(57)【要約】【課題】人が走行装置から離れても、走行装置の周囲あるいは進行方向の障害物を回避し、意図どうりに走行する走行装置を提供すること。【解決手段】検出後急停止可能な近距離の障害物を検出する近距離検知手段３と、検出後減速し停止または回避可能な中距離の障害物を検出する中距離検知手段５と、周囲を撮影する撮映装置１と、撮映装置１で撮影した画像のデータ処理を行う画像認識装置２と、近距離検知手段３と中距離検知手段５と画像認識装置２の出力を入力して走行を制御する制御手段９とを備える走行装置とした。これにより、走行装置の周囲あるいは進行方向の障害物を確認しながら走行することが可能な走行装置を提供できるようになる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出後急停止可能な近距離の障害物を検出する近距離検知手段と、検出後減速し停止または回避可能な中距離の障害物を検出する中距離検知手段と、周囲を撮影する撮映装置と、前記撮映装置で撮影した画像のデータ処理を行う画像認識装置と、前記近距離検知手段と前記中距離検知手段と前記画像認識装置の出力を入力して走行を制御する制御手段とを備えた走行装置。
【請求項２】
回転方向の角速度を検出するジャイロと、角速度から回転の角度を算出する角度算出手段とを備え、制御手段は、角度算出手段の出力を入力し、その場で３６０度回転し、周囲の画像処理データを記憶し、走行を制御する請求項１に記載の走行装置。
【請求項３】
撮映装置の首を上下あるいは左右に振る首振り手段を備えた請求項１に記載の走行装置。
【請求項４】
撮映装置を昇降する昇降手段または撮影装置を左右に動かす移動手段を備えた請求項１または３に記載の走行装置。
【請求項５】
制御手段は、画像データを処理して得られる障害物データの判定をし、その判定結果から走行の運転内容を決定して制御する請求項１〜４のいずれか１項に記載の走行装置。
【請求項６】
近距離検知手段は、光を発光し障害物からの反射光を検知する光検知手段で構成する請求１〜５のいずれか１項に記載の走行装置。
【請求項７】
制御手段は、障害物が光を透過するガラスと判定または障害物が光の反射率の大きい鏡と判定すると、中距離で障害物から回避させる請求項６に記載の走行装置。
【請求項８】
中距離検知手段は、超音波を発音し障害物からの反射音を検知する超音波検知手段で構成する請求１〜７のいずれか１項に記載の走行装置。
【請求項９】
制御手段は、障害物が、超音波を透過する、または超音波の反射量の少ない、カーテン、丸棒、斜め壁と判定すると、所定の距離で前記障害物を回避させる請求項８に記載の走行装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行により物を運搬する、または移動してあるいは移動しながら作業等をする走行装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、軽トラックの荷台に積んで、あるいは人が台車を押して物を運搬する、または人が芝刈り機を押しながら芝を刈る、または人が農薬を担いで歩きながら散布する、または掃除機を引いて歩きながら掃除をする等の、運搬あるいは作業をする走行装置がある。
【０００３】
また、撮影装置を備え、画像認識装置で撮影した洗濯物の画像のデータ処理を行い、洗濯物データの判定をし、洗濯工程の運転内容を決定する洗濯機がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２４４１９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の走行装置は人が運転する、あるいは人が障害物を回避する装置が多い。したがって、人がその場を離れると障害物を回避できないため走行を停止する、あるいは意図どうりに障害物を回避して走行してくれないという課題があった。本発明は上記従来の課題を解決するもので、走行装置の周囲あるいは進行方向の障害物を回避し、意図どうりに走行する走行装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、検出後急停止可能な近距離の障害物を検出する近距離検知手段と、検出後減速し停止または回避可能な中距離の障害物を検出する中距離検知手段と、周囲を撮影する撮映装置と、前記撮映装置で撮影した画像のデータ処理を行う画像認識装置と、前記近距離検知手段と前記中距離検知手段と前記画像認識装置の出力を入力して走行を制御する制御手段とを備える走行装置とした。
