(57)【要約】【課題】探知エリア内の物体の探知を自動的に行うことでユーザの負担を軽減することができる物体探知装置を提供する。【解決手段】物体探知装置は、電磁波を送受波するアンテナ部３を含む装置本体４を基準面に沿って自動的に移動させる自動移動手段１０と、物体を探知した位置を記録する記録手段９とを備える。自動移動手段１０は、探知エリアを設定する探知エリア設定部２１と、探知エリア内での装置本体４の移動経路となる探知経路を決定する経路生成部２２と、探知エリア内での装置本体４の現在位置を認識する位置認識部１４と、装置本体４を移動させる駆動手段２３と、前記探知経路に従って装置本体４が移動するように駆動手段２３を制御する駆動制御部２４とを有する。【選択図】図１
2009008455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探知エリア内に設定された基準面に沿う複数の測定位置においてアンテナ部から前記基準面に向けて電磁波を間欠的に送波し、前記基準面の奥に存在する物体により反射された電磁波を前記アンテナ部で受波し電気信号である受波信号に変換することにより、電磁波を反射した前記物体を探知する物体探知装置であって、前記アンテナ部を含む装置本体を前記基準面に沿って自動的に移動させる自動移動手段と、電磁波を送波してから受波するまでに要した時間を用いて前記物体までの距離を算出する距離算出部と、前記物体を探知した位置を記録する記録手段とを備え、前記自動移動手段は、前記探知エリアを設定する探知エリア設定部と、前記探知エリア設定部で設定された前記探知エリア内での前記装置本体の移動経路となる探知経路を決定する経路生成部と、前記探知エリア内での前記装置本体の現在の位置を認識する位置認識部と、前記装置本体を移動させる駆動手段と、前記経路生成部で決定された前記探知経路に従って前記装置本体が移動するように前記駆動手段を制御する駆動制御部とを有することを特徴とする物体探知装置。
【請求項２】
探知した前記物体の位置に基づいて前記物体の位置の検出精度を自動的に設定する位置精度設定部と、前記位置精度設定部で設定された検出精度が低いほど前記装置本体が単位距離を移動する間に電磁波を送受波する回数が少なくなるように、前記装置本体が単位距離を移動する間に電磁波を送受波する回数を前記検出精度に従って制御する位置精度制御部とを備えることを特徴とする請求項１記載の物体探知装置。
【請求項３】
前記記録手段は、前記基準面において前記物体を探知した位置に直接印を付けるマーキング機能を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の物体探知装置。
【請求項４】
前記自動移動手段は、前記探知エリア内において前記装置本体の移動の妨げとなる障害物を検出する障害物検出部を有し、前記経路生成部は、前記障害物検出部で前記障害物が検出された場合に当該障害物を回避するように前記探知経路を決定し直すことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の物体探知装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記基準面に対してそれぞれ吸着可能な第１および第２の吸着部と、両吸着部間の距離を変更する距離変更部と、前記装置本体を移動させるように各吸着部における吸着の有無と両吸着部間の距離とを制御する吸着制御部とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の物体探知装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、前記基準面に対して転動する車輪を有し、前記車輪における前記基準面との接触部位に前記基準面に対して吸着可能な吸着手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の物体探知装置。
【請求項７】
前記物体の属性を設定する物質設定部を備え、前記物質設定部で設定された属性の前記物体のみを探知の対象とすることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の物体探知装置。
【請求項８】
前記物体に電流が流れることにより前記物体の周囲に発生する磁界を検出する電磁誘導式の補助センサと、前記補助センサの出力を用いて前記物体に電流が流れているか否かを判別する通電判別手段とを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の物体探知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物中または地中に埋設された対象物や、構造物の裏側に存在する対象物を電磁波により探知する物体探知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄筋コンクリート壁などの構造物中または地中に埋設された物体（電線管）を探知する物体探知装置として、電線管またはその中に通線した電線に通電することにより発生する磁界を検出し、電線管を検出するものが知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
