(57)【要約】【課題】レーザセンサ単体で物体の大きさを検出できる自律移動体の物体検知装置を提供する。【解決手段】物体の方向に対応付けて物体までの距離を検出するとともに物体の方向に対応付けてレーザ反射強度を取得するレーザセンサ３０と、コントローラ４０と、を備える。コントローラ４０は、レーザセンサ３０によるレーザ反射強度と閾値を比較して物体の大きさを検出する。コントローラ４０は、レーザセンサ３０による物体までの距離が遠いほど閾値を上げ、近いほど閾値を下げる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の方向に対応付けて物体までの距離を検出するとともに物体の方向に対応付けてレーザ反射強度を取得するレーザセンサと、
前記レーザセンサによる前記レーザ反射強度と閾値を比較して物体の大きさを検出する比較部と、
前記レーザセンサによる物体までの距離が遠いほど前記比較部における前記閾値を上げ、近いほど前記閾値を下げる閾値調整部と、
を備えることを特徴とする自律移動体の物体検知装置。
【請求項２】
前記閾値調整部は、前記レーザセンサのレーザビームの走査角度に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１に記載の自律移動体の物体検知装置。
【請求項３】
前記閾値調整部は、物体の後方に別の物体があるとき前記閾値を下げることを特徴とする請求項１または２に記載の自律移動体の物体検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律移動体の物体検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等において、超音波や電磁波を送出し、送出した超音波や電磁波の反射波を受信した場合に得られる方位と距離の情報から周辺に存在する物体を検知する装置が一般に知られている。例えば、レーザレンジファインダは、所定の角度ごとのレーザの物体からの反射波によって物体の方向と距離を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５８６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、周辺環境をセンサ（画像や赤外線、レーザなど）で認識して走行する車両において、センサにて物体（壁や人など）を検知し、物体に応じて走行経路や走行速度を変更する。
【０００５】
ここで、図７に示すように、センサとしてレーザレンジファインダを用いた場合において、センサの距離情報から物体を検知する際に、点の光源からレーザビームを照射した場合、レーザビームは光源から離れれば離れるほどより多く拡がり拡散する。レーザで物体Ｏ１００，Ｏ１０１を検出するとレーザの特性により、同一の物体Ｏ１００，Ｏ１０１であっても物体Ｏ１００，Ｏ１０１の境界位置付近の測定点に誤差が発生する。つまり、実際には同一物体でも、測定点の拡がりにより、離れた物体ほど演算により認識する物体は実際の物体よりも大きく観測される。そのままでは物体の大きさが距離により大きく異なった結果となり、同一物体Ｏ１００，Ｏ１０１として認識ができなくなる。例えば、追尾する物体を認識することができずに別物体と誤認識してしまう。その対策としてカメラ等を別途設け画像処理等により判定する必要がある。このように、レーザセンサ単体で物体の大きさを精度よく検出したいという要求がある。
【０００６】
本発明の目的は、レーザセンサ単体で物体の大きさを検出できる自律移動体の物体検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための自律移動体の物体検知装置は、物体の方向に対応付けて物体までの距離を検出するとともに物体の方向に対応付けてレーザ反射強度を取得するレーザセンサと、前記レーザセンサによる前記レーザ反射強度と閾値を比較して物体の大きさを検出する比較部と、前記レーザセンサによる物体までの距離が遠いほど前記比較部における前記閾値を上げ、近いほど前記閾値を下げる閾値調整部と、を備えることを要旨とする。
【０００８】
これによれば、レーザセンサから出射されるレーザビームはレーザセンサから離れるほど拡がることを考慮して、レーザセンサによるレーザ反射強度と閾値を比較して物体の大きさを検出する際に、レーザセンサによる物体までの距離が遠いほど比較部における閾値を上げ、近いほど閾値を下げることにより、レーザセンサ単体で物体の大きさを検出できる。
【０００９】
また、自律移動体の物体検知装置において、前記閾値調整部は、前記レーザセンサのレーザビームの走査角度に応じて前記閾値を変更するとよい。
