(57)【要約】【課題】  障害物の危険を回避しながら車輪付きスティックを自動走行させるとともに、障害物の回避や曲がり角等における走行の変更方向を通知しながら走行させることが可能なスティックナビゲーションシステムを提供する。【解決手段】  スティックナビゲーションシステム１０は、携帯機器２０と車輪付きスティック３０とを備え、車輪付きスティック３０を自動走行によって移動させるシステムである。また、スティックナビゲーションシステム１０は、移動する際の曲がり角や障害物等を回避する際の進行方向の変更において、変更される車輪部３１の走行方向及び方向変更量を、グリップ部３３の回転方向及び回転量として、グリップ部３３に伝達する機能を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を有した車輪部と、グリップ部と、前記車輪部と前記グリップ部との間を連結する車輪操舵伝達部と、を備えた車輪付きスティックと、
音声入力部と音声出力部を有し、前記車輪付きスティックと互いに通信可能な携帯機器と、
を有し、
前記車輪付きスティックは、
前記車輪部を駆動させる駆動手段と、
前記車輪部を制御して自動走行させる走行制御手段と、
前記車輪部が走行方向を変更する際に、変更される前記車輪部の走行方向及び方向変更量を、前記グリップ部の回転方向及び回転量として、前記グリップ部に伝達する変更方向通知手段と、
を備えていることを特徴とするスティックナビゲーションシステム。
【請求項２】
前記変更方向通知手段は、前記車輪部が走行方向を変更する際に、変更される走行方向に対応する前記車輪部の回転に連動させて、前記車輪部の回転方向に対応する方向へ前記グリップ部を回転させるとともに、前記車輪部の回転量に応じた回転量となるように前記グリップ部を回転させるグリップ回転機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項３】
前記グリップ回転機構は、前記車輪部と前記車輪操舵伝達部との間が第１の等速ジョイントにより連結され、前記車輪操舵伝達部と前記グリップ部との間が第２の等速ジョイントにより連結されており、
前記第１の等速ジョイントにより、変更される走行方向に対応する前記車輪部の回転を、前記車輪操舵伝達部に備えられている車輪操舵伝達棒の軸回転として伝達し、前記第２の等速ジョイントにより、前記車輪操舵伝達部の前記車輪操舵伝達棒の軸回転を、前記グリップ部の回転として伝達することを特徴とする請求項２に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項４】
前記車輪付きスティックに、前記車輪付きスティックの周囲の所定距離範囲内の環境情報を取得する環境情報取得手段を備え、
前記車輪付きスティックまたは前記携帯機器の少なくとも一方に、前記環境情報に基づいて、前記所定距離範囲内の前記車輪部の走行を決める走行ルート及び走行速度を含む近距離走行情報を設定する走行条件設定手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項５】
前記携帯機器に前記走行条件設定手段が備えられているとき、
前記走行条件設定手段は、前記携帯機器と前記車輪部との位置関係に基づいて、前記携帯機器と前記車輪部との間の位置ズレを補正した値を前記近距離走行情報として設定することを特徴とする請求項４に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項６】
前記環境情報取得手段は、複数のステレオカメラを少なくとも備え、
前記環境情報は、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含むことを特徴とする請求項４または５に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項７】
前記走行条件設定手段は、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含む前記環境情報に基づいて、走行する際の検出物を検索し、検索した前記検出物に対応した走行を前記車輪部が行うように、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする請求項６に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項８】
前記変更方向通知手段は、前記近距離走行情報に基づいて、現在地から進行方向が変更される変更地点までの距離が所定の距離になったときに、現在地から前記変更地点までの距離及び変更方向を、前記携帯機器の前記音声出力部に対して音声出力させる音声通知手段を備えていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項９】
前記車輪付きスティックまたは前記携帯機器の少なくとも一方に、出発地の位置情報である出発地情報を取得し、取得した前記出発地情報に基づいて、出発地から目的地までの地図上の目的地ルートである目的地ルート情報を取得する目的地ルート取得手段を備え、
前記走行条件設定手段は、前記目的地ルート情報及び前記環境情報に基づいて、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１０】
前記目的地ルート取得手段は、
前記現在地情報を取得する位置情報取得手段と、
前記現在地情報に基づいて、出発地から目的地までの地図上の１つ以上の走行ルートのそれぞれに対応する走行ルート情報を取得する目的地情報取得手段と、
前記携帯機器の前記音声入力部を介して目的地を入力させて設定し、更に、前記目的地情報取得手段によって取得された前記１つ以上の走行ルートの中から１つの走行ルートを前記携帯機器の前記音声入力部を介して選択させ、選択された前記走行ルートを前記目的地ルートに設定し、前記目的地ルートに対応する前記走行ルート情報を前記目的地ルート情報に設定する目的地設定手段と、
を備えていることを特徴とする請求項９に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１１】
前記目的地情報取得手段は、更に、前記走行ルート及び目的地に関連する情報である目的地関連情報を取得することを特徴とする請求項１０に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１２】
前記車輪付きスティックに、前記車輪付きスティックの存在を、当該車輪付きスティックの周囲に認識させる存在認識手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１３】
前記存在認識手段は、照明の点灯及び／または点滅によって、前記車輪付きスティックの存在を、当該車輪付きスティックの周囲に視覚的に認識させる視覚認識手段を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１４】
前記存在認識手段は、前記車輪付きスティックの走行の際に移動音を発生させて、前記車輪付きスティックの存在を、当該車輪付きスティックの周囲に視覚的に認識させる聴覚認識手段を備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１５】
前記存在認識手段は、前記環境情報に基づいて、前記車輪付きスティックの周囲に前記障害物があり、かつ、当該障害物が動物または人間であると判断した場合に、前記障害物に対して警告音の発生及び／または照明の点滅を行なう危険警告手段を備えていることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１６】
前記車輪付きスティックに、前記車輪部の走行速度を変更する速度調整手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１７】
車輪を有した車輪部と、グリップ部と、前記車輪部と前記グリップ部との間を連結する車輪操舵伝達部と、を備えた車輪付きスティックと、
音声入力部と音声出力部を有し、前記車輪付きスティックと互いに通信可能な携帯機器と、
を有し、
前記車輪付きスティックに、
前記車輪部を駆動させる駆動手段と、
前記車輪部を制御して自動走行させる走行制御手段と、
複数のステレオカメラを少なくとも有し、前記車輪付きスティックの周囲の所定距離範囲内の、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含む環境情報を取得する環境情報取得手段と、を備え、
前記車輪付きスティックまたは前記携帯機器の少なくとも一方に、
前記環境情報に基づいて、前記所定距離範囲内の前記車輪付きスティックの走行を決めるための走行ルート及び走行速度を含む近距離走行情報を設定する走行条件設定手段を備え、