また、パルス状の電磁波を送受波するアンテナ部を構造物表面または地表面からなる基準面に沿う複数の測定位置に移動させ、各測定位置においてアンテナ部から送波され対象物で反射された電磁波をアンテナ部で受波し電気信号である受波信号に変換することにより、通電中の電線に限らず、様々な物体を探知する物体探知装置も知られている（たとえば特許文献２参照）。この種の物体探知装置では、電磁波を送波してから受波するまでに要した時間を用いて電磁波を反射した物体までの距離を算出することもできる。
【特許文献１】特開平１０−９６７８５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、物体探知装置を用いて所望の探知エリア内の物体を探知する場合、物体探知装置が探知エリアの略全域を走査するようにユーザは探知エリアの略全域に亘ってアンテナ部を含む装置本体を移動させる必要がある。特に、探知エリアが広くなると物体を探知する際のユーザの負担が大きくなる。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、探知エリア内の物体の探知を自動的に行うことでユーザの負担を軽減することができる物体探知装置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】
【０００６】
請求項１の発明は、探知エリア内に設定された基準面に沿う複数の測定位置においてアンテナ部から前記基準面に向けて電磁波を間欠的に送波し、前記基準面の奥に存在する物体により反射された電磁波を前記アンテナ部で受波し電気信号である受波信号に変換することにより、電磁波を反射した前記物体を探知する物体探知装置であって、前記アンテナ部を含む装置本体を前記基準面に沿って自動的に移動させる自動移動手段と、電磁波を送波してから受波するまでに要した時間を用いて前記物体までの距離を算出する距離算出部と、前記物体を探知した位置を記録する記録手段とを備え、前記自動移動手段が、前記探知エリアを設定する探知エリア設定部と、前記探知エリア設定部で設定された前記探知エリア内での前記装置本体の移動経路となる探知経路を決定する経路生成部と、前記探知エリア内での前記装置本体の現在の位置を認識する位置認識部と、前記装置本体を移動させる駆動手段と、前記経路生成部で決定された前記探知経路に従って前記装置本体が移動するように前記駆動手段を制御する駆動制御部とを有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、自動移動手段により、アンテナ部を含む装置本体が基準面に沿って自動的に移動させられるので、従来のように物体を探知する際にユーザが装置本体を移動させる必要がなく、物体の探知を自動化することでユーザの負担を軽減することができる。ここで、探知エリア設定部において探知エリアを設定することにより、この探知エリア内に経路生成部で決定される探知経路に従って装置本体が移動するので、任意の探知エリアを対象として物体の探知を行うことができる。また、探知エリアにおいて物体を探知した位置は、位置認識部で認識され記録手段によって記録されるので、探知した物体の位置を容易に確認することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、探知した前記物体の位置に基づいて前記物体の位置の検出精度を自動的に設定する位置精度設定部と、前記位置精度設定部で設定された検出精度が低いほど前記装置本体が単位距離を移動する間に電磁波を送受波する回数が少なくなるように、前記装置本体が単位距離を移動する間に電磁波を送受波する回数を前記検出精度に従って制御する位置精度制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、物体の間隔などに応じて物体の位置の検出精度が自動的に設定されることとなる。たとえば、物体が疎に存在する場合には、電磁波を送波する時間間隔を変えずに装置本体の移動速度を上げることにより、物体の探知に要する時間の短縮を図ることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記記録手段が、前記基準面において前記物体を探知した位置に直接印を付けるマーキング機能を有していることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、物体を探知した位置に記録手段により直接印が付けられるので、物体の位置の確認が容易に行えるという利点がある。