また、自律移動体の物体検知装置において、前記閾値調整部は、物体の後方に別の物体があるとき前記閾値を下げるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、レーザセンサ単体で物体の大きさを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】自律移動体を示す概略図。
【図２】自律移動体を示す平面図。
【図３】自律移動体及び物体を示す平面図。
【図４】測定点番号に対するレーザ反射強度の一例を示す図。
【図５】別例を説明するためのレーザレンジファインダによるレーザビームと物体を示す平面図。
【図６】別例を説明するための測定点番号に対するレーザ反射強度の一例を示す図。
【図７】課題を説明するためのレーザレンジファインダによるレーザビームと物体を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１、図２に示すように、自律移動体１０は、例えば、地図情報と自己位置に基づいて移動する。なお、自己位置は、例えば、ＧＰＳにより検出しても、センサを用いて周囲の物体を検出して地図情報と比較して推定してもよい。
【００１３】
自律移動体１０は、機台２０を備える。機台２０は、複数の車輪２１と、走行させるための駆動機構２２と、を備える。駆動機構２２は、例えば、登録された追尾する物体（人）１１０を追尾するように制御される。機台２０は、例えば、荷を搬送する搬送台車である。
【００１４】
自律移動体１０は、レーザセンサ３０と、コントローラ４０を備える。レーザセンサ３０及びコントローラ４０は機台２０に搭載されている。レーザセンサ３０とコントローラ４０とにより、自律移動体の物体検知装置１５が構成されている。コントローラ４０により比較部と閾値調整部が構成されている。
【００１５】
レーザセンサ３０として、レーザレンジファインダ（ＬＲＦ）を使用しており、レーザセンサ３０は２次元レーザ（２Ｄレーザ）センサである。レーザセンサ３０は、本実施形態では機台２０の上面前部に固定されており、細いレーザビームを水平方向に走査することにより水平方向において所定角度の２７０°となる視界を有する。具体的には、レーザセンサ３０は、図２に示すように、正面に対し左右に１３５°の検出領域Ａを有する。レーザセンサ３０は、物体の方向（角度）に対応付けて物体までの距離を検出する。具体的には、全検出角２７０度を１０８０分割して、１０８０個の測定点を有し、角度θ１〜θ１０８０に対応付けて距離Ｌ１〜Ｌ１０８０を検出する。例えば、測定点番号１では、角度θ１に対応する距離Ｌ１を検出し、測定点番号２では、角度θ２に対応する距離Ｌ２を検出する。以下同様にして、測定点番号１０７９では、角度θ１０７９に対応する距離Ｌ１０７９を検出し、測定点番号１０８０では、角度θ１０８０に対応する距離Ｌ１０８０を検出する。レーザの照射範囲（検出領域Ａ）は、扇状をなす。検出領域Ａ内と検出領域Ａ外との境界は、照射可能距離に起因しレーザセンサ３０を中心とする円弧状の第１境界Ｂ１と、照射可能角度に起因しレーザセンサ３０から放射状に延びる第２境界Ｂ２を有する。
【００１６】
レーザセンサ３０は、各測定点番号において、物体の方向に対応付けて物体までの距離を検出するとともに物体の方向に対応付けてレーザ反射強度を取得することができる。
図１に示すように、コントローラ４０は、ＣＰＵ４１と、ＲＡＭ及びＲＯＭ等からなる記憶部４２と、を備える。記憶部４２には、機台２０を制御するための種々のプログラムが記憶されている。コントローラ４０は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェア、例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣを備えていてもよい。コントローラ４０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、あるいは、それらの組み合わせを含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ、並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含む。メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリ、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆるものを含む。
【００１７】
