安全装置１３を作動させてから移動体１が停止するまでに走行する距離より長く、指示範囲ＳＲより短いことが望ましい。
　安全補助装置２０では、被検知物が検知されなければ、上述したステップＳ０１ないしステップＳ０５に示す処理を繰り返す。また、移動体１を減速または停止させた状態であれば、被検知物が検知範囲の外へ移動するまで待機すればよい。
　本実施の形態では、指示判定（ステップＳ０２）の結果に拘わらず、安全判定（ステップＳ０４）を行っていたが、安全判定を行わない処理としてもよい。つまり、安全判定部２３は、機器を減速または停止させている際（ステップＳ０２：Ｙｅｓの場合）に、安全判定を行わない。この場合、移動体１へ減速・停止指示を行い（ステップＳ０３）、所定の時間経過した後、ステップＳ０１からの処理を再度行えばよい。つまり、指示範囲ＳＲでの検知によって、移動体１近傍に被検知物が存在することが把握できるので、速やかな移動体１の停止が見込まれ、即座に安全停止を行わないことで、電源強制遮断の頻度を下げることができる。
　本実施の形態における安全補助方法は、搭載された機器への電源供給を遮断させる安全装置１３の補助を行う安全補助装置２０における安全補助方法であって、安全検知部２１に、予め設定された安全範囲ＡＲ内の被検知物を検知させる安全検知ステップと、指示検知部２２に、予め設定された指示範囲ＳＲ内の被検知物を検知させる指示検知ステップと、安全判定部２３に、安全検知部２１の検知結果に応じて、安全装置１３を作動させるか否かの安全判定を行わせる安全判定ステップと、指示判定部２４に、指示検知部２２の検知結果に応じて、機器を減速または停止させるか否かの指示判定を行わせる指示判定ステップとを含んでいる。指示範囲ＳＲは、機器を基点とした指示方向において、安全範囲ＡＲよりも遠方を含むように設定されている。
　上述したように、安全補助装置２０では、指示範囲ＳＲが安全範囲ＡＲよりも遠方に設定されているため、機器が動作する方向に被検知物が存在する場合、安全判定が行われる前に指示判定が行われる。その結果、安全装置１３による安全停止が起こることを、事前に察知し回避して、安全停止での電源強制遮断によるダメージを軽減することができる。
　また、走行する移動体１に安全補助装置２０を適用する事で、被検知物が安全範囲ＡＲに入る前に、移動体１へ減速または停止の指示をすることができる。なお、安全補助装置２０は、移動体１だけに限定されず、他の機器に搭載されていてもよい。
　本実施の形態における安全判定では、立体的な検知を行うことで、見落としを防ぎ、確実に安全装置１３を作動させることができる。また、指示判定では、平面的な検知とすることで、広範囲の状況を素早く把握することができる。
　安全範囲ＡＲおよび指示範囲ＳＲは、予め一定の範囲に設定されているが、これに限定されず、移動体１の走行速度に応じて、範囲が変化するように設定されていてもよい。具体的に、安全範囲ＡＲおよび指示範囲ＳＲは、走行速度が速くなると、進行方向に広げられ、走行速度が遅くなると、進行方向で狭くされる。また、範囲を変化させる方向は、前方だけに限らず、後述するように移動体１が旋回する際には、旋回方向で変化させてもよい。さらに、安全範囲ＡＲと指示範囲ＳＲとの両方を変化させるだけでなく、いずれか一方を変化させてもよい。このように、範囲を変化させることで、走行速度に応じた判定を行うことができる。つまり、接触するまでに十分な余裕がある被検知物に対して過剰に反応することや、高速で走行している際に、早い段階で移動体１を制動することなどができる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る移動体について、図面を参照して説明する。
　図５は、本発明の第２実施形態に係る移動体の概略上面図である。なお、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
　第２実施形態では、第１実施形態に対して、安全検知部２１および指示検知部２２の種類が異なる。具体的に、安全検知部２１は、移動体１の前面に取り付けられたバンパーセンサ２１ｂであって、物体に接触した際に押圧された力によって、被検知物の有無を検知している。したがって、安全範囲ＡＲは、安全検知部２１と略一致する。指示検知部２２は、移動体１の前面側に設けられた超音波センサ２２ｂであって、レーザ光と同様に、物体からの反射波によって検知を行う。指示範囲ＳＲは、主に、移動体１の前方および斜め前方を含む範囲とされ、直進方向Ｘで安全範囲ＡＲよりも遠方を含むように設定されている。