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記自動移動手段が、前記探知エリア内において前記装置本体の移動の妨げとなる障害物を検出する障害物検出部を有し、前記経路生成部が、前記障害物検出部で前記障害物が検出された場合に当該障害物を回避するように前記探知経路を決定し直すことを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、探知エリア内に障害物がある場合でも、装置本体は、障害物よって移動が妨げられることなく移動することとなり、探知エリア内の物体の探知を確実に行うことができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記駆動手段が、前記基準面に対してそれぞれ吸着可能な第１および第２の吸着部と、両吸着部間の距離を変更する距離変更部と、前記装置本体を移動させるように各吸着部における吸着の有無と両吸着部間の距離とを制御する吸着制御部とを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、第１および第２の吸着部が基準面に吸着するので、床面だけでなく壁面や天井面を基準面とする場合でも装置本体を基準面に沿って移動させ、物体の探知を行うことができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記駆動手段が、前記基準面に対して転動する車輪を有し、前記車輪における前記基準面との接触部位に前記基準面に対して吸着可能な吸着手段が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、車輪の吸着手段が基準面に吸着するので、床面だけでなく壁面や天井面を基準面とする場合でも装置本体を基準面に沿って移動させ、物体の探知を行うことができる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明において、前記物体の属性を設定する物質設定部を備え、前記物質設定部で設定された属性の前記物体のみを探知の対象とすることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、物質設定部で設定された属性の物体のみが探知の対象となるので、探知が必要な物体のみを選択的に探知することができる。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明において、前記物体に電流が流れることにより前記物体の周囲に発生する磁界を検出する電磁誘導式の補助センサと、前記補助センサの出力を用いて前記物体に電流が流れているか否かを判別する通電判別手段とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、探知した物体について、電流が流れているか否かまで知ることができるという利点がある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、自動移動手段によりアンテナ部を含む装置本体が基準面に沿って自動的に移動させられるので、探知エリア内の物体の探知を自動的に行うことでユーザの負担を軽減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本実施形態の物体探知装置は、図１に示すように、電磁波を送波する送信アンテナ１と、電磁波を受波し電気信号である受波信号に変換する受信アンテナ２とからなるアンテナ部３を装置本体４に備え、構造物表面もしくは地表面からなる基準面Ｓ（図４参照）に沿った複数箇所の測定位置においてアンテナ部３から基準面Ｓに向けて電磁波を間欠的に送信し、基準面Ｓよりも奥に存在する物体Ａで反射された電磁波をアンテナ部３で受信することにより物体Ａを探知するものである。
【００２４】
この物体探知装置は、送信アンテナ１に電磁波を送波させる送信器５と、受信アンテナ２から受波信号が入力される受信器６と、受信器６の出力に基づいて装置本体４から物体Ａまでの距離等を求める信号処理部７と、信号処理部７で求めた距離等の判別結果を表示する表示手段８と、物体Ａを探知した位置を記録する記録手段９と、基準面Ｓに沿った複数箇所の測定位置においてアンテナ部３で電磁波の送受波を行うために装置本体４を基準面Ｓに沿って自動的に移動させる自動移動手段１０と、後述する位置精度設定部１１と位置精度制御部１２と物質設定部１３とを備えている。自動移動手段１０には、現在の測定位置を認識して信号処理部７に位置情報を与える位置認識部１４が設けられている。
【００２５】
信号処理部７は、電磁波を送波するタイミングの基準となる基準信号を一定周期で間欠的に出力するタイミング制御部１５を有している。送信器５は、前記基準信号に基づいて一定周期（以下、「送波周期」という）のパルスを生成する。ここで生成されるパルスは、パルス幅が数十〜数百ｐｓ程度の非常に短い短パルスである。送信器５で生成された短パルスは送信アンテナ１に出力され、送信アンテナ１からは短パルスの信号が電磁波として前記送波周期で繰り返し放射される。
【００２６】
一方、受信器６には、受信アンテナ２で受波した電磁波（短パルスの信号）を電気信号である受波信号に変換したものが入力される。非常に短いパルス（パルス幅が数十〜数百ｐｓ）の波形を高分解能で再現するために、本実施形態では、受信器６に入力される受波信号が繰り返し信号であることを利用して、サンプリングの時間分解能を等価的に数〜数十ｐｓとすることができる所謂等価サンプリングを採用している。