図３に示すように、コントローラ４０は、レーザセンサ３０の検出結果から機台２０の周辺に存在する物体Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４の検知を行う。図３における物体Ｏ１は通路５０の左側に位置する壁であり、通路５０に沿って延びている。図３における物体Ｏ２は通路５０の右側に位置する短い壁であり、一つの面が通路５０に沿って延びている。図３における物体Ｏ３，Ｏ４は通路５０に位置する同一物体であり、レーザセンサ３０に対し物体Ｏ４が近くに位置し、物体Ｏ３が遠くに位置している。
【００１８】
図３において、レーザセンサ（レーザレンジファインダ）３０はデータを取得する。このとき、レーザレンジファインダは、１０８０点の距離データが取得できる。図３において、レーザセンサ（レーザレンジファインダ）３０による距離の測定点をＰで示す。
【００１９】
コントローラ４０は、レーザセンサ（レーザレンジファインダ）３０のデータから特徴点の抽出により物体Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４を検知する。
そして、自律移動体１０は、例えば、物体を追尾すべく走行を制御する。具体的には、物体Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４の位置（角度と機台２０からの距離）及び物体Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４の大きさを検出しながら走行する。
【００２０】
次に、作用について説明する。
自律移動体１０は、レーザセンサ３０の検出結果に基づきコントローラ４０が物体を検出して走行する。
【００２１】
レーザセンサ３０により物体の方向に対応付けて物体までの距離が検出されるとともに物体の方向に対応付けてレーザ反射強度が取得される。
ここで、図７を用いて説明したように、境界のぎりぎりのレーザビームは、遠くに行くほどぼやけ、測定点が大きくなる。
【００２２】
そこで、物体の境界位置での位置関係からレーザ反射強度を用いて測定点の誤差を最小とする補正を行う。
図４は、横軸に測定点の番号をとり、縦軸にレーザ反射強度Ｓｒをとっている。図４は、測定点の番号４３４〜５５１においてレーザ反射強度Ｓｒが強く、測定点の番号４３４〜５５１から外れるとレーザ反射強度Ｓｒが弱い状況を示している。
【００２３】
コントローラ４０は、レーザセンサ３０が物体までの方向（角度θ）と距離とレーザ反射強度Ｓｒを取得すると、レーザ反射強度Ｓｒと閾値Ｖｔｈを比較する。レーザ反射強度Ｓｒが閾値Ｖｔｈよりも大きな測定点番号列が物体の大きさと認識される。具体的には、図４では測定点番号４５３から測定点番号５４０までの番号の数が物体の大きさとなる。これにより、物体の大きさを把握することができる。
【００２４】
このように、比較部としてのコントローラ４０は、レーザセンサ３０によるレーザ反射強度Ｓｒと閾値Ｖｔｈを比較して物体の大きさを検出する機能を有している。
また、閾値調整部としてのコントローラ４０は、レーザセンサ３０による物体までの距離が遠いほど閾値Ｖｔｈを上げ、近いほど閾値Ｖｔｈを下げる機能を有している。即ち、図７に示すごとくレーザレンジファインダからの距離が近い物体と遠い物体では同一物体であっても遠い物体のほうが、誤差が大きくなる。これを考慮して、レーザセンサ３０による物体までの距離が遠いほど閾値Ｖｔｈを上げることにより誤差を小さくすることが可能となる。
【００２５】
これにより、実際の物体の大きさと、演算により認識する物体の大きさとの誤差を最小限とすることが可能となる。
また、誤差が小さくなれば、特定物体の識別に用いることが可能となり、カメラ等のセンサを別途追加する必要なく、物体の認識率を向上させることが可能となる。
【００２６】
以下、詳しく説明する。
コントローラ４０の動作として、レーザセンサ（レーザレンジファインダ）３０がデータを取得すると、レーザセンサ（レーザレンジファインダ）３０のデータから物体を検知する。
【００２７】
ここで、レーザ反射強度情報から物体の境界位置を判定する。具体的には、物体の位置情報（距離と角度）から物体の境界位置を判定する。このとき、物体の大きさを補正する。
【００２８】
具体的には、図４に示す閾値Ｖｔｈを物体までの距離により決定し、有効な測定点を抽出する。
つまり、実際の物体の大きさと演算により認識する物体の大きさの関係について、閾値Ｖｔｈを距離に応じて変化させることにより、演算により認識する物体の大きさを実際の物体の大きさに近づけることができる。このように、物体の境界位置での位置関係からレーザ反射強度Ｓｒを用いて測定点の誤差を最小とする補正を行うことで、実際の物体の大きさと演算により認識する物体の大きさの誤差を最小限とすることが可能となる。これにより、レーザ反射強度を用いた物体の輪郭補正を行うことができる。
【００２９】