　本実施に形態において、安全検知部２１と指示検知部２２とは、互いに異なる方式で被検知物を検知する構成とされている。したがって、複数の検知方式を備えていれば、一方の方式では、検知が困難な被検知物に対して、他方の方式で検知することで、見落としなどの誤検知を防ぐことができる。
　（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態に係る移動体について、図面を参照して説明する。
　図６は、本発明の第３実施形態に係る移動体の概略上面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
　第３実施形態は、第１実施形態に対して、移動体１の進行方向が異なり、旋回およびスラローム走行をする。具体的に、安全検知部２１は、第１実施形態と同様に、光学センサ（３Ｄレーザセンサ２１ａ）であって、安全範囲ＡＲも略同様である。指示検知部２２は、移動体の前面であって、幅方向Ｙでの両端のそれぞれに設けられた超音波センサ２２ｃである。指示範囲ＳＲは、移動体１の斜め前方であって、それぞれの指示検知部２２に対応する範囲とされている。つまり、安全範囲ＡＲは、幅方向Ｙで指示範囲ＳＲに挟まれている。
　移動体１は、図６に示す矢符Ｒ１または矢符Ｒ２で示すように、斜め前方へ向かって曲線を描くように移動し、旋回またはスラローム走行をする。したがって、矢符Ｒ１および矢符Ｒ２で示す移動体の進行方向では、指示範囲ＳＲが安全範囲ＡＲよりも遠方に位置している。
　なお、適宜進行方向を変える移動体１として、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせてもよく、複数の指示検知部２２を備えた構成としてもよい。つまり、移動体１が直進する際には、第１実施形態における指示範囲ＳＲを適用し、移動体１が旋回する際には、第３実施形態における指示範囲ＳＲを適用するなど、移動体１の進行方向に応じて、指示範囲を切り替えればよい。
　上述した構成の他に、安全検知部２１と指示検知部２２とでは、ミラー駆動方式が異なるＬＩＤＡＲを組み合わせてもよい。具体的に、安全検知部２１は、ＭＥＭＳミラー式ＬＩＤＡＲとしてもよい。これに対し、指示検知部２２は、検知範囲が広いモータ回転ミラー式ＬＩＤＡＲなどが適用される。モータ回転ミラー式ＬＩＤＡＲを用いることで、ＭＥＭＳミラー式ＬＩＤＡＲの死角となる範囲をカバーでき、唐突な安全停止を防ぐことができる。
　また、同じ物理量を検知する場合でも、方式が異なるセンサを組み合わせてもよい。例えば、焦電型赤外センサと近赤外センサとを組み合わせた場合、焦電型赤外センサは赤外線の微分量を検知し、近赤外センサは赤外線の瞬時値を検知する。ここで、強い光が照射されるなどして、近赤外センサがハレーションを起こしても、焦電型赤外センサでは、検知した値の変化量から被検知物の動きを検知することができる。
　なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
　なお、この出願は、日本で２０１５年１２月１４日に出願された特願２０１５－２４３６１１号、および日本で２０１６年９月２６日に出願された特願２０１６－１８６８８８号に基づく優先権を請求する。その内容はこれに言及することにより、本出願に組み込まれるものである。また、本明細書に引用された文献は、これに言及することにより、その全部が具体的に組み込まれるものである。
　１　移動体
　１１　駆動部
　１２　電源
　１３　安全装置
　２０　安全補助装置
　２１　安全検知部
　２２　指示検知部
　２３　安全判定部
　２４　指示判定部
　３０　走行面
　ＡＲ　安全範囲
　ＡＷ　安全距離
　ＳＲ　指示範囲
　ＳＷ　指示距離
　Ｘ　直進方向
　Ｙ　幅方向
　Ｚ　高さ方向

Claims (14)

  1. 　搭載された機器への電源供給を遮断させる安全装置の補助を行う安全補助装置であって、
    　予め設定された安全範囲内の被検知物を検知する安全検知部と、
    　予め設定された指示範囲内の被検知物を検知する指示検知部と、
    　前記安全検知部の検知結果に応じて、前記安全装置を作動させるか否かの安全判定を行う安全判定部と、
    　前記指示検知部の検知結果に応じて、前記機器を減速または停止させるか否かの指示判定を行う指示判定部とを備え、