【００２７】
等価サンプリングを行うために、タイミング制御部１５は、送信器５の送波周期よりも数〜数十ｐｓだけ長い（あるいは短い）サンプリング周期のサンプリング信号を発生し、このサンプリング信号を受信器６に入力している。受信器６は、サンプリング周期毎に、送波周期とサンプリング周期との差分である数〜数十ｐｓの区間について受波信号の振幅の平均値を取り出す処理を行う。ここで、受信器６は、短パルスの複数回分にわたって前記処理を繰り返すことにより、受波信号の波形の全体を再現することができる。サンプリングされた受波信号は、アナログ値がディジタル値に変換されて出力される。結果的に、受信器６においては、前記サンプリング周期より、はるかに高い時間分解能（送波周期とサンプリング周期との差分である数〜数十ｐｓ）で受波信号の波形を再現することができるので、非常に高速のサンプリングを行ったことと等価になる。
【００２８】
上述した構成によって、受信器６からは数〜数十ｐｓの時間分解能でサンプリングされた受波信号が出力されることになり、この受信器６の出力は後段の信号処理部７における不要波除去部１６に入力される。不要波除去部１６は、入力された受波信号から、物体Ａで反射されて受信アンテナ２に到達した電磁波（以下「反射波」という）の成分以外の不要な信号成分、すなわち外来の雑音成分や、送信アンテナ１から受信アンテナ２に直接到達した電磁波（以下「直接波」という）の成分を除去する。これにより、不要波除去部１６からは反射波の成分のみが出力されることになる。
【００２９】
不要波除去部１６の出力は、反射波データとして反射波データ記憶部１７に入力され一時記憶される。ここで、反射波データ記憶部１７には位置認識部１４の出力も入力され、各反射波データはそれぞれの受波信号が得られた測定位置を表す位置情報に対応付けて記憶されることになる。
【００３０】
ところで、本実施形態の信号処理部７は、マイクロコンピュータで構成されており、反射波データ記憶部１７に記憶された反射波データを用いて物体Ａまでの距離を算出する機能と、前記反射波データを用いて物体Ａの材質を判別する機能とを有している。以下では、これらの機能を実現する構成について順に説明する。なお、信号処理部７はマイクロコンピュータに限らず、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロプロセッサ等でも構成可能である。
【００３１】
まず、物体Ａまでの距離を算出する構成について説明する。信号処理部７は、反射波データ記憶部１７およびタイミング制御部１５に接続された距離算出部１８を有する。距離算出部１８では、各測定位置においてアンテナ部３より電磁波が送波されてからアンテナ部３で受波されるまでに要した時間（以下、「往復時間」という）に、装置本体４と物体Ａとの間に存在している媒質Ｚ中での電磁波の速度を乗じることによって、アンテナ部３から物体Ａまでの往復距離を求め、この往復距離を２で除することにより、アンテナ部３から物体Ａまでの距離を算出する。本実施形態では、不要波除去部１６の出力から反射波を受波した時刻を取得し、この時刻と送信アンテナ１から電磁波が送波された時刻との差を、前記往復時間として用いている。送信アンテナ１から電磁波が送波された時刻は、距離算出部１８においてタイミング制御部１５からの基準信号を受けることで検出されるが、別の方法として、直接波の到達時刻を測定することで検出することも可能である。媒質Ｚ中での電磁波の速度ｖ１は、媒質Ｚの比誘電率εγ１を用いて以下のように求まる。
【００３２】
【数１】
2009008455.tif 000003
【００３３】
ここでｖは真空中での電磁波の速度、つまり光速（３×１０８〔ｍ／ｓ〕）である。
【００３４】
本実施形態の物体探知装置は、たとえばコンクリート壁やコンクリート床、さらにその他の媒質Ｚ中に埋設された物体Ａの探知、あるいは石膏ボードやベニヤ板などから構成された中空壁内（壁うら）や中空天井内（天井うら）に存在する物体Ａの探知に用いられるものであって、上記比誘電率εγ１は物体探知装置と物体Ａとの間に存在する媒質Ｚの材質によって変化する。以下の表１は材質ごとの比誘電率εγ１の例を示したものである。そこで、信号処理部７には、距離算出部１８で用いる媒質Ｚの比誘電率εγ１を設定可能な比誘電率設定部１９が設けられており、媒質Ｚの材質に応じて比誘電率εγ１を設定することができる。この比誘電率設定部１９は、使用者が比誘電率εγ１の値を手動操作によって入力する構成としているが、自動的に媒質Ｚの比誘電率εγ１を測定する装置を付加して自動的に比誘電率εγ１の値を設定する構成としてもよい。
【００３５】
【表１】
2009008455.tif 000004
【００３６】
距離算出部１８における距離分解能は、上述した受波信号のサンプリングの時間分解能に相当しており、サンプリングの時間分解能が高いほど距離を算出する際の分解能は高くなる。本実施形態の受信器６では、上述したように等価サンプリングを採用することによりサンプリングの時間分解能を数〜数十ｐｓと高くしているので、距離算出部１８における距離分解能は比較的高くなる。