【０００７】
これにより、人が走行装置から離れても、走行装置の周囲あるいは進行方向の障害物を回避し、意図どうりに走行する走行装置を提供できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、検出後急停止可能な近距離の障害物を検出する近距離検知手段と、検出後減速し停止または回避可能な中距離の障害物を検出する中距離検知手段と、周囲を撮影する撮映装置と、前記撮映装置で撮影した画像のデータ処理を行う画像認識装置と、前記近距離検知手段と前記中距離検知手段と前記画像認識装置の出力を入力して走行を制御する制御手段とを備えることにより、走行装置の周囲あるいは進行方向の障害物を確認しながら走行することが可能な走行装置とすることができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明に加えて、回転方向の角速度を検出するジャイロと、角速度から回転の角度を算出する角度算出手段とを備え、制御手段は、角度算出手段の出力を入力し、その場で３６０度回転し、周囲の画像処理データを記憶し、走行を制御する走行装置としたことにより、周囲の状況を確認し進行可能な方向を選択する走行装置とすることができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、特に、請求項１に記載の撮映装置の首を、上下または左右に振る首振り手段を備えることにより、撮影の範囲が広がり走行面から装置高さの障害物あるいは装置走行幅の障害物を確認する走行装置とすることができる。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、特に、請求項１または３に記載の撮映装置を昇降する昇降手段あるいは撮影装置を左右に動かす移動手段を備えることにより、撮映装置を上下、左右に移動でき進行面の障害物を確認する走行装置とすることができる。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御手段が、画像データを処理して得られる障害物データの判定をし、その判定結果から走行の運転内容を決定して制御することにより、近距離検知手段あるいは中距離検知手段で検出しにくい障害物を判定し、進行方向を決定あるいは障害物を回避する走行装置とすることができる。
【００１３】
請求項６に記載した発明は、特に、請求項１〜５のいずれか１項に記載の近距離検知手段を、光を発光し障害物からの反射光を検知する光検知手段で構成することにより、指向性の幅が狭いので近距離の障害物の方位と距離を特定する走行装置とすることができる。
【００１４】
請求項７に記載した発明は、特に、請求項６に記載の制御手段が、障害物が光を透過するガラスと判定または障害物が光の反射率の大きい鏡と判定すると、中距離で障害物から回避させることにより、近距離検知手段で検出しにくい、あるいは誤検知する障害物を中距離検知手段で検出して回避する走行装置とすることができる。
【００１５】
請求項８に記載した発明は、特に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の中距離検知手段を、超音波を発音し障害物からの反射音を検知する超音波検知手段で構成することにより、指向性の幅が広く、広範囲の障害物の距離を特定する走行装置とすることができる。
【００１６】
請求項９に記載した発明は、特に、請求項８に記載の制御手段は、障害物が、超音波を透過する、または超音波の反射量の少ない、カーテン、丸棒、斜め壁と判定すると、所定の距離で前記障害物回避させることにより、中距離検知手段で検出しにくい、あるいは誤検知する障害物を回避する走行装置とすることができる。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施例における走行装置のブロック図である。本実施例の走行装置は、あらかじめ走行経路から例えばペットの猫等の動的障害物を除いた、あるいは動的障害物が経路に侵入しない場所で走行させて使用するものを示している。
【００１９】
