特開 2023-76889 障害検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023076889

(43)【公開日】2023-06-05

(54)【発明の名称】障害検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61H 3/06 20060101AFI20230529BHJP

   A61H 3/00 20060101ALI20230529BHJP

【ＦＩ】

A61H3/06 G

A61H3/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021189910

(22)【出願日】2021-11-24

(71)【出願人】

【識別番号】599133026

【氏名又は名称】株式会社的

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】矢農 正紀

(72)【発明者】

【氏名】寺沢 宏彰

(72)【発明者】

【氏名】ヴー ティエン チン

(72)【発明者】

【氏名】大木 康寛

(72)【発明者】

【氏名】三田 聡

【テーマコード（参考）】

4C046

【Ｆターム（参考）】

4C046AA25

4C046BB12

4C046DD36

4C046EE14

4C046EE33

4C046EE34

(57)【要約】

【課題】障害箇所についての適切な情報をユーザに通知することができる障害検出装置を提供する。
【解決手段】障害検出装置１は、ユーザ１００の左右方向に沿った軸線を有し、かつ軸線を中心とする回転方向Ｄｃに沿って走査するＬｉＤＡＲ２と、ＬｉＤＡＲの検出結果に基づいて、ユーザの前方における障害箇所の有無および種類を検出する障害箇所検出部と、検出された障害箇所の種類を含む当該障害箇所の情報をユーザに対して聴覚または触覚によって通知する通知部と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの左右方向に沿った軸線を有し、かつ前記軸線を中心とする回転方向に沿って走査するＬｉＤＡＲと、
前記ＬｉＤＡＲの検出結果に基づいて、前記ユーザの前方における障害箇所の有無および種類を検出する障害箇所検出部と、
検出された障害箇所の種類を含む当該障害箇所の情報を前記ユーザに対して聴覚または触覚によって通知する通知部と、
を備えたことを特徴とする障害検出装置。

【請求項2】

前記軸線の下方を前記ＬｉＤＡＲが走査したデータに基づいて前記ユーザの足元の地面を示す基準線を算出する基準線検出部と、
前記基準線に基づいて前記ＬｉＤＡＲの走査結果に対して回転角度を補正する補正部と、
を備える請求項１に記載の障害検出装置。

【請求項3】

前記障害箇所検出部は、前記基準線に基づいて前記ユーザの前方の段差の高さを算出し、かつ前記高さに基づいて歩行可能な段差であるかを判定する
請求項２に記載の障害検出装置。

【請求項4】

前記障害箇所検出部は、前記ＬｉＤＡＲが走査する仮想平面に対して前記ユーザの前方に参照窓を設定し、
前記参照窓は、前記ユーザの進行方向に沿った所定の幅、および鉛直方向に沿った所定の高さを有する窓であり、かつ前記基準線よりも下方の領域を含み、
前記障害箇所検出部は、前記ＬｉＤＡＲによる走査結果を前記仮想平面にプロットした場合に前記参照窓に含まれるデータがない場合、前記ユーザの前方に歩行不能な段差があると判定する
請求項２または３に記載の障害検出装置。

【請求項5】

前記通知部は、前記ユーザの前方に歩行可能な段差が検出された場合、前記ユーザから前記歩行可能な段差までの距離に応じて前記ユーザに通知を行い、
前記通知部は、前記ユーザの前方に歩行不能な段差が検出された場合、前記ユーザから前記歩行不能な段差までの距離にかかわらず前記ユーザに通知を行なう
請求項１から４の何れか１項に記載の障害検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、障害検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、視覚障害者に対して障害物を知らせる技術がある。特許文献１には、杖に設けられ、該杖の使用状態において前方を撮像する撮像手段と、杖に設けられ、撮像手段により得られる画像情報に対する画像認識を行って、該杖における使用者の進行方向の人を含む障害物がどの方向にあるかを検出する画像認識手段と、杖に設けられ、該杖から上記方向に対応する方向に向けて、使用者の手に押圧力を加える加圧手段と、杖に設けられ、画像認識手段によって障害物が検出された場合に加圧手段による上記方向に対応する方向に向けた押圧力の発生を行う加圧制御手段と、を備えた視覚障害者用杖が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－５２６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