【００３７】
次に、物体Ａの材質を判別するための構成について説明する。信号処理部７は、反射波データ記憶部１７および距離算出部１８に接続された物質判断部２０を有する。物質判断部２０は、物体Ａの表面での電磁波の反射係数を用いて物体Ａの材質を判別する。この反射係数は、アンテナ部３が送波した電磁波の強度とアンテナ部３が受波した電磁波の強度と電磁波を反射した物体Ａまでの距離とを用いることで求めることができる。すなわち、物体Ａの表面での電磁波の反射係数は、アンテナ部３と物体Ａとの間に存在する媒質Ｚおよび電磁波を反射した物体Ａにおける比誘電率などの電磁気的性質と、電磁波の周波数とで定まるので、媒質の電磁気的性質と電磁波の周波数とが既知であれば、前記反射係数を用いて物体Ａの比誘電率を推定することができる。物質判断部２０では、この比誘電率に基づいて当該物体Ａの材質を判別する。なお、電磁波を反射した物体Ａの比誘電率以外の電磁気的性質（導電率や透磁率）も未知のパラメータであるので、電磁波を反射した物体Ａの材質の判別精度を高めるためには、複数の周波数の電磁波について求めた反射係数から、電磁波を反射した物体Ａの比誘電率を推定することが望ましい。
【００３８】
ところで、本実施形態の物体探知装置においては、自動移動手段１０は、上述した位置認識部１４の他に、物体Ａを探知する範囲を表す探知エリアＢ（図２参照）を設定する探知エリア設定部２１と、探知エリアＢ内の探知経路Ｃ（図２参照）を決定する経路生成部２２と、装置本体４を移動させる駆動手段２３と、探知経路Ｃに従って装置本体４が移動するように駆動手段２３による装置本体４の進行方向等を制御する駆動制御部２４と、障害物Ｄ（図２参照）を検出する障害物検出部２５とを有している。ここで、障害物検出部２５は、装置本体４の進行方向の前方と側方とのそれぞれについて障害物Ｄを検出可能なように装置本体４の周囲に配置したモーメンタリスイッチにより構成される。
【００３９】
探知エリア設定部２１は、探知エリアＢを手動で設定するためのものである。本実施形態では、最初に装置本体４を配置する場所を図２に示すように基準点Ｐ１に設定し、この基準点Ｐ１を１つの頂点とする長方形状の探知エリアＢを設定する。具体的には、基準点Ｐ１の座標を（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）としたときに、探知エリアＢにおいて基準点Ｐ１の対角となる点Ｐ２の座標を探知エリア設定部２１に入力することにより、図２に示すような長方形状の探知エリアＢを定義することができる。以下では、図２に示す探知エリアＢの左下の頂点を基準点Ｐ１（（Ｘ，Ｙ）＝（０，０））とし、左右方向に沿ったＸ軸の右方を正、上下方向に沿ったＹ軸の上方を正と仮定する。
【００４０】
経路生成部２２では、探知エリアＢ内において装置本体Ａを移動させる経路（探知経路Ｃ）を決定する。つまり、探知経路Ｃは、上述の基準点Ｐ１を開始点として、この基準点Ｐ１から装置本体４をどのような経路で移動させるかを表すものである。本実施形態では、探知エリアＢにおいて基準点Ｐ１の対角に位置する点Ｐ２を終点として、始点Ｐ１から終点Ｐ２に移動するまでの間に探知エリアＢの略全域を網羅するように探知経路Ｃを設定している。具体的には、図２に示すように、探知エリアＢ内を基準点Ｐ１からＸ軸の正方向に右端部まで移動し、右端部でＹ軸の正方向に所定距離だけ移動した後、Ｘ軸の負方向に左端部まで移動する、というようにＸ軸方向の往復移動を繰り返しながらＹ軸方向に移動する探知経路Ｃが設定される。ここで、探知経路Ｃは探知エリアＢ内に装置本体４の移動を妨げる障害物Ｄが存在するか否かによって異なるが、障害物Ｄの存否は障害物検出部２５によって判断されるので、経路生成部２２においてはまず、障害物Ｄがない状況を仮定して探知経路Ｃが設定される。
【００４１】
このように探知経路Ｃが設定されると、探知経路Ｃに従って駆動制御部２４が駆動手段２３を制御し、これにより、装置本体４が探知経路Ｃに従って移動することになる。このときの装置本体４の動作を、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４２】
すなわち、探知を開始すると（Ｓ１）、まず、装置本体４が基準点Ｐ１からＸ軸に沿って右方に移動し（Ｓ２）、探知エリアＢの右端に到達すると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、Ｙ軸に沿って上方に所定距離だけ移動し（Ｓ６）、Ｘ軸方向における進行方向を１８０度反転する（Ｓ７）。その後、装置本体４がＸ軸に沿って左方に移動し（Ｓ２）、探知エリアＢの左端に到達すると（Ｓ４：Ｙｅｓ）、Ｙ軸に沿って上方に所定距離だけ移動し（Ｓ６）、Ｘ軸方向における進行方向を１８０度反転する（Ｓ７）。以降、障害物検出部２５が障害物Ｄを検出しない（Ｓ３：Ｎｏ）限りは、装置本体４が探知エリアＢの終点Ｐ２に到達するまでステップＳ２〜Ｓ７を繰り返すことで装置本体４は探知経路Ｃに沿って移動することになる。装置本体４が探知エリアＢの終点Ｐ２に到達すると（Ｓ５：Ｙｅｓ）、探知を終了する（Ｓ１３）。
【００４３】