前記走行条件設定手段は、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含む前記環境情報に基づいて、走行する際の検出物を検索し、検索した前記検出物に対応した走行を前記車輪部が行うように、前記近距離走行情報を設定することを特徴とするスティックナビゲーションシステム。
【請求項１８】
前記走行条件設定手段は、前記検出物が歩道における点字ブロックである場合、前記グリップ部を握るユーザの手が右手であるか左手であるかを示す基準手情報に基づいて、前記基準手情報が右手であるときには、前記点字ブロックの右外側を前記車輪部が走行し、前記基準手情報が左手であるときには、前記点字ブロックの左外側を前記車輪部が走行するように、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする請求項１７に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項１９】
前記走行条件設定手段は、前記検出物が信号機である場合、前記信号機の表示色を検出し、検出した表示色に応じて前記近距離走行情報を設定することを特徴とする請求項１７に記載のスティックナビゲーションシステム。
【請求項２０】
前記走行条件設定手段は、前記検出物が歩道上に存在する障害物である場合、前記所定距離範囲内の前記車輪付きスティックの走行可能領域、前記グリップ部を握るユーザの手が右手であるか左手であるかを示す基準手情報、前記障害物の種類、前記障害物の大きさ、前記障害物の形状、前記障害物の状態、現在地に対する前記障害物の方向、現在地から前記障害物までの距離、及び、前記障害物の種類に対応する前記車輪部の近接オフセット量に基づいて、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする請求項１７に記載のスティックナビゲーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪付きスティックを用いて、視覚障害者を出発地から目的地まで安全に誘導したり、公園内や運動場内の決められた道に沿って安全に誘導したりするスティックナビゲーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、日本において視覚障害者は約３０万人存在し、該視覚障害者が外出する際の安全確保のために盲導犬や白杖が利用されている。しかし、視覚障害者に対する日本の盲導犬普及数は約１，０００頭である。このように盲導犬の普及が低い理由は、盲導犬が不足していることや、盲導犬の育成に費用がかかり、費用の工面等がなかなかできないという問題が存在するためである。また、盲導犬は生き物であるために、視覚障害者が世話をする必要があり、更に、犬は人間より寿命が短いために、生涯一頭の盲導犬では対応することができないという問題もある。
【０００３】
また、視覚障害者が白杖を利用する場合、視覚障害者は、白杖を肩幅より広く振り、かつ、できる限り路面を叩かず擦るように使うことによって、前方の障害物等を把握するため、白杖が段差、溝等の障害物に引っかかってしまう危険性があった。また、障害物は視覚障害者の足元近傍だけでなく、視覚障害者の上半身や頭上にも存在し、白杖だけでは外出する際の安全を確保することができないという問題もあった。
【０００４】
そこで、視覚障害者を、現在地（出発地）から目的地まで安全に誘導することができる誘導システムが提案されている。例えば、特許文献１には、ステレオカメラ等の情報により障害物を検出し、検出した該障害物を回避しながら、予定経路データと車輪部の進行方向方角と現在位置とに基づいて、ユーザによって押される車輪部の操舵を制御して、ユーザを目的地まで辿り着かせる誘導装置が開示されている。また、特許文献２には、現在地（出発地）から目的地までの経路を検索し、検索した経路を音声案内する盲人用誘導案内装置と、障害物センサとキャスタとを有した盲人用杖と、を備えた盲人誘導案内システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７４１７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている誘導装置では、現在地（出発地）から目的地までの経路の途中の曲がり角や障害物を回避する際の旋回（進行方向の変更）において、車輪部の操舵制御によって急に進行方向が変更されるため、進行方向の変更によってはユーザが車輪部につまずいたり（衝突したり）、ユーザが障害物にぶつかったりする等の危険がある。また、特許文献２に開示されている盲人誘導案内システムでは、超音波等を用いたセンサによって検出した障害物の存在を杖の振動によってユーザに伝えたり、音声により伝えたりするだけでは、障害物に対するユーザの大きさや位置等の認識感覚と、実際の障害物の大きさや位置等とが異なるために、障害物を回避できない等の危険がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、障害物の危険を回避しながら車輪付きスティックを自動走行させるとともに、障害物の回避や曲がり角等における走行の変更方向を通知しながら走行させることが可能なスティックナビゲーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した従来の問題点を解決すべく下記の発明を提供する。
本発明の第１の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、車輪を有した車輪部と、グリップ部と、前記車輪部と前記グリップ部との間を連結する車輪操舵伝達部と、を備えた車輪付きスティックと、
音声入力部と音声出力部を有し、前記車輪付きスティックと互いに通信可能な携帯機器と、
を有し、
前記車輪付きスティックは、
前記車輪部を駆動させる駆動手段と、
前記車輪部を制御して自動走行させる走行制御手段と、
前記車輪部が走行方向を変更する際に、変更される前記車輪部の走行方向及び方向変更量を、前記グリップ部の回転方向及び回転量として、前記グリップ部に伝達する変更方向通知手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記変更方向通知手段が、前記車輪部が走行方向を変更する際に、変更される走行方向に対応する前記車輪部の回転に連動させて、前記車輪部の回転方向に対応する方向へ前記グリップ部を回転させるとともに、前記車輪部の回転量に応じた回転量となるように前記グリップ部を回転させるグリップ回転機構を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第２の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記グリップ回転機構が、前記車輪部と前記車輪操舵伝達部との間が第１の等速ジョイントにより連結され、前記車輪操舵伝達部と前記グリップ部との間が第２の等速ジョイントにより連結されており、
前記第１の等速ジョイントにより、変更される走行方向に対応する前記車輪部の回転を、前記車輪操舵伝達部に備えられている車輪操舵伝達棒の軸回転として伝達し、前記第２の等速ジョイントにより、前記車輪操舵伝達部の前記車輪操舵伝達棒の軸回転を、前記グリップ部の回転として伝達することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１乃至３のいずれか１つの態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記車輪付きスティックに、前記車輪付きスティックの周囲の所定距離範囲内の環境情報を取得する環境情報取得手段を備え、
前記車輪付きスティックまたは前記携帯機器の少なくとも一方に、前記環境情報に基づいて、前記所定距離範囲内の前記車輪部の走行を決める走行ルート及び走行速度を含む近距離走行情報を設定する走行条件設定手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第５の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第４の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記携帯機器に前記走行条件設定手段が備えられているとき、
前記走行条件設定手段は、前記携帯機器と前記車輪部との位置関係に基づいて、前記携帯機器と前記車輪部との間の位置ズレを補正した値を前記近距離走行情報として設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第６の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第４または５の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記環境情報取得手段が、複数のステレオカメラを少なくとも備え、