    　前記機器は、走行面を走行する移動体であり、前記安全装置によって駆動部に対する電源供給が遮断される構成とされ、
    　前記指示範囲は、前記機器を基点とした指示方向において、前記安全範囲よりも遠方を含むように設定されていること
    　を特徴とする安全補助装置。
  2. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記指示方向は、移動体の進行方向であること
    　を特徴とする安全補助装置。
  3. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記安全判定部は、前記機器を減速または停止させている際に、前記安全判定を行わないこと
    　を特徴とする安全補助装置。
  4. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記安全検知部と前記指示検知部とは、互いに異なる方式で被検知物を検知すること
    　を特徴とする安全補助装置。
  5. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記安全範囲は、立体空間とされており、
    　前記指示範囲は、平面とされていること
    　を特徴とする安全補助装置。
  6. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記指示範囲は、上面視において、前記安全範囲の起点を除く全周囲において、該安全範囲よりも遠方を含むように設定されていること
    　を特徴とする安全補助装置。
  7. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記指示判定部は、前記指示範囲内の被検知物を検知した際、前記機器を減速させ、該被検知物が前記安全範囲に入る前に該機器を停止させること
    　を特徴とする安全補助装置。
  8. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記安全範囲は、前記指示方向において、前記安全装置を作動させてから前記機器が停止するまでに走行する距離より長く、前記指示範囲より短いこと
    　を特徴とする安全補助装置。
  9. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記指示範囲は、前記指示方向において、前記指示判定部により減速および停止する指示を受けてから前記機器が停止するまでに走行する距離より長いこと
    　を特徴とする安全補助装置。
  10. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記安全範囲および／または前記指示範囲は、前記機器の走行速度に応じて、範囲が変化するように設定されること
    　を特徴とする安全補助装置。
  11. 　請求項１に記載の安全補助装置であって、
    　前記指示判定部は、前記安全検知部の検知結果を前記指示判定に用いること
    　を特徴とする安全補助装置。
  12. 　請求項１に記載の安全補助装置を備えた移動体。
  13. 　搭載された機器への電源供給を遮断させる安全装置の補助を行う安全補助装置における安全補助方法であって、
    　安全検知部に、予め設定された安全範囲内の被検知物を検知させる安全検知ステップと、
    　指示検知部に、予め設定された指示範囲内の被検知物を検知させる指示検知ステップと、
    　安全判定部に、前記安全検知部の検知結果に応じて、前記安全装置を作動させるか否かの安全判定を行わせる安全判定ステップと、
    　指示判定部に、前記指示検知部の検知結果に応じて、前記機器を減速または停止させるか否かの指示判定を行わせる指示判定ステップとを含み、
    　前記機器は、走行面を走行する移動体であり、前記安全装置によって駆動部に対する電源供給が遮断される構成とされ、
    　前記指示範囲は、前記機器を基点とした指示方向において、前記安全範囲よりも遠方を含むように設定されていること
    　を特徴とする安全補助方法。
  14. 　請求項１３に記載の各ステップをコンピュータに実行させるための安全補助プログラム。
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