ここにおいて、図２の例のように、探知エリアＢ内に装置本体４の移動を妨げる障害物Ｄが存在する場合には、この障害物Ｄが障害物検出部２５で検出されることにより（Ｓ３：Ｙｅｓ）、探知エリアＢ内で障害物Ｄの存在する領域を避けるように経路生成部２２において探知経路Ｃが決定し直される。この場合、装置本体４は図３の点線で囲まれた動作（Ｓ８〜Ｓ１２）に移行する。
【００４４】
要するに、装置本体４は、Ｘ軸方向に移動中に進行方向の前方に障害物Ｄを検出すると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、Ｙ軸に沿って上方に所定距離だけ移動し（Ｓ８）、この時点で再度前方の障害物Ｄの有無を検出する（Ｓ９）。ステップＳ９で障害物Ｄが検出された場合には（Ｓ９：Ｙｅｓ）、さらにＹ軸に沿って上方に所定距離だけ移動する（Ｓ８）動作を、ステップＳ９で障害物Ｄが検出されなくなる（Ｓ９：Ｎｏ）まで繰り返す。ステップＳ９で障害物Ｄが検出されなければ（Ｓ９：Ｎｏ）、次はＸ軸方向に移動する（Ｓ１０）。このときの進行方向は、障害物Ｄが検出される（Ｓ３）前と同じにする。そして、進行方向が右向きであれば進行方向に対して右側方（つまり下方）、進行方向が左向きであれば進行方向に対して左側方（つまり下方）に障害物Ｄがあるか否かを検出する（Ｓ１１）。ステップＳ１１で障害物Ｄが検出された場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、Ｘ軸方向に移動する（Ｓ１０）動作を、ステップＳ１１で障害物Ｄが検出されなくなる（Ｓ１１：Ｎｏ）まで繰り返す。ステップＳ１１で障害物Ｄが検出されなければ（Ｓ１１：Ｎｏ）、Ｙ軸に沿って下方に移動する（Ｓ１２）。このときのＹ軸方向の移動量は、ステップＳ９を１回あるいは複数回行うことで移動したＹ軸方向の移動量と同じとする。その後、障害物Ｄが検出される（Ｓ３）前と同じ進行方向でＸ軸に沿って移動を再開する（Ｓ２）。これにより、図２に示すように障害物Ｄを回避する探知経路Ｃで装置本体４を移動させることができる。
【００４５】
なお、障害物検出部２５は、上述のようにモーメンタリスイッチを用い、障害物Ｄとの接触時に信号を出力する構成としているが、これに限らず、たとえば超音波センサやレーザレーダセンサなどを用いて非接触で障害物Ｄを検出できる構成としてもよい。
【００４６】
駆動手段２３は、図４に示すように基準面Ｓに対して吸着可能な吸着部２９，３０を備え、これにより壁面や天井面などを基準面Ｓとする場合でも、装置本体４を基準面Ｓに沿って移動可能としている。ここでは、駆動手段２３は、装置本体４の直方体状の器体３１に対して定位置に固定された第１の吸着部２９と、器体３１に対して可動となる第２の吸着部３０との２個の吸着部２９，３０を具備している。第２の吸着部３０の可動範囲は、図４に示すように器体３１における基準面Ｓとの対向面に開口した規制溝３２内に限定される。規制溝３２は、一端部に第１の吸着部２９が配置された縦溝部３２ａと、縦溝部３２ａの前記一端部寄りの位置で交差する横溝部３２ｂとで十字状に形成されている。さらに駆動手段２３は、図５のブロック図に示すように駆動制御部２４からの制御信号を受けて第１の吸着部２９および第２の吸着部３０のそれぞれの吸着動作を制御する吸着制御部３３と、第２の吸着部３０を第１の吸着部２９に対して相対的に移動させる距離変更部３４とを備え、この構成により、基準面Ｓに対する器体３１（装置本体４）の移動を可能としている。
【００４７】
以下に、上述した構成の駆動手段２３により装置本体４を移動させる際の動作について説明する。ここでは、縦溝部３２ａの長手方向（図４（ｂ）の上下方向）をＸ軸方向に一致させるように装置本体４が基準面Ｓに配置されるものとする。
【００４８】
まず、装置本体４をＸ軸方向に移動させる場合の動作について図６を参照して説明する。測定位置においてアンテナ部３から基準面Ｓに向けて電磁波を間欠的に送信して物体Ａを探知する測定時には、図６（ａ）に示すように第２の吸着部３０は規制溝３２の縦溝部３２ａ内で第１の吸着部２９から離れた位置にあり、第１の吸着部２９と第２の吸着部３０との双方が基準面Ｓに吸着するように制御される。この状態から、第１の吸着部２９の吸着を解除し、第２の吸着部３０の吸着を維持したままで、図６（ｂ）のように第１の吸着部２９に近づく向きに縦溝部３２ａ内で第２の吸着部３０を移動させる（以下、「移動ステップＳｔ１」という）。これにより、装置本体４は進行方向である図６（ｂ）の右方に移動する。それから、第１の吸着部２９を吸着状態とし、第２の吸着部３０の吸着を解除した状態で、図６（ｃ）のように元の位置（第１の吸着部２９から離れた位置）まで第２の吸着部３０を縦溝部３２ａ内で移動させる（以下、「移動ステップＳｔ２」という）。これら移動ステップＳｔ１，Ｓｔ２を繰り返すことにより、装置本体４は進行方向に移動することとなる。そして、次の測定位置に到達すれば図６（ａ）のように第１の吸着部２９と第２の吸着部３０との双方を吸着状態とする。
【００４９】