前記環境情報が、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第７の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第６の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記走行条件設定手段が、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含む前記環境情報に基づいて、走行する際の検出物を検索し、検索した前記検出物に対応した走行を前記車輪部が行うように、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第８の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第４乃至７のいずれか１つの態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記変更方向通知手段が、前記近距離走行情報に基づいて、現在地から進行方向が変更される変更地点までの距離が所定の距離になったときに、現在地から前記変更地点までの距離及び変更方向を、前記携帯機器の前記音声出力部に対して音声出力させる音声通知手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第９の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第４乃至８のいずれか１つの態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記車輪付きスティックまたは前記携帯機器の少なくとも一方に、出発地の位置情報である出発地情報を取得し、取得した前記出発地情報に基づいて、出発地から目的地までの地図上の目的地ルートである目的地ルート情報を取得する目的地ルート取得手段を備え、
前記走行条件設定手段は、前記目的地ルート情報及び前記環境情報に基づいて、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１０の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第９の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記目的地ルート取得手段が、
前記現在地情報を取得する位置情報取得手段と、
前記現在地情報に基づいて、出発地から目的地までの地図上の１つ以上の走行ルートのそれぞれに対応する走行ルート情報を取得する目的地情報取得手段と、
前記携帯機器の前記音声入力部を介して目的地を入力させて設定し、更に、前記目的地情報取得手段によって取得された前記１つ以上の走行ルートの中から１つの走行ルートを前記携帯機器の前記音声入力部を介して選択させ、選択された前記走行ルートを前記目的地ルートに設定し、前記目的地ルートに対応する前記走行ルート情報を前記目的地ルート情報に設定する目的地設定手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１１の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１０の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記目的地情報取得手段が、更に、前記走行ルート及び目的地に関連する情報である目的地関連情報を取得することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１２の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１乃至１１のいずれか１つの態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて前記車輪付きスティックに、前記車輪付きスティックの存在を、当該車輪付きスティックの周囲に認識させる存在認識手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１３の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１２の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記存在認識手段が、照明の点灯及び／または点滅によって、前記車輪付きスティックの存在を、当該車輪付きスティックの周囲に視覚的に認識させる視覚認識手段を備えていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１４の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１２または１３の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、記存在認識手段が、前記車輪付きスティックの走行の際に移動音を発生させて、前記車輪付きスティックの存在を、当該車輪付きスティックの周囲に視覚的に認識させる聴覚認識手段を備えていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１５の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１２乃至１４のいずれか１つの態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記存在認識手段が、前記環境情報に基づいて、前記車輪付きスティックの周囲に前記障害物があり、かつ、当該障害物が動物または人間であると判断した場合に、前記障害物に対して警告音の発生及び／または照明の点滅を行なう危険警告手段を備えていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１６の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１乃至１５のいずれか１つの態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記車輪付きスティックに、前記車輪部の走行速度を変更する速度調整手段を備えていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第１７の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、車輪を有した車輪部と、グリップ部と、前記車輪部と前記グリップ部との間を連結する車輪操舵伝達部と、を備えた車輪付きスティックと、
音声入力部と音声出力部を有し、前記車輪付きスティックと互いに通信可能な携帯機器と、
を有し、
前記車輪付きスティックに、
前記車輪部を駆動させる駆動手段と、
前記車輪部を制御して自動走行させる走行制御手段と、
複数のステレオカメラを少なくとも有し、前記車輪付きスティックの周囲の所定距離範囲内の、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含む環境情報を取得する環境情報取得手段と、を備え、
前記車輪付きスティックまたは前記携帯機器の少なくとも一方に、
前記環境情報に基づいて、前記所定距離範囲内の前記車輪付きスティックの走行を決めるための走行ルート及び走行速度を含む近距離走行情報を設定する走行条件設定手段を備え、
前記走行条件設定手段は、前記ステレオカメラによって撮像された画像情報を少なくとも含む前記環境情報に基づいて、走行する際の検出物を検索し、検索した前記検出物に対応した走行を前記車輪部が行うように、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする。
【００２５】
本発明の第１８の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１７の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記走行条件設定手段が、前記検出物が歩道における点字ブロックである場合、前記グリップ部を握るユーザの手が右手であるか左手であるかを示す基準手情報に基づいて、前記基準手情報が右手であるときには、前記点字ブロックの右外側を前記車輪部が走行し、前記基準手情報が左手であるときには、前記点字ブロックの左外側を前記車輪部が走行するように、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１９の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１７の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記走行条件設定手段が、前記検出物が信号機である場合、前記信号機の表示色を検出し、検出した表示色に応じて前記近距離走行情報を設定することを特徴とする。