また、閾値調整部としてのコントローラ４０は、レーザセンサ３０のレーザビームの走査角度に応じて閾値Ｖｔｈを変更する。具体的には、図２に示す正面側ほど閾値Ｖｔｈを上げ、正面から離れた側面側ほど閾値Ｖｔｈを下げる。これは、レーザ素子の特性として光源が点であっても正面側では横方向に延びる光芒となり、側面側では縦方向に延びる光芒となることから、正面側ほど閾値Ｖｔｈを上げるとともに側面側ほど閾値Ｖｔｈを下げることにより物体の輪郭を正しく得ることができる。
【００３０】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）自律移動体の物体検知装置１５の構成として、物体の方向に対応付けて物体までの距離を検出するとともに物体の方向（角度θ）に対応付けてレーザ反射強度Ｓｒを取得するレーザセンサ３０と、比較部及び閾値調整部としてのコントローラ４０と、を備える。比較部としてのコントローラ４０は、レーザセンサ３０によるレーザ反射強度Ｓｒと閾値Ｖｔｈを比較して物体の大きさを検出する。閾値調整部としてのコントローラ４０は、レーザセンサ３０による物体までの距離が遠いほど比較部における閾値Ｖｔｈを上げ、近いほど閾値Ｖｔｈを下げる。
【００３１】
よって、レーザセンサ３０から出射されるレーザビームはレーザセンサ３０から離れるほど拡がることを考慮して、一般的にレーザビームは近いと正確に測定できるが遠いとぼける傾向にあるが、レーザセンサ単体で物体の大きさを検出できる。
【００３２】
つまり、物体の大きさをより正しく認識できるようにすべく、物体までの距離及びレーザビームの拡がりを考慮しながら物体の大きさを検出できる。これにより、精度よく物体を検出でき、例えば同一物体である追尾対象を認識することができる。
【００３３】
（２）閾値調整部としてのコントローラ４０は、レーザセンサ３０のレーザビームの走査角度に応じて、即ち、車両正面側と車両側面側とでは、閾値Ｖｔｈを変更する。例えば、正面は左右にぼけるので閾値を上げ、側面は上下にぼけるので閾値を下げる。よって、より精度よく物体の大きさを検出することができる。
【００３４】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  図５に示すように、物体Ｏ１０，Ｏ１１の背後に反射する物体Ｏ２０が存在する場合は物体Ｏ１０，Ｏ１１の境界位置について、図６に示すように、閾値をＶｔｈ１からＶｔｈ２に変更する。
【００３５】
図５において、物体Ｏ１０，Ｏ１１の後方に、レーザを反射する物体（反射物）Ｏ２０があり、物体Ｏ１０と物体Ｏ１１とは同一物体であり、レーザセンサ（レーザレンジファインダ）３０に対し物体Ｏ１０が近くに位置し、物体Ｏ１１が遠くに位置している。この場合、演算により認識する物体Ｏ１０，Ｏ１１の大きさはほぼ等しくなる。
【００３６】
詳しくは、走査することにより物体Ｏ１０，Ｏ１１の後方に物体Ｏ２０が有る場合において、後方に物体Ｏ２０があると分かるとレーザビームがぼけなくなるので、図６に示すように閾値をＶｔｈ１からＶｔｈ２に下げる。よって、閾値Ｖｔｈ１を用いた場合の比較においては測定点番号４５９から測定点番号５３４までの番号の数が物体の大きさとなるのに対し、閾値Ｖｔｈ２を用いた場合の比較においては測定点番号４５１から測定点番号５４２までの番号の数が物体の大きさとなる。これにより、実際の物体の大きさと、演算により認識する物体の大きさとの誤差を小さくすることができる。
【００３７】
このように、閾値調整部としてのコントローラ４０は、物体Ｏ１０，Ｏ１１の後方に別の物体Ｏ２０があるとき閾値Ｖｔｈを下げるようにするとよい。
○  閾値調整部としてのコントローラ４０は、レーザセンサ３０のレーザビームの走査角度に応じて閾値Ｖｔｈを変更すべく正面側ほど閾値Ｖｔｈを上げ、正面から離れた側面側ほど閾値Ｖｔｈを下げたが、レーザセンサの特性によっては逆でもよい。つまり、正面側ほど閾値Ｖｔｈを下げ、正面から離れた側面側ほど閾値Ｖｔｈを上げてもよい。
【００３８】
○  自律移動体１０は、物体を追尾すべく走行する場合に限ることなく、自律移動体１０は、レーザセンサ３０の検出結果に基づきコントローラ４０が物体を検出して走行する場合に適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１５…自律移動体の物体検知装置、３０…レーザセンサ、４０…コントローラ、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４…物体、Ｓｒ…レーザ反射強度、Ｖｔｈ…閾値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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