次に、障害物Ｄを検出したときや、探知エリアＢのＸ軸方向の各端部に到達したときに必要となる、装置本体４をＹ軸方向に移動させる場合の動作について図７を参照して説明する。第１の吸着部２９を吸着状態とし、第２の吸着部３０の吸着を解除した状態で、図７（ａ）のように縦溝部３２ａ内で第２の吸着部３０を横溝部３２ｂとの交差部位まで移動させ、さらに横溝部３２ｂ内で第２の吸着部３０を横溝部３２ｂの一端部（図７（ａ）の右端部）まで移動させる（以下、「横移動ステップＳｔ１」という）。この状態で、第１の吸着部２９の吸着を解除し、第２の吸着部３０を吸着状態としながら、図７（ｂ）のように横溝部３２ｂ内で第２の吸着部３０を横溝部３２ｂの他端部（図７（ｂ）の左端部）まで移動させる（以下、「横移動ステップＳｔ２」という）。これにより、装置本体４はＹ軸方向に沿って図７（ｂ）の右方に移動する。それから、第１の吸着部２９を吸着状態とし、第２の吸着部３０の吸着を解除して、図７（ｃ）のように横溝部３２ｂ内で第２の吸着部３０を縦溝部３２ａとの交差部位まで移動させる（以下、「横移動ステップＳｔ３」という）。装置本体４をさらにＹ軸方向に移動させる必要があれば、横移動ステップＳｔ１〜Ｓｔ３を繰り返せばよい。Ｙ軸方向への移動が完了すれば、図６（ａ）に示した測定位置の状態に移行し、物体Ａの探知を再開する。
【００５０】
ここにおいて、第１の吸着部２９および第２の吸着部３０は、基準面Ｓに吸着するために吸盤の原理を応用しており、吸着時には基準面Ｓとの間の空間の空気を吸引ポンプで吸引することにより真空状態とし、一方、吸着の解除時には基準面Ｓとの間の空間にポンプで空気を入れるように構成されている。第１の吸着部２９および第２の吸着部３０の別の構成として、粘着性を持つ粘着部を吸着時に基準面Ｓに接触させ、吸着の解除時に粘着部を基準面Ｓから引き離す構成としてもよい。
【００５１】
また、本実施形態の記録手段９は、基準面Ｓにおいて物体Ａを探知した位置に直接印を付けるマーキング機能を有している。つまり記録手段９は、図８（ａ）に示すように一般的なマーキングペン２６を保持する保持部２７と、保持部２７を基準面Ｓに対して垂直に移動させる垂直移動部２８とを有し、物体Ａの探知に同期して、図８（ｂ）のように垂直移動部２８が保持部２７を基準面Ｓ側に移動させることでマーキングペン２６を基準面Ｓに接触させ、物体Ａに対応する位置に印をつけることで判別結果を記録する。なお、記録手段９の保持部２７に保持されるものはマーキングペン２６に限らず、たとえば鉛筆やメカニカルペンシルなどであってもよい。
【００５２】
ところで、物体探知装置は、装置本体４が単位距離を移動する間に電磁波を送受波する回数が多いほど、物体Ａの位置の検出精度（以下、「位置精度」という）が向上することとなる。この位置精度を調節するための手段として、信号処理部７で求めた物体Ａの位置に基づいて最適な位置精度を設定する位置精度設定部１１と、この位置精度設定部１１の出力に従って位置精度を制御する位置精度制御部１２とが設けられている。本実施形態では、アンテナ部３が電磁波を送受波する時間間隔を一定とし、自動移動手段１０が位置精度制御部１２の出力に従って最適な速度で装置本体４を移動させるようにしてある。すなわち、自動移動手段１０の駆動制御部２４は、位置精度制御部１２の出力に従って、たとえば媒質Ｚ中に物体Ａが密に存在している場合は装置本体４の移動速度を下げることで位置精度を高くし、逆に、媒質Ｚ中に物体Ａが疎に存在している場合には装置本体４の移動速度を上げることで位置精度を低くするように、移動速度を調整している。これにより、媒質Ｚ中の物体Ａが疎であれば、探知エリアＢ全域の物体Ａの探知に要する時間を短縮することができる。なお、装置本体４が単位距離移動する間に電磁波を送受波する回数を制御する他の構成として、装置本体４の移動速度を一定にしておいて、アンテナ部３が電磁波を送受波する時間間隔を位置精度制御部１２の出力に従って調節することも考えられる。
【００５３】
また、本実施形態の物体探知装置は、物体Ａの属性を探知の開始の前に物質設定部１３において予め設定することで、物質設定部１３で設定された属性の物体Ａのみを探知の対象とした判別結果が信号処理部７から出力されるように構成されている。この構成により、たとえば鉄筋のみを探知するようにしたり、通電されている電線のみを探知するようにしたりする設定が可能となる。たとえば、鉄筋のみを探知する場合には、上述した物質判断部２０と同様の原理を利用して電磁波を反射した物体Ａの材質を判断するようにしたり、あるいは送信コイルと受信コイルとからなる電磁誘導式の補助センサ（図示せず）を付加し、この補助センサで金属（鉄筋）を探知するようにしたりすることが考えられる。通電されている電線のみを探知する場合には、通電中の電線が生じる誘導磁界を電磁誘導式の補助センサで検出することが考えられる。なお、電線においては一般的に壁等の内部での配置に鉄筋のような規則性がないので、基準面Ｓ上で電線に沿って装置本体４を移動させるようにし、電線の配置を基準面Ｓ上にトレースするように記録手段９にマーキングさせることで、電線の配置を容易に確認可能にするという物体探知装置の使い方も考えられる。さらに、反射波データにより存在が確認された物体Ａについて、上記電磁誘導方式の補助センサの出力を用いて電流が流れているか否かを判別する通電判別手段（図示せず）を設けてもよい。