【００２７】
本発明の第２０の態様にかかるスティックナビゲーションシステムは、本発明の第１７の態様にかかるスティックナビゲーションシステムにおいて、前記走行条件設定手段が、前記検出物が歩道上に存在する障害物である場合、前記所定距離範囲内の前記車輪付きスティックの走行可能領域、前記グリップ部を握るユーザの手が右手であるか左手であるかを示す基準手情報、前記障害物の種類、前記障害物の大きさ、前記障害物の形状、前記障害物の状態、現在地に対する前記障害物の方向、現在地から前記障害物までの距離、及び、前記障害物の種類に対応する前記車輪部の近接オフセット量に基づいて、前記近距離走行情報を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、移動する際の曲がり角における走行方向の変更や障害物等を回避する際の走行方向の変更において、変更される方向を事前にユーザに通知し、更に、車輪部の走行方向の変更に連動してグリップ部を変更方向に回転させることによって、変更される方向及び変更量をユーザに認識させることができる。また、変更される方向及び変更量をユーザに認識させることにより、走行方向の変更に伴って発生する、ユーザと車輪部との衝突やユーザと障害物との衝突等の危険を低減させることができる。
【００２９】
また、視覚障害者等のシステム利用者（ユーザ）が所望した目的地ルートを、音声入出力によって検索できると共に、検索した目的地ルートに沿って移動する際のユーザの周囲の環境状況に基づいて、障害物等を回避しながら安全にユーザを現在地（出発地）から目的地まで誘導することができる。また、公園内の周回路や運動場内に白線で書かれたトラック等のような決められた道（以下、「規定路」と呼ぶ）を移動する際、規定路に沿ってユーザの周囲の環境状況に基づいて、障害物等を回避しながら安全にユーザを誘導することができる。
【００３０】
また、ユーザが視覚障害者であることを、ユーザの周囲の人たちに認識させ、ユーザの周囲の人たちの危険行動を抑制することができる。例えば、下向きや横向き等の通行者や自転車の運転者に対して、警告音、照明の点滅等によって視覚的及び聴覚的にユーザの存在を認識させ、前方不注意によるユーザとの衝突等の危険を回避させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０のシステム構成を示す図である。
【図２】車輪付きスティック３０を上方から見た外観図である。
【図３】車輪付きスティック３０の鉛直方向に平行な断面の部分概略図である。
【図４】車輪部３１の旋回に連動したクリップ部３３の回転を説明するための図である。
【図５】図２における車輪部３１のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図２及び図５における車輪部３１のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】車輪部３１の駆動ギア群を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０の機能を説明するための機能ブロック構成図の一例である。
【図９】本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０を構成する携帯機器２０の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０を構成する車輪付きスティック３０の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと同様なもので置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００３３】
まず、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステムのシステム構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０のシステム構成を示す図である。
【００３４】
図１に示すように、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０は、携帯機器２０と自動走行する車輪付きスティック３０とを備え、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワーク（例えば、携帯電話網、インターネット網、等）を利用して現在地と目的地の位置情報を取得し、走行方向を決めながら車輪付きスティック３０を自動走行させることによって出発地（現在地）から目的地まで移動させたり、公園内や運動場内の規定路に沿って車輪付きスティック３０を自動走行させたりするシステムである。
【００３５】
スティックナビゲーションシステム１０は、視覚障害者等であるユーザが利用する際に、ユーザに車輪付きスティック３０のグリップ部３３を握らせ、更に、携帯機器２０を携帯させることにより、ユーザを出発地（現在地）から目的地まで誘導したり、規定路に沿って誘導したりする。
【００３６】
例えば、出発地（現在地）から目的地までユーザを誘導する場合、スティックナビゲーションシステム１０は、ユーザが所望する目的地を携帯機器２０の音声入力部２４（図９参照）及び音声出力部２６（図９参照）を介して設定させ、出発地（現在地）から目的地までの地図上の目的地ルートを、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワーク（例えば、携帯電話網、インターネット網、等）を利用して取得し、ステレオカメラ４１，４２によって撮像された車輪付きスティック３０の周囲の所定距離範囲内の画像情報を含む環境情報に基づいて、取得した目的地ルートに沿うように、車輪付きスティック３０の車輪部３１を自動走行させて、出発地（現在地）から目的地まで移動させることによって、ユーザを目的地まで誘導する。
【００３７】
また、規定路に沿ってユーザを誘導する場合、スティックナビゲーションシステム１０は、ステレオカメラ４１，４２によって撮像された車輪付きスティック３０の周囲の所定距離範囲内の画像情報を含む環境情報に基づいて、車輪付きスティック３０が、規定路の幅、規定路の方向、規定路の状態等を把握しながら、車輪付きスティック３０の車輪部３１を自動走行させて、規定路に沿って誘導する。
【００３８】
尚、規定路や目的地ルートに沿って車輪付きスティック３０を自動走行させる際には、車輪付きスティック３０の周囲の環境情報に基づいて障害物等を検出し、検出された該障害物等を回避しながら走行する。
【００３９】
更に、スティックナビゲーションシステム１０は、規定路や目的地ルートに沿って移動する際の曲がり角の走行方向の変更（旋回）や障害物等を回避する際の進行方向の変更において、変更される車輪部３１の走行方向及び方向変更量を、グリップ部３３の回転方向及び回転量として、グリップ部３３に伝達する機能を備えている。
【００４０】
次に、スティックナビゲーションシステム１０を構成する車輪付きスティック３０について説明する。図１に示すように、車輪付きスティック３０は、車輪を有した車輪部３１と、ユーザの手に握らせることが可能なグリップ部３３と、車輪部３１とグリップ部３３との間を連結する車輪操舵伝達部３２と、を備えている。また、車輪付きスティック３０は、車輪部３１の走行方向の変更の際に、変更される車輪部３１の走行方向及び方向変更量を、グリップ部３３の回転方向及び回転量として、グリップ部３３に伝達する機能を備えている。
【００４１】
図２乃至図４は、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０を構成する車輪付きスティックの一例である車輪付きスティック３０を説明するための図である。図２は、車輪付きスティック３０を上方から見た外観図である。また、図３は、図２の車輪付きスティック３０における車輪部３１と車輪操舵伝達部３２との間の連結及び車輪操舵伝達部３２とグリップ部３３との間の連結を説明するための図で、車輪付きスティック３０の鉛直方向に平行な断面の部分概略図である。また、図４は、図２の車輪付きスティック３０における車輪部３１の旋回に連動したクリップ部３３の回転を説明するための図である。尚、図２乃至図４において、鉛直方向をＺ方向としている。また、Ｚ方向に垂直な平面上において、互いに垂直な方向をＸ方向及びＹ方向としている。更に、Ｚ方向に垂直な平面上に投影された車輪操舵伝達部３２の長手方向をＹ方向としている。
【００４２】