視覚障害を有するユーザに対して障害箇所についての適切な情報を通知できることが望まれている。例えば、障害箇所の存在だけでなく、障害箇所の種類を通知することができれば、ユーザの利便性が向上する。

【0005】

本発明の目的は、障害箇所についての適切な情報をユーザに通知することができる障害検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の障害検出装置は、ユーザの左右方向に沿った軸線を有し、かつ前記軸線を中心とする回転方向に沿って走査するＬｉＤＡＲと、前記ＬｉＤＡＲの検出結果に基づいて、前記ユーザの前方における障害箇所の有無および種類を検出する障害箇所検出部と、検出された障害箇所の種類を含む当該障害箇所の情報を前記ユーザに対して聴覚または触覚によって通知する通知部と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る障害検出装置は、検出された障害箇所の種類を含む障害箇所の情報をユーザに対して通知する。本発明に係る障害検出装置によれば、障害箇所についての適切な情報をユーザに通知することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る障害検出装置の正面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る障害検出装置の側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る障害検出装置のブロック図である。

【図4】図４は、実施形態のＬｉＤＡＲによる走査を示す図である。

【図5】図５は、仮想平面にプロットされた走査データを示す図である。

【図6】図６は、ユーザの前方の上り階段を示す図である。

【図7】図７は、補正前の走査データを示す図である。

【図8】図８は、傾斜したＬｉＤＡＲを示す図である。

【図9】図９は、検出された基準線を示す図である。

【図10】図１０は、補正後の走査データを示す図である。

【図11】図１１は、下方への段差に対する走査データを示す図である。

【図12】図１２は、ユーザの前方の下り階段を示す図である。

【図13】図１３は、下り階段に対する走査データを示す図である。

【図14】図１４は、上り階段に対する走査データを示す図である。

【図15】図１５は、上方への段差に対する走査データを示す図である。

【図16】図１６は、上方への段差を示す図である。

【図17】図１７は、壁に対する走査データを示す図である。

【図18】図１８は、ユーザの前方の壁を示す図である。

【図19】図１９は、基準点および参照窓を示す図である。

【図20】図２０は、歩行不能な段差を示す図である。

【図21】図２１は、参照窓の最上点を示す図である。

【図22】図２２は、閾値の一例を示す図である。

【図23】図２３は、更新後の参照窓を示す図である。

【図24】図２４は、実施形態に係るコンピュータ装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施形態に係る障害検出装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0010】

［実施形態］
図１から図２４を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、障害検出装置に関する。

【0011】

図１および図２に示すように、実施形態の障害検出装置１は、ユーザ１００の身体に装着される。障害検出装置１は、ユーザ１００に対して前方の障害箇所についての情報を通知する。障害検出装置１は、例えば、視覚障害を有するユーザ１００に対して歩行の障害となる構造物や地形についての情報提供を行なう。

【0012】

図１から図３に示すように、本実施形態の障害検出装置１は、ＬｉＤＡＲ２、コンピュータ装置３、ハーネス４、保持機構５、バッテリ８、および出力装置９を有する。ＬｉＤＡＲ２は、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）装置であり、光を照射する照射部と、光の照射方向を制御する駆動機構と、反射光を受光する受光部と、測距部と、を有する。ＬｉＤＡＲ２は、反射光に基づいて反射物までの距離を測定する測距装置である。

【0013】

本実施形態のＬｉＤＡＲ２は、一つの仮想平面に沿って走査する２Ｄ－ＬｉＤＡＲである。ＬｉＤＡＲ２は、軸線２ｘを有し、軸線２ｘを中心とする回転方向Ｄｃに沿って走査する。すなわち、ＬｉＤＡＲ２は、光の出射方向Ｄｒを軸線２ｘの周りに回転させながら測距を繰り返す。ＬｉＤＡＲ２が出射する光は、例えば、レーザ光である。

【0014】

コンピュータ装置３は、ＬｉＤＡＲ２の測距結果に基づいて障害箇所を検出する機能、およびユーザ１００に対して障害箇所についての情報を通知する機能を有する。コンピュータ装置３は、演算回路、メモリ、通信回路等を有する。コンピュータ装置３は、プログラム可能な汎用のコンピュータによって構成されてもよい。