図１において、１は走行場所の走行装置の周囲を撮影する撮映装置で、撮映した画像データは２の画像認識装置に出力する。撮映装置１はＣＭＯＳイメージセンサあるいはＣＣＤと光学レンズ等で構成される。画像認識装置２はマイコン、メモリー等で構成される。画像認識装置２で処理されたデータは制御手段９に出力する。３は検出後急停止可能な近距離の障害物を検出する近距離検知手段で、障害物を検知すると制御手段９に近距離の障害物検知信号を出力する。近距離検知手段３は赤外線を発光する赤外ＬＥＤと受光した位置を検出する位置検出素子等で構成される。４は検出後急停止可能な前方あるいは後方の走行面の段差を検出する段差検知手段で、段差を検知すると制御手段９に段差信号を出力する。段差検知手段４は赤外線を発光する赤外ＬＥＤと受光した位置を検出する位置検出素子等で構成される。５は検出後減速し停止あるいは回避可能な中距離の障害物を検出する中距離検知手段で、障害物を検出すると制御手段９に中距離の障害物検知信号を出力する。中距離検知手段５は超音波を発音する圧電セラミックと超音波を受音する圧電セラミックと増幅回路等で構成される。６は装置が回転したときの回転方向の角速度を検出するジャイロで右回転あるいは左回転で異なる値を出力し回転方向及び単位時間当たりの回転角度変化を検出する。ジャイロ６は振動子を構成する圧電体と、振動する圧電体が回転時に生じるコリオリの力で変化する電位を増幅する増幅器等で構成される。ジャイロ６の出力は７の角度算出手段に入力され演算により回転方向と回転角を算出し、制御手段９に出力する。１０は走行手段で制御手段の出力を入力し装置を走行あるいは回転する。走行手段１０は車輪と駆動モータ等で構成される。８は、あらかじめ入力された制御内容等を記憶する記憶手段で、制御手段９に接続される。記憶手段８は半導体記憶素子等で構成する。
【００２０】
以下本実施例の動作について説明する。入力手段６の図示していない走行装置の使用スイッチを使用側に操作すると、制御手段９が動作を開始してあらかじめ記憶手段８に記憶された方向に走行手段１０を制御してジャイロ６と角度算出手段７で回転角度を確認しながら所定の方向まで回転する。走行手段１０を制御してあらかじめ記憶手段８に記憶された速度で図示していない走行距離検出手段で走行距離を確認しながら次の方向変更ポイントまで走行する。以下目的地で停止するまで同様の走行制御を繰り返す。
【００２１】
走行中に近距離検知手段３で近距離の障害物を検知すると急停止し、撮映装置１と画像認識装置２で周囲の障害物の状況を確認し障害物のない方向に走行を再開する。
【００２２】
走行中に段差検知手段４で所定高さより高い乗り越えられない起伏あるいは所定深さより深い窪みを検出すると急停止し所定距離後退して停止し、撮映装置１と画像認識装置２で周囲の起伏あるいは窪みの状況を確認し段差の無い方向に走行を再開する。
【００２３】
走行中に中距離検知手段５で中距離の障害物を検知すると、減速し、撮映装置１と画像認識装置２で周囲の障害物の状況を確認し障害物の無い方向に回避する。
【００２４】
従って装置が回転した角度を確認しながら障害物あるいは段差を回避して走行することが可能な走行装置とすることができる。
【００２５】
また、図２に本実施例の走行手段の構成図を示す。２１は左駆動モータで制御手段９の出力を入力し左車輪２０を正転、逆転あるいは停止する。２３は右駆動モータで制御手段１４の出力を入力し右車輪２２を正転、逆転あるいは停止する。
【００２６】
制御手段９は走行場所に設置後左駆動モータ２１と右駆動モータ２３とを制御して、ジャイロ６と角度算出手段７で回転角を確認しながら左車輪と右車輪とを同方向に回転しその場で３６０度回転を行い回転しながら撮影装置１で各角度の状況を撮映し画像認識装置２で処理して障害物と判定すると回転角度と障害物データとを記憶手段８に記憶させ障害物のない角度に回転して走行を開始する。
【００２７】
従って周囲の状況を確認し進行可能な方向を選択する走行装置とすることができる。
【００２８】
また、図３に本実施例の首振り手段の構成図を示す。３１は撮影装置１を回転させて撮影方向を上向き／下向きあるいは左向き／右向きに首振りさせる首振り手段で回転モータ等で構成される。
【００２９】
従って撮影の範囲が広がり走行面から装置高さの障害物あるいは装置走行幅の障害物を確認する走行装置とすることができる。
【００３０】