車輪付きスティック３０は、車輪部３１と車輪操舵伝達部３２とグリップ部３３とを備え、車輪部３１の車輪とグリップ部３３を握るユーザの手によって支持される。また、車輪部３１と車輪操舵伝達部３２との間は等速ジョイント３５で連結され、車輪操舵伝達部３２とグリップ部３３との間は等速ジョイント３６で連結されており、等速ジョイント３５，３６によって車輪付きスティック３０の車輪部３１の走行方向の旋回（回転）に連動して、車輪部３１の回転方向に対応した方向へ車輪付きスティック３０のグリップ部３３を回転させるとともに、車輪部３１の回転量に応じた回転量となるようにグリップ部３３を回転させる機構（グリップ回転機構）を構成している。
【００４３】
グリップ部３３は、グリップ軸棒７５とグリップ外被７６とを備えている。グリップ軸棒７５は、等速ジョイント３６によって、車輪操舵伝達部３２の回転を、該グリップ軸棒７５の軸回転として伝達するために用いられる軸棒である。また、グリップ軸棒７５は、長手方向に直線状であり、短手方向断面の略中心が軸回転における回転軸となっている。また、グリップ軸棒７５は、一方の端部７５ｂが等速ジョイント３６を構成する継手形状となっている。
【００４４】
また、グリップ外被７６は、グリップ軸棒７５の周囲を覆うようにグリップ軸棒７５に固定されて設けられており、グリップ軸棒７５が軸回転をする際に、グリップ軸棒７５とともに回転する。また、グリップ外被７６の外形は、ユーザが握ることが可能な形状であれば良く、例えば、円柱形状、自転車やオートバイのハンドルの持ち手部分の形状等である。図３においては、グリップ外被７６の外形を、ユーザが握り易いように、自転車やオートバイのハンドルの持ち手部分の形状にしたものを１例として挙げている。
【００４５】
車輪操舵伝達部３２は、車輪操舵伝達棒７１とカバー部７２とを備えている。車輪操舵伝達棒７１は、等速ジョイント３５によって車輪部３１の旋回（回転）を、該車輪操舵伝達棒７１の軸回転として伝達するために用いられる軸棒であるとともに、等速ジョイント３６によって、車輪部３１から伝達された軸回転を、グリップ部３３のグリップ軸棒７５の軸回転として伝達するために用いられる軸棒である。また、車輪操舵伝達棒７１は、長手方向に直線状であり、短手方向断面の略中心が軸回転における回転軸となっている。また、車輪操舵伝達棒７１は、一方の端部７１ａが等速ジョイント３６を構成する継手形状となっており、他方の端部７１ｂが等速ジョイント３５を構成する継手形状となっている。
【００４６】
カバー部７２には、車輪操舵伝達部３２の長手方向に所定の間隔となるように、ステレオカメラ４１，４２が設けられており、ステレオカメラ４１，４２によって、車輪付きスティック３０の周囲の環境状態を撮像する構成になっている。また、カバー部７２は、該カバー部７２の一部が、グリップ部３３の車輪操舵伝達部３２側と反対の端部の近傍まで延びており、グリップ部３３のグリップ軸棒７５の等速ジョイント３６側と反対の端部７５ａを軸回転自在に支持している。また、カバー部７２の内側には空間があり、該空間の内壁に、車輪操舵伝達棒７１が軸回転自在に支持され、車輪操舵伝達棒７１が軸回転しても、カバー部７２自体は回転せずに、ステレオカメラ４１，４２が常に、車輪付きスティック３０の周囲の所定の範囲の環境状態を撮像できるように構成されている。
【００４７】
車輪部３１は、本体部５１（図６参照）に凸部６１が設けられており、更に、凸部６１にはＺ方向が長手方向となる回転軸棒６５が設けられている。回転軸棒６５は、等速ジョイント３５によって、該回転軸棒６５の軸回転を、車輪操舵伝達部３２の車輪操舵伝達棒７１の軸回転として伝達するために用いられる軸棒である。また、回転軸棒６５は、長手方向がＺ方向にとなる直線状であり、短手方向断面の略中心が軸回転における回転軸となっている。また、回転軸棒６５は、一方の端部６５ａが等速ジョイント３５を構成する継手形状となっている。
【００４８】
次に、車輪部３１と車輪操舵伝達部３２とグリップ部３３の位置関係について説明する。図２及び図３に示すように、ＸＹ平面上に投影されたグリップ部３３のグリップ軸棒７５と車輪操舵伝達部３２の車輪操舵伝達棒７１とが、Ｙ方向に一直線状になり、かつ、ＹＺ平面上に投影されたグリップ軸棒７５と車輪操舵伝達棒７１との間の角度がθ１に固定されるように構成されている。また、ＹＺ平面上に投影された車輪操舵伝達部３２の車輪操舵伝達棒７１と車輪部３１の回転軸棒６５との間の角度はθ２に固定されるように構成されている。即ち、グリップ部３３のグリップ軸棒７５と車輪操舵伝達部３２の車輪操舵伝達棒７１と車輪部３１の回転軸棒６５との間の位置関係は、予め相対的に決められた位置関係となっており、該位置関係を保ちながら、それぞれ軸回転する構成になっている。
【００４９】
上述したグリップ回転機構を備えた車輪付きスティック３０は、図４に示すように、ＸＹ平面上に投影された車輪操舵伝達部３２の車輪操舵伝達棒７１に対して、車輪部３１の回転軸棒６５が角度αだけ時計周りに軸回転すると、該回転軸棒６５の軸回転に連動して車輪操舵伝達部３２の車輪操舵伝達棒７１が右方向へ角度αだけ軸回転し、更に、該車輪操舵伝達棒７１の軸回転に連動してグリップ部３３のグリップ軸棒７５が右方向へ角度αだけ軸回転する。即ち、車輪部３１が右へ旋回した角度αに対応して、グリップ部３３が右方向へ角度αだけ軸回転する。
【００５０】
図２乃至図４では、車輪付きスティック３０は、上述したような、等速ジョイントを利用したグリップ回転機構により、車輪付きスティック３０の車輪部３１の走行方向の旋回（回転）に連動して、車輪部３１の回転方向に対応した方向へ車輪付きスティック３０のグリップ部３３を回転させるとともに、車輪部３１の回転量に応じた回転量となるようにグリップ部３３を回転させているが、等速ジョイントを利用したグリップ回転機構に限定されることない。即ち、グリップ回転機構は、車輪部３１の走行方向の旋回（回転）に連動して、車輪部３１の回転方向に対応した方向へ車輪付きスティック３０のグリップ部３３を回転させるとともに、車輪部３１の回転量に応じた回転量となるようにグリップ部３３を回転させている機構であれば良い。
【００５１】
また、グリップ回転機構の替わりに、変更される車輪部３１の走行方向及び方向変更量を、電気的にグリップ部３３に伝達して、車輪部３１の走行方向及び方向変更量に応じたグリップ部３３の回転方向及び回転量となるようにグリップ部３３を回転させる装置を備えても良い。
【００５２】
上述したように、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０を構成する車輪付きスティック３０は、曲がり角や障害物等を回避する際の走行方向の変更において、車輪部３１の旋回（走行方向の変更）に連動してグリップ部３３を旋回方向（変更方向）に回転させる構成になっており、変更される方向及び変更量をユーザに認識させることができる。更に、グリップ部３３を手で握っているユーザは、車輪部３１の旋回量をグリップ部３３の軸回転の回転量によって認識できるため、走行変更に伴って発生する、ユーザと車輪部３１との衝突やユーザと障害物との衝突等の危険を低減させることができる。
【００５３】
次に、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０を構成する車輪付きスティック３０に備えられる車輪部の一例について簡単に説明する。図５乃至図７は、車輪付きスティック３０を構成する車輪部３１の一例を説明するための図である。図５は、図２における車輪部３１のＡ−Ａ断面図であり、図６は、図２及び図５における車輪部３１のＢ−Ｂ断面図である。また、図７は、車輪部３１の駆動ギア群を説明するための図である。
【００５４】
図５乃至図７に示すように、車輪部３１は、本体部５１と、車輪５２ａ，５２ｂと、駆動ギア群５３ａ，５３ｂと、モータ５４ａ，５４ｂを備えている。本体部５１は、側面６３と円形の端面６２ａ，６２ｂとからなる外形が円柱形状であり、内部に空間部６４を有している。また、車輪５２ａ，５２ｂは、本体部５１の端面６２ａ，６２ｂ側をそれぞれ挿入可能な円形リング形状である。駆動ギア群５３ａ，５３ｂは、車輪５２ａ，５２ｂのそれぞれに対応する本体部５１の端面６２ａ，６２ｂに設けられ、車輪５２ａ，５２ｂを回転させるための３つのギア（ギア８１，８２，８３）によって、それぞれ構成され、モータ５４ａ，５４ｂによって、駆動される。また、車輪５２ａ，５２ｂは、それぞれベアリング５５ａ，５５ｂによって、本体部５１の側面６３に対して回転自在に支持されている。尚、モータ５４ａ，５４ｂは、車輪付きスティック３０に備えられている図示されていない駆動電源から電力が供給される。
【００５５】