【0015】

ハーネス４は、ユーザ１００の身体に装着されるベルトである。ハーネス４は、ユーザ１００の腰に装着される胴ベルト４１、および肩に装着される肩ベルト４２を有する。

【0016】

保持機構５は、ＬｉＤＡＲ２およびコンピュータ装置３と、ハーネス４と、を連結する。保持機構５は、ハーネス４に対して固定されており、ハーネス４によって支持される。保持機構５は、ハーネス４に固定された本体５１と、アーム部５２と、を有する。本体５１は、ユーザ１００の腹部に配置される。アーム部５２は、本体５１からユーザ１００の前方に向けて延出している。アーム部５２は、複数のリンク５３と、関節５４とを有する。関節５４は、隣接するリンク５３，５３をつないでおり、かつリンク５３，５３の相対角度を調節する。

【0017】

ＬｉＤＡＲ２およびコンピュータ装置３は、ユーザ１００から見て前方側のリンク５３に固定されている。図１に示すように、ＬｉＤＡＲ２は、軸線２ｘがユーザ１００の左右方向に沿うように保持機構５によって保持される。従って、例示されたＬｉＤＡＲ２は、ユーザ１００の下方、前方、および上方を走査することができる。軸線２ｘは、水平に延在することが好ましい。本実施形態の保持機構５は、ＬｉＤＡＲ２およびコンピュータ装置３を左右方向に並べて保持する。

【0018】

ＬｉＤＡＲ２およびコンピュータ装置３は、ケーブル６によって接続されている。ケーブル６は、例えば、ＵＳＢケーブルである。この場合、ＬｉＤＡＲ２およびコンピュータ装置３は、シリアル通信によってデータを送受信する。ＬｉＤＡＲ２は、ケーブル６を介して供給される電力によって動作する。コンピュータ装置３は、電源ケーブル７を介してバッテリ８（図３参照）と接続されている。電源ケーブル７は、例えば、ＵＳＢケーブルである。

【0019】

図３に示すように、コンピュータ装置３は、シリアル通信部３１、基準線検出部３２、回転角度検出部３３、座標変換部３４、障害箇所検出部３５、通知部３６、および無線通信部３７を有する。

【0020】

シリアル通信部３１は、シリアル通信を行なう通信ユニットである。コンピュータ装置３は、シリアル通信部３１によってＬｉＤＡＲ２との間でデータ通信を行なう。コンピュータ装置３は、シリアル通信によってＬｉＤＡＲ２から走査データを取得する。走査データは、走査結果の検出点データの集合である。一つの検出点データは、出射方向Ｄｒの位相およびこの位相において検出された距離を含む。

【0021】

位相は、回転方向Ｄｃにおける回転角度である。図４に示すように、本実施形態のＬｉＤＡＲ２は、鉛直下方が０°となり、ユーザ１００の前方が９０°となるように保持されている。ＬｉＤＡＲ２は、回転方向Ｄｃに沿って全方向の測距を行ない、走査データを生成する。回転方向Ｄｃに沿ったＬｉＤＡＲ２の角度分解能Δθは、例えば、１°である。この場合の走査データは、０°から３５９°まで、３６０個の検出点データを含む。

【0022】

図５には、走査データの一例が示されている。図５の走査データは、ＬｉＤＡＲ２が走査する仮想平面ＰＬに対してプロットされている。仮想平面ＰＬは、ＬｉＤＡＲ２の軸線２ｘと直交する面である。プロットされた各点は、回転方向Ｄｃの位相と、その位相に対する距離データとの関係を示している。図５では、半径４ｍの円内に走査データがプロットされている。なお、ユーザ１００よりも後方の測距データについては、障害箇所の検出対象外であるため、プロットが省略されている。

【0023】

図５の走査データは、図６に示す前方の上り階段Ｓｕを走査して得られたデータである。上り階段Ｓｕは、複数の踏面Ｔｒを有する。図５に示す走査データは、ユーザ１００の足元の地面に対応する点群Ｇ１と、階段Ｓｕに対応する点群ＧＵとを含む。