【００５４】
以下では、本実施形態の物体探知装置を用いて鉄筋コンクリート壁の媒質Ｚ（コンクリート）中に存在する物体Ａ（鉄筋、樹脂配管）を検出する場合の距離算出部１８での処理の一例を示す。
【００５５】
この場合には媒質Ｚがコンクリートであるから、比誘電率設定部１９でコンクリートの比誘電率εγ１を設定することにより、媒質Ｚ中の物体Ａまでの距離を算出可能となる。ここでは、コンクリートの比誘電率εγ１を９（表１参照）として計算する。このとき、サンプリングの時間分解能をたとえば１０ｐｓとした場合の距離分解能は、時間分解能に媒質Ｚ中での電磁波の速度（光速）を乗じることによって求まり、１０〔ｐｓ〕×３×１０８〔ｍ／ｓ〕／（√９）＝１〔ｍｍ〕となる。この距離分解能は物体Ａまでの往復距離に相当するので、物体Ａまでの片道距離に換算すると距離分解能は０．５〔ｍｍ〕となる。さらに、電磁波が送波されてから受波されるまでに要した時間として検出可能な最小値もサンプリングの時間分解能に相当しており、物体Ａを探知可能な最小距離は、上記条件（比誘電率εγ１＝９、サンプリングの時間分解能が１０ｐｓ）下では０．５〔ｍｍ〕となる。したがって、従来の物体探知装置と比較して、非常に近距離の物体Ａまで探知可能となり、不感帯（探知不能な領域）が狭くなる。
【００５６】
また、鉄筋コンクリート壁に埋設されたものに限らず、たとえば石膏ボードやベニヤ板などから構成された中空壁内に存在する物体Ａ（たとえば木製柱、金属製柱、配管など）を探知することも可能である。この場合には、媒質Ｚはコンクリートではなく空気であるので、比誘電率設定部１９で空気の比誘電率εγ１を設定することにより、物体Ａまでの距離を算出可能となる。空気の比誘電率εγ１は１であるから、サンプリングの時間分解能を１０ｐｓとしたときの距離分可能は、１０〔ｐｓ〕×３×１０８〔ｍ／ｓ〕／１＝３〔ｍｍ〕となり、物体Ａまでの片道距離に換算すると１．５〔ｍｍ〕となり、実用上十分の距離分解能となる。
【００５７】
ところで、自動移動手段１０の構成は上記実施形態で示したものに限るものではなく、たとえば図９に示すように装置本体４に４つの車輪３５を駆動手段２３として取り付け、これら４つの車輪３５を基準面Ｓ上で転動させることにより基準面Ｓに沿って装置本体４を移動させる構成としてもよい。ここで、各車輪３５には、基準面Ｓとの接触面（つまり外周面）に吸着手段としての吸引穴３５ａが形成されており、基準面Ｓに接触中の吸引穴３５ａについて空気を吸引ポンプで吸引し真空状態とすることにより、壁面や天井面などを基準面Ｓとする場合でも、装置本体４を基準面Ｓに沿って移動可能としてある。図９の例では、進行方向に対し後輪側となる２つの車輪３５が駆動輪として機能し、前輪側となる２つの車輪３５が、装置本体４の進行方向を変えるための舵取り用として機能する。つまり、直進時には図９（ａ）のように前輪を後輪と同じ向きに向け、転回時には前輪側の車輪３５に連結された操作片３６を操作することで図９（ｂ）のように前輪の舵角を変化させることによって、装置本体４の進行方向を変えることができる。
【００５８】
また、上述した実施形態のように第１の吸着部２９および第２の吸着部３０を具備する駆動手段２３であっても、床面を基準面Ｓとする場合には器体３１に対して着脱可能な車輪３５’（図７参照）を取り付け、車輪３５’を小型モータ３７（図５参照）で回転させることにより装置本体４を滑らかに移動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同上の装置本体の動作を示す説明図である。
【図３】同上の装置本体の動作を示すフローチャートである。
【図４】同上の構成を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図５】同上の駆動手段の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】同上の駆動手段の動作を示す説明図である。
【図７】同上の駆動手段の他の動作を示す説明図である。
【図８】同上の記録手段の構成を示す概略側面図である。
【図９】同上の駆動手段の他の構成例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
３  アンテナ部
４  装置本体
９  記録手段
１０  自動移動手段
１１  位置精度設定部
１２  位置精度制御部
１３  物質設定部
１４  位置認識部
１８  距離算出部
２１  探知エリア設定部
２２  経路生成部
２３  駆動手段
２４  駆動制御部
２５  障害物検出部
２９  第１の吸着部
３０  第２の吸着部
３３  吸着制御部
３４  距離変更部
３５  車輪
Ａ  物体
Ｂ  探知エリア
Ｃ  探知経路
Ｄ  障害物
Ｓ  基準面
【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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