車輪部３１のモータ５４ａ，５４ｂは、それぞれ、走行制御部１１０（図８参照）からの命令によって駆動される。モータ５４ａ，５４ｂの駆動により、該モータ５４ａ，５４ｂのそれぞれに対応する駆動ギア群５３ａ，５３ｂが回転し、車輪５２ａ，５２ｂが回転する。例えば、駆動ギア群５３ａは、図７に示すように、モータ５４ａの駆動によってギア８１が回転し、ギア８１の回転に連動してギア８２及びギア８３が回転する。また、車輪５２ａは、円形リング形状の内側に、ギア８２及びギア８３の歯に嵌合する凹凸が設けられており、ギア８２及びギア８３の回転に連動して、ベアリング５５ａを介して、本体部５１の側面６３の周りを回転する。尚、図７では、ギア８１，８２，８３、及び車輪５２ａとの間が離れているように見えるが、ギア８１の歯とギア８２の歯が嵌合し、ギア８１の歯とギア８３の歯が嵌合し、ギア８２の歯と車輪５２ａの内側凹凸とが嵌合し、ギア８３の歯と車輪５２ａの内側凹凸とが嵌合しており、ギア８１の回転に連動して、車輪５２ａが回転する。
【００５６】
図５乃至図７で説明した駆動ギア群５３ａ，５３ｂは、それぞれ、３つのギアから構成されているが、ギアの数は１個以上であれば良く、モータ５４ａ，５４ｂの回転に連動して車輪５２ａ，５２ｂが回転するような構成であれば良い。また、車輪５２ａ，５２ｂは、車輪の外径が小さい場合、点字ブロック等の小さな凸凹による走行時の衝撃が大きくなるため、車輪の外径を２０〜３０ｃｍ程度にして、小さな凸凹による走行時の衝撃を緩和させることが好ましい。
【００５７】
尚、車輪付きスティック３０を構成する車輪部として、図５乃至図７で説明した車輪部３１を例に挙げて説明したが、車輪付きスティック３０を構成する車輪部は、図５乃至図７で説明した車輪部３１の構成に限定されることはなく、走行制御部１１０（図８参照）からの命令に従って走行できる構成であれば良い。また、図５乃至図７に示した車輪部３１では、車輪の数が２個であったが、２個以上であっても良い。また、車輪の数が１個であっても良い。
【００５８】
次に、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０の機能について説明する。図８は、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０の機能を説明するための機能ブロック構成図の一例である。
【００５９】
図８に示すように、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０は、走行条件設定部１００、走行制御部１１０、変更方向通知部１２０、存在認識部１３０、目的地ルート取得部１４０、及び環境情報取得部１５０を備えている。
【００６０】
尚、図８に示したスティックナビゲーションシステム１０は、走行条件設定部１００、走行制御部１１０、変更方向通知部１２０、存在認識部１３０、及び環境情報取得部１５０を、車輪付きスティック３０に備え、目的地ルート取得部１４０を、携帯機器２０に備えた場合の機能ブロック構成図である。
【００６１】
スティックナビゲーションシステム１０の目的地ルート取得部１４０は、出発地の位置情報である出発地情報を取得し、取得した出発地情報に基づいて、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワークを利用して、出発地から目的地までの地図上の目的地ルートである目的地ルート情報を取得する。また、目的地ルート取得部１４０は、目的地ルート及び目的地に関連する情報である目的地関連情報を、更に取得しても良い。
【００６２】
図８に示すように、目的地ルート取得部１４０は、位置情報取得部１４１、目的地情報取得部１４２、及び目的地設定部１４３を備えている。
位置情報取得部１４１は、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワークを利用して、現在地（出発地）の位置情報（出発地情報）を取得する。
目的地情報取得部１４２は、位置情報取得部１４１によって取得した出発地情報と、ユーザによって音声入力され設定された目的地と、に基づいて、通信インフラ用のネットワークを利用して、出発地から目的地までの地図上の１つ以上の走行ルートを検索し、各走行ルートに対応する走行ルート情報を取得する。また、目的地情報取得部１４２は、所望の走行ルート及び目的地に関連する各種情報、例えば、走行ルート上の所望の地点や目的地の天気情報、バスや電車等の駅の状況、出発・到着時刻等の交通機関情報、道幅や歩道の有無等の道路状況に関する情報等を、目的地関連情報として、通信インフラ用のネットワークを利用して取得してもよい。
【００６３】
目的地設定部１４３は、携帯機器２０の音声入力部２４（図９参照）及び音声出力部２６（図９参照）を介して、目的地を設定する。また、目的地設定部１４３は、ユーザが音声入力したルート選択条件（例えば、階段の設置数が最も少ないルートを選択、歩道がある道路を最も多く通るルートを選択等）に基づいて、目的地情報取得部１４２によって検索された１つ以上の走行ルートの中から、ルート選択条件に最も適合する走行ルートを１つ選択し、選択した走行ルートを目的地ルートとして設定する。また、設定した目的地ルートに対応する走行ルート情報を目的地ルート情報として設定する。目的地ルート情報としては、目的地ルートに沿って所定間隔毎の目的地ルート上の複数の地点における位置情報（以下、「定期ルート基準位置情報」と呼ぶ）が少なくとも含まれている。また、設定した目的地ルート情報を、車輪付きスティック３０の車輪走行部１１０へ送信する。
【００６４】
携帯機器２０から車輪付きスティック３０の車輪走行部１１０へ目的地ルート情報を送る場合は、複数の定期ルート基準位置情報の中から、目的地ルート上の次の目標地となる地点の定期ルート基準位置情報を送るようにしても良いし、次の目標地となる地点を含む所定の数の地点の定期ルート基準位置情報を送るようにしても良いし、目的地ルート上のすべての地点の定期ルート基準位置情報を送るようにしても良い。また、携帯機器２０と車輪付きスティック３０との間の通信は、無線通信で行う。
【００６５】
スティックナビゲーションシステム１０の環境情報取得部１５０は、車輪付きスティック３０の周囲の所定距離範囲内の環境情報を取得する。環境情報取得部１５０として、上述した車輪操舵伝達部３２に設けられたステレオカメラ４１，４２が少なくとも含まれており、環境情報として、ステレオカメラ４１，４２によって撮像された車輪付きスティック３０の周囲の所定距離範囲内の画像情報を少なくとも取得する。
【００６６】
また、環境情報取得部１５０は、図示していない地磁気センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等を備えており、車輪部３１の回転量、速度、方位等の走行状態情報を取得する。また、環境情報取得部１５０は、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワークを利用して、現在地の位置情報（現在地情報）を取得する。
【００６７】
尚、図１乃至３に示したように、車輪付きスティック３０の周囲の所定距離範囲内の環境情報を取得するものとして、ステレオカメラ４１，４２を記載し、環境情報として、ステレオカメラ４１，４２によって撮像された画像情報を記載しているが、環境情報を取得するものとして、赤外線センサ、超音波センサ等を、更に車輪付きスティック３０に設け、赤外線センサや超音波センサから出力され赤外線や超音波等に対する周囲の物体からの反射信号情報を、環境情報として更に取得しても良い。また、ステレオカメラは、２台しか記載されていないが、２台に限定されることなく２台以上であれば良い。
【００６８】
スティックナビゲーションシステム１０の走行条件設定部１００は、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワークを利用して取得した現在地情報と、環境情報取得部１５０によって取得された環境情報（ステレオカメラ４１，４２により取得された画像情報等）と、地磁気センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等によって取得された走行状態情報と、携帯機器２０の目的地ルート取得部１４０（目的地設定部１４３）によって設定された目的地ルート情報と、に基づいて、所定距離範囲内の車輪付きスティック３０の走行を決める近距離走行情報を設定する。ここで、近距離走行情報とは、現在地からの所定距離範囲内の走行ルート、走行速度等を含む情報のことである。
【００６９】
また、走行条件設定部１００は、近距離走行情報を設定する際に、ステレオカメラ４１，４２により取得された画像情報を解析し、点字ブロック、白線、ガードレール、側溝、信号機、電柱、人間、動物等を検出物として検出するとともに、検出物の大きさや形状、検出物までの距離等も検出する。
【００７０】
近距離走行情報の設定は、複数の走行条件ルール（例えば、走行する際の検出物として歩道上の障害物を検出した場合に該障害物を回避するためにどのように車輪付きスティック３０の車輪部３１を走行させるかを決めたものや、検出物として点字ブロックを検出した場合にどのように車輪付きスティック３０を走行させるかを決めたもの等）の中から、ステレオカメラ４１，４２により取得された画像情報に基づいて、最適な走行条件ルールを選択する。