【0024】

基準線検出部３２は、走査データに基づいて基準線Ｒｆを検出する。図４に示すように、基準線Ｒｆは、ユーザ１００の足元の地面Ｇｓを示す線である。基準線検出部３２は、軸線２ｘの下方をＬｉＤＡＲ２が走査したデータから基準線Ｒｆを検出する。図７は、基準線Ｒｆの検出方法について説明する図である。基準線検出部３２は、軸線２ｘの下方を走査したデータ（以下、単に「地面データ」と称する。）Ｇ０に基づいて基準線Ｒｆを検出する。地面データＧ０は、例えば、軸線２ｘの真下よりもわずかに前方を走査したデータである。地面データＧ０は、典型的には、足元の地面に対応する点群Ｇ１の一部である。地面データＧ０は、例えば、予め定められた角度範囲の点群である。

【0025】

本実施形態の基準線Ｒｆは、回転角度の補正に用いられる。図７に示す位相データでは、点群Ｇ１がやや前下がりの線を描いている。これは、例えば、図８に示すようにＬｉＤＡＲ２の０°の方向が鉛直方向Ｚに対して傾斜した場合に発生する。本実施形態の障害検出装置１は、以下に説明するように、傾斜を補正した補正後データを生成し、補正後データに基づいて障害箇所を検出する。

【0026】

図９には、基準線検出部３２によって検出された基準線Ｒｆが示されている。基準線検出部３２は、例えば、地面データＧ０に対する最小二乗法またはＲＡＮＳＡＣ（Random sample consensus）により基準線Ｒｆを算出する。基準線Ｒｆは、地面データＧ０を代表する直線であり、ユーザ１００の足元の地面Ｇｓに対応している。回転角度検出部３３は、基準線Ｒｆの傾斜角度αを検出する。傾斜角度αは、図９に示すように、９０°の方向に対する基準線Ｒｆの傾斜角度である。

【0027】

座標変換部３４は、検出された傾斜角度αに基づいて走査データの座標変換を行なう。図１０には、座標変換後の走査データが示されている。座標変換部３４が行なう座標変換は、変換後の地面データＧ０に対応する基準線Ｒｆが９０°の方向と平行になるような変換である。座標変換部３４は、傾斜角度αの分だけ走査データを時計回り又は反時計回りに回転させる。

【0028】

障害箇所検出部３５は、ユーザ１００の前方の障害箇所を検出する。障害箇所は、典型的にはユーザ１００の前方の段差である。段差は、階段のような歩行可能な段差だけでなく、歩行不能な段差も含む。障害箇所検出部３５は、ユーザ１００の前方の壁を障害箇所として検出することができる。

【0029】

ここで、各種の障害箇所に対する実際の走査データの例について説明する。図１１には、図４のようにユーザ１００の前方に下方への一段の段差Ｃｄがある場合の走査データがプロットされている。走査データは、足元の地面に対応する点群Ｇ１、および下方の点群ＧＤを有する。下方の点群ＧＤは、足元の地面Ｇｓよりも下方の面に対応する点群である。

【0030】

図１２には、下り階段Ｓｄが示されており、図１３には、下り階段Ｓｄを走査した走査データがプロットされている。走査データは、足元の地面に対応する点群Ｇ１、および下方の点群ＧＤを有する。下方の点群ＧＤは、複数の点群ＧＤｉ（ｉ＝１，２，３，…）を含む。一つの点群ＧＤｉは、下り階段Ｓｄの一つの踏面Ｔｒに対応する。

【0031】

図１４には、上り階段Ｓｕを走査した走査データがプロットされている。走査データは、足元の地面に対応する点群Ｇ１、および上方の点群ＧＵを有する。上方の点群ＧＵは、足元の地面Ｇｓよりも上方の面に対応する点群である。上方の点群ＧＵは、複数の点群ＧＵｊ（ｊ＝１，２，３，…）を含む。一つの点群ＧＵｊは、上り階段Ｓｕの一つの踏面Ｔｒに対応する。

【0032】

図１５には、図１６のようにユーザ１００の前方に上方への一段の段差Ｃｕがある場合の走査データがプロットされている。走査データは、足元の地面に対応する点群Ｇ１、および上方の点群ＧＵを有する。

【0033】

図１７には、図１８のようにユーザ１００の前方に壁面Ｗｓがある場合の走査データがプロットされている。走査データは、足元の地面に対応する点群Ｇ１、および壁面の点群ＧＷを有する。壁面の点群ＧＷは、鉛直方向に延在している。

【0034】

障害箇所検出部３５は、走査データに基づいて、ユーザ１００の前方の障害箇所を検出する。本実施形態の障害箇所検出部３５は、ＬｉＤＡＲ２の傾斜を補正した補正後の走査データに基づいて障害箇所を検出する。図１９に示すように、障害箇所検出部３５は、参照窓Ｗｎを設定する。参照窓Ｗｎは、ＬｉＤＡＲ２が走査する仮想平面ＰＬに対して設定される窓である。参照窓Ｗｎの位置は、軸線２ｘよりも前方の位置、すなわちユーザ１００の前方の位置である。

【0035】

障害箇所検出部３５は、基準点Ｐｓを選択し、基準点Ｐｓに対して参照窓Ｗｎを設定する。基準点Ｐｓは、走査データに含まれる検出点データの一つである。障害箇所検出部３５が最初に選択する基準点Ｐｓは、ユーザ１００から見て前方の点であって、かつユーザ１００の足元の点である。最初に選択される基準点Ｐｓは、地面データＧ０に含まれる検出点データであってもよい。

【0036】

例示された参照窓Ｗｎの形状は、縦に細長い矩形である。参照窓Ｗｎは、ユーザ１００の進行方向に沿った幅Ｗｘ、および鉛直方向に沿った高さＷｚを有する。参照窓Ｗｎの幅Ｗｘは、例えば、成人の平均的な足長よりも狭い。本実施形態の幅Ｗｘは、例えば、２０ｃｍである。

【0037】

参照窓Ｗｎの高さＷｚは、参照窓Ｗｎが検出すべき上方の点群ＰＵおよび下方の点群ＰＤの両方を含むことができるように適宜定められる。高さＷｚは、例えば、参照窓Ｗｎが上り階段Ｓｕの複数の点群ＧＵｊ（ｊ＝１，２，３，…）を含むことができ、かつ下り階段Ｓｄの複数の点群ＧＤｉ（ｉ＝１，２，３，…）を含むことができるように定められる。高さＷｚは、成人の平均的な身長とされてもよく、平均的な身長よりも大きな値とされてもよい。

【0038】

図１９に示すように、参照窓Ｗｎは、基準線Ｒｆよりも上方の領域Ｗｎｕ、および基準線Ｒｆよりも下方の領域Ｗｎｄを有する。上方の領域Ｗｎｕの高さは、階段の一段あたりの平均的な高さよりも大きい。同様に、下方の領域Ｗｎｄの高さは、階段の一段あたりの平均的な高さよりも大きい。参照窓Ｗｎの位置は、基準点Ｐｓの近傍であって、かつ基準点Ｐｓよりも前方の位置である。

【0039】

障害箇所検出部３５は、基準点Ｐｓに対して参照窓Ｗｎを設定すると、この参照窓Ｗｎに検出点データが存在するかを判定する。参照窓Ｗｎに検出点データが存在しない状況としては、例えば、参照窓Ｗｎに対応する実空間に反射物が存在しないことが考えられる。図２０には、参照窓Ｗｎに対応する実空間の領域Ｒｓが示されている。ユーザ１００の前方に歩行不能な高さの下方への段差Ｃｄが存在する場合、参照窓Ｗｎには検出点データが存在しなくなる。障害箇所検出部３５は、参照窓Ｗｎに検出点データが存在しない場合、参照窓Ｗｎの位置に歩行不能な段差があると判定する。

【0040】

障害箇所検出部３５は、参照窓Ｗｎに検出点データが存在する場合、最上点Ｐｔを決定する。図２１に示す参照窓Ｗｎは、三つの検出点データを含む。最上点Ｐｔは、複数の検出点データのうち、最も上方に位置する検出点データである。最上点Ｐｔは、ユーザ１００が参照窓Ｗｎの位置で足を下ろした場合に、ユーザ１００の足の裏に最初に接触する点である。

【0041】

障害箇所検出部３５は、基準線Ｒｆに対する最上点Ｐｔの鉛直距離ＬＺを算出する。最上点Ｐｔの位置が基準線Ｒｆよりも上方である場合、鉛直距離ＬＺが正の値となる。一方、最上点Ｐｔの位置が基準線Ｒｆよりも下方である場合、鉛直距離ＬＺが負