また、図４に本実施例の昇降手段あるいは移動手段の構成図を示す。４１は撮影装置１を接続部４２を介して接続し、上／下に昇降させるあるいは左／右に移動させる昇降手段あるいは移動手段でベルト、回転モータ等で構成される。
【００３１】
従って撮映装置を上下左右に移動でき進行面の障害物を確認する走行装置とすることができる。
【００３２】
また、図５に本実施例の近距離検知手段の構成図を示す。５１は赤外線を発光する発光素子である。５２は障害物５６で反射した赤外線を受光するフォトトランジスタで構成され受光した位置を検出する位置検知素子である。直角三角形の相似から既知の窓の距離ａ、素子と窓の距離Ｌｃ、発光素子と位置検出素子の受光検知位置で定まるｂから障害物までの距離Ｌａが計算できる。
【００３３】
Ｌａ＝Ｌｃ＊ａ／（ｂ−ａ）
発光素子の前面延長上の障害物を検知するので指向幅は狭い。従って、近距離の障害物の方位と距離を特定する走行装置とすることができる。
【００３４】
また、光を使用しているのでガラス等の透明な障害物は透過する。鏡等の反射率の大きな障害物は向きによっては反射光が受光側の窓を通過しないあるいは受光位置がずれて誤検知することがある。制御手段９は、撮映装置１で撮映し画像認識装置２で処理した障害物データが障害物を光を透過するガラス等あるいは光の反射率の大きい鏡等と判定すると中距離検知手段５で検出すると走行手段１０を制御して障害物を回避させる。従って、近距離検知手段で検出しにくいあるいは誤検知する障害物を中距離検知手段で検出して回避する走行装置とすることができる。
【００３５】
また、図６に本実施例の中距離検知手段の構成図を示す。６１は超音波を発音する発音素子で圧電セラミック、共振子等で構成される。６２は障害物６４で反射した超音波を受音する受音素子で同様に圧電セラミック、共振子、増幅回路等で構成される。中距離検知手段と障害物の距離Ｌｔは、図７に示す発音信号の発音を開始してｔｋ秒後から受音信号の受音を開始してからｔｋ秒後までの距離Ｌｔを往復するのに掛かる時間ｔｓと超音波の空気中の速度ｖから距離Ｌｔを計算できる。
【００３６】
Ｌｔ＝ｖ＊ｔｓ／２
超音波は広がるので指向性の幅は広い。従って、広範囲の障害物の距離を特定する走行装置とすることができる。
【００３７】
また、超音波を使用しているので目の粗い布、柔らかいカーテン等は透過する。反射面の狭い細い棒や丸棒等は検知できないことがある。制御手段９は、撮映装置１で撮影し画像認識装置２で処理した障害物が障害物を超音波を透過するあるいは超音波の反射量の少ないカーテン等、丸棒等、斜め壁等と判定すると中距離検知手段５で検出しなくても所定の距離で走行手段１０を制御して回避させる。従って中距離検知手段で検出しにくいあるいは誤検知する障害物を回避する走行装置とすることができる。
【００３８】
尚、本実施例において、段差検知手段を距離検知手段とは別に設けたが、距離検知手段が段差検知手段を兼ねて、走行面の段差を検出するようにしても支障ないものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜９に記載した発明によれば、走行装置の周囲あるいは進行方向の障害物を確認しながら走行することが可能な走行装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における走行装置のブロック図
【図２】本発明の実施例における走行手段の構成図
【図３】（ａ）本発明の実施例における首振り手段が水平時の構成図
（ｂ）同、首振り手段が上向き時の構成図
（ｃ）同、首振り手段が下向き時の構成図
【図４】（ａ）本発明の実施例における、昇降手段が中間の高さに位置した構成図
（ｂ）同、昇降手段が上に昇った状態の構成図
（ｃ）同、昇降手段が下に降りた状態の構成図
【図５】本発明の実施例における近距離検知手段の構成図
【図６】本発明の実施例における中距離検知手段の構成図
【図７】本発明の実施例における中距離検知手段の信号波形図
【符号の説明】
１　撮映装置
２　画像認識装置
３　近距離検知手段
５　中距離検知手段
９　制御手段
【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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