【００７１】
そして、出発地（現在地）から目的地までユーザを誘導する場合、近距離走行情報の設定は、選択した最適な走行条件ルールと、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワークを利用して取得した現在地情報と、環境情報取得部１５０によって取得された環境情報（ステレオカメラ４１，４２により取得された画像情報等）と、地磁気センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等によって取得された走行状態情報と、携帯機器２０の目的地ルート取得部１４０（目的地設定部１４３）によって設定された目的地ルート情報の中の次の目標となる定期ルート基準位置情報と、に基づいて、現在地からの所定距離範囲内の走行ルート、走行速度等の情報を計算する。そして、最後に、計算した現在地からの所定距離範囲内の走行ルート、走行速度等の情報を、近距離走行情報として設定する。
【００７２】
また、規定路に沿ってユーザを誘導する場合、近距離走行情報の設定は、選択した最適な走行条件と、環境情報取得部１５０によって取得された環境情報（ステレオカメラ４１，４２により取得された画像情報等）と、地磁気センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等によって取得された走行状態情報と、に基づいて、規定路に沿った所定距離範囲内の走行ルート、走行速度等の情報を計算する。そして、最後に、規定路に沿った所定距離範囲内の走行ルート、走行速度等の情報を、近距離走行情報として設定する。
【００７３】
走行条件ルールとしては、下記に示すような例が挙げられる。
（１）歩道においては走行時の検出物としては、まず点字ブロックを検出する。点字ブロックを検出できなかった場合は、白線やガードレール等を検出する。
【００７４】
（２）検出物として歩道における点字ブロックを検出した場合、ユーザが点字ブロック上を歩くことができるように、グリップ部３３を握るユーザの手が右手であるか左手であるかを示す基準手情報に基づいて、基準手情報が右手であるときには、点字ブロックの右外側を車輪部３１が走行し、基準手情報が左手であるときには、点字ブロックの左外側を車輪部３１が走行するように、近距離走行情報を設定する。
【００７５】
（３）点字ブロックがない歩道において、検出物として白線、ガードレール等を検出した場合、白線、ガードレール等から歩道の道幅を推定して、歩道の中央部近傍を車輪付きスティック３０の車輪部３１が走行するように、近距離走行情報を設定する。
【００７６】
（４）検出物として信号機を検出した場合、信号機の表示色を検出し、検出した表示色に応じて、車輪付きスティック３０の車輪部３１を走行させたり、停止させたりするように、近距離走行情報を設定する。
【００７７】
（５）検出物として歩道上に存在する障害物を検出した場合、所定距離範囲内の車輪付きスティック３０の走行可能領域、グリップ部３３を握るユーザの手が右手であるか左手であるかを示す基準手情報、障害物の種類、障害物の大きさ、障害物の形状、障害物の状態（停止状態であるか否か等）、現在地に対する障害物の方向、現在地から障害物までの距離、及び、障害物の種類に対応する車輪部３１の近接オフセット量に基づいて、近距離走行情報を設定する。例えば、検出物として前方に停止した状態の人間を検出した場合、停止状態の人間の周りにユーザが通行できるだけの領域があるか否かを判定する。そして、停止状態の人間の周りにユーザが通行できるだけの十分な領域があるとき、基準手情報が右手である場合、ユーザと前方に停止した状態の人間とが衝突しないように、前方に停止した状態の人間を回避する際、停止した状態の人間に向かって該人間の左側をユーザが通過するような走行ルートにする。
【００７８】
上述したように図８では、走行条件設定部１００は、車輪付きスティック３０に備えられているが、携帯機器２０に備えられていても良い。走行条件設定部１００を携帯機器２０に備える場合は、携帯機器２０と車輪付きスティック３０の車輪部３１との位置関係に基づいて、距離走行情報を設定する。例えば、携帯機器２０をユーザの胸ポケットに配置し、車輪付きスティック３０のグリップ部３３をユーザの右手に握らせる場合、携帯機器２０と車輪部３１との間には位置ズレが発生する。近距離走行情報の設定では、この位置ズレを補正した値を近距離走行情報として設定する。
【００７９】
スティックナビゲーションシステム１０の走行制御部１１０は、走行条件設定部１００によって設定された近距離走行情報に基づいて、車輪付きスティック３０の車輪部３１の走行を制御する。具体的には、例えば、図５乃至図７に示す車輪部３１の場合、走行制御部１１０は、車輪部３１のモータ５４ａ，５４ｂを対して命令を出して、該モータ５４ａ，５４ｂを駆動させ、駆動ギア群５３ａ，５３ｂを介して、車輪５２ａ，５２ｂを回転させる。
【００８０】
スティックナビゲーションシステム１０の変更方向通知部１２０は、車輪付きスティック３０の車輪部３１の走行方向の変更の際に、変更される車輪部３１の走行方向（旋回方向、回転方向）及び方向変更量（回転量）を、車輪付きスティック３０のグリップ部３３の回転方向及び回転量として、グリップ部３３に伝達する。更に、変更方向通知部１２０は、近距離走行情報に基づいて、車輪付きスティック３０の走行方向を変更する地点（例えば、目的地ルートに沿って移動する際の曲がり角における方向変更や障害物等を回避する際の方向変更を行なう地点）に到達する前に、変更される方向をユーザが認識できるように、走行の変更方向を、携帯機器２０の音声出力部２６（図９参照）を介して、音声出力させても良い。
【００８１】
図８に示すように、変更方向通知部１２０は、音声通知部１２２及びグリップ回転機構１２１を備えている。音声通知部１２２は、目的地ルート情報に基づいて、車輪付きスティック３０の走行方向を変更する地点（変更地点）に対して、車輪付きスティック３０が所定の距離まで近づいたときに、現在地から変更地点までの距離及び変更方向（旋回方向）を、携帯機器２０の音声出力部２６（図９参照）に対して音声出力するように命令する。音声出力される内容は、例えば、「あと５ｍ程で曲がり角です。曲がる方向は、１０時方向です。」というような内容であり、現在地から変更地点までのおおよその距離と変更される方向を、ユーザが認識できる表現内容である。
【００８２】
グリップ回転機構１２１は、車輪付きスティック３０の車輪部３１の走行方向の旋回（回転）に連動して、車輪部３１の回転方向に対応した方向へ車輪付きスティック３０のグリップ部３３を回転させるとともに、車輪部３１の回転量に応じた回転量となるようにグリップ部３３を回転させる機構である。グリップ回転機構１２１の一例として、図２乃至図４に示したような、等速ジョイントを利用したグリップ回転機構を用いる例を挙げることができる。尚、グリップ回転機構は、車輪付きスティック３０の車輪部３１の走行方向の旋回（回転）に連動して車輪付きスティック３０のグリップ部３３が回転するような機構であれば良く、等速ジョイントを利用したグリップ回転機構に限定されることはない。
【００８３】
また、図８では、変更方向通知部１２０は、変更される車輪部３１の走行方向及び方向変更量を、グリップ部３３の回転方向及び回転量として、グリップ部３３に伝達する機能として、グリップ回転機構１２１を備えているが、グリップ回転機構１２１の替わりに、変更される車輪部３１の走行方向及び方向変更量を、電気的にグリップ部３３に伝達して、車輪部３１の走行方向及び方向変更量に応じたグリップ部３３の回転方向及び回転量となるようにグリップ部３３を回転させる装置を備えても良い。
【００８４】
スティックナビゲーションシステム１０の存在認識部１３０は、車輪付きスティック３０の存在を、該車輪付きスティック３０の周囲に認識させための機能である。具体的には、図２に示すように、車輪部３１の本体部５１に、照明４３及びスピーカ４４が設けられており、照明４３を、点灯及び／または点滅させることによって、車輪付きスティック３０の存在を、該車輪付きスティック３０の周囲の人間や動物に視覚的に認識させる。照明４３として、どのような照明であっても良いが、電力消費量の少ないもの（ＬＥＤ等）が良い。
【００８５】
また、スピーカ４４を利用して、車輪付きスティック３０の走行する際に、移動音（例えば、杖で地面を叩くような音等）を出力し、車輪付きスティック３０の存在を、該車輪付きスティック３０の周囲の人間や動物に聴覚的に認識させる。
【００８６】
また、車輪付きスティック３０の周囲に動物または人間が存在し、その動物または人間が障害物であると判断した場合に、障害物となる動物または人間に対して、照明４３及びスピーカ４４を利用して、警告音の発生（音声の発生であっても良い）及び／または照明の点滅を行なうことによって障害物となる動物または人間の移動を促すとともに、ユーザに障害物となる動物または人間が存在することを認識させる。ここで、障害物であると判断される人間としては、例えば、下向きや横向き等の通行者や自転車の運転者が含まれる。
【００８７】
図８には図示されていないが、スティックナビゲーションシステム１０に、更に、車輪部３１の走行速度を変更する速度調整機能を備えても良い。例えば、速度調整機能は、ユーザが運動場のトラック内を走る際には、車輪部３１の走行速度を速くしたり、坂道をユーザが上る際には車輪部３１の走行速度を遅くしたりすることができる機能である。これにより、ユーザは、散歩、外出等における歩行運動だけでなく、ジョギング等の走行運動を行う場合にも、スティックナビゲーションシステム１０を使用することができる。
【００８８】
上述したスティックナビゲーションシステム１０の各機能を実現するために、携帯機器２０は、図９に示すような構成を備えている。図９は、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０を構成する携帯機器２０の概略構成を示す図である。図９に示すように、携帯機器２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、音声入力部２４、通信部２５、及び音声出力部２６を備えている。尚、図９は、図８に示したスティックナビゲーションシステム１０の機能ブロック構成図に基づいて説明している。
【００８９】
ＣＰＵ２１は、携帯機器２０で実行させる目的地を設定する目的地等を設定させる処理や、目的地ルートを設定させる処理等の目的地ルート取得部１４０の各処理を実現するためのソフトウェアおよびデータを記憶しているＲＯＭ２２から、読み出し実行することにより、携帯機器２０で実行させる目的地ルート取得部１４０の各処理を実現する。また、ＲＡＭ２３は、携帯機器２０で実行させる目的地ルート取得部１４０の各処理を実現するために必要なデータの記憶装置及びソフトウェアの実行作業領域として機能する。
【００９０】
音声入力部２４は、ＣＰＵ２１からの命令に従って、音声により情報（例えば、目的地や、目的地を検索するための条件等の情報、車輪付きスティック３０を停止させたり、動作させたりするための情報等）を入力して、ＲＡＭ２３に記憶する。また、通信部２５は、車輪付きスティック３０との間の通信や、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワーク（例えば、携帯電話網、インターネット網、等）との間の通信を、ＣＰＵ２１からの命令に従って行ない、通信によって取得した各種情報をＲＡＭ２３に記憶する。尚、通信は無線通信で行う。また、音声出力部２６は、ＣＰＵ２１からの命令に従って、音声により情報（例えば、車輪付きスティック３０の走行方向を変更する地点までの距離や旋回方向の情報等）を出力する。
【００９１】
尚、本実施形態において、携帯機器２０は、音声入力が可能な音声入力部及び音声出力が可能な音声出力部を少なくとも有した装置であれば良く、例えば、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）等が挙げられる。また、携帯機器２０としてスマートフォンを利用する場合、目的地ルート取得部１４０を実現する機能として、市販されているナビゲーションソフトウェアを利用することもできる。
【００９２】
また、上述したスティックナビゲーションシステム１０の各機能を実現するために、車輪付きスティック３０は、図１０に示すような構成を備えている。図１０は、本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０を構成する車輪付きスティック３０の概略構成を示す図である。図１０に示すように、車輪付きスティック３０は、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、入力部８４、通信部８５、及び出力部８６を備えている。尚、図１０は、図８に示したスティックナビゲーションシステム１０の機能ブロック構成図に基づいて説明している。
【００９３】
ＣＰＵ８１は、車輪付きスティック３０で実行させる走行条件設定部１００、走行制御部１１０、変更方向通知部１２０、存在認識部１３０及び環境情報取得部１５０の各処理を実現するためのソフトウェアおよびデータを記憶しているＲＯＭ８２から、読み出し実行することにより、車輪付きスティック３０で実行させる走行条件設定部１００、走行制御部１１０、変更方向通知部１２０、存在認識部１３０及び環境情報取得部１５０の各処理を実現する。また、ＲＡＭ８３は、車輪付きスティック３０で実行させる走行条件設定部１００、走行制御部１１０、変更方向通知部１２０、存在認識部１３０及び環境情報取得部１５０の各処理を実現するために必要なデータの記憶装置及びソフトウェアの実行作業領域として機能する。
【００９４】
入力部８６は、ＣＰＵ８１からの命令に従って、ステレオカメラ４１，４２によって撮像された画像情報を含む環境情報、地磁気センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等によって取得された走行状態情を入力して、ＲＡＭ８３に記憶する。また、通信部８５は、携帯機器２０との間の通信や、ＧＰＳや通信インフラ用のネットワーク（例えば、携帯電話網、インターネット網、等）との間の通信を、ＣＰＵ８１からの命令に従って行ない、通信によって取得した各種情報をＲＡＭ８３に記憶する。尚、通信は無線通信で行う。また、出力部８６は、ＣＰＵ８１からの命令に従って、モータ５４ａ，５４ｂを駆動させるための情報、警告音の発生及び／または照明の点滅の情報等を、モータ５４ａ，５４ｂ、照明４３、スピーカ４４等の各装置に対して出力する。
【００９５】
尚、図８乃至図１０に示したスティックナビゲーションシステム１０では、車輪付きスティック３０に、走行条件設定部１００、走行制御部１１０、変更方向通知部１２０、存在認識部１３０、及び環境情報取得部１５０を備え、携帯機器２０に目的地ルート取得部１４０を備えた場合を説明したが、これに限定されることはない。例えば、走行条件設定部１００を携帯機器２０に備えても良い。また、目的地ルート取得部１４０を車輪付きスティック３０に備えても良い。
【００９６】
上述した本発明の一実施形態にかかるスティックナビゲーションシステム１０により、視覚障害者等のシステム利用者（ユーザ）が所望した、現在地（出発地）から目的地までの目的地ルートを、音声入出力によって検索できると共に、検索した目的地ルートに沿って移動する際のユーザの周囲の環境状況に基づいて、障害物等を回避しながら安全にユーザを現在地（出発地）から目的地まで誘導することができる。また、公園内の周回路や運動場内に白線で書かれたトラック等のような決められた道（規定路）を移動する際、規定路に沿ってユーザの周囲の環境状況に基づいて、障害物等を回避しながら安全にユーザを誘導することができる。
【００９７】
また、移動する際の曲がり角における走行方向の変更や障害物等を回避する際の走行方向の変更において、変更される方向を事前にユーザに通知し、更に、車輪付きスティック３０の車輪部３１の走行方向の変更に連動して車輪付きスティック３０のグリップ部３３を変更方向に回転させることによって、変更される方向及び変更量をユーザに認識させることができる。また、変更される方向及び変更量をユーザに認識させることにより、走行方向の変更に伴って発生する、ユーザと車輪付きスティック３０の車輪部３１との衝突やユーザと障害物との衝突等の危険を低減させることができる。
【００９８】
また、ユーザが視覚障害者であることを、ユーザの周囲の人たちに認識させ、ユーザの周囲の人たちの危険行動を抑制することができる。例えば、下向きや横向き等の通行者や自転車の運転者に対して、警告音、照明の点滅等によって視覚的及び聴覚的にユーザの存在を認識させ、前方不注意によるユーザとの衝突等の危険を回避させることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０  ：  スティックナビゲーションシステム
２０  ：  携帯機器
３０  ：  車輪付きスティック
３１  ：  車輪部
３２  ：  車輪操舵伝達部
３３  ：  グリップ部
３５，３６  ：  等速ジョイント
６５  ：  回転軸棒
７１  ：  車輪操舵伝達棒
７５  ：  グリップ軸棒
１００  ：  走行条件設定部
１１０  ：  走行制御部
１２０  ：  変更方向通知部
１３０  ：  存在認識部
１４０  ：  目的地ルート取得部
１５０  ：  環境情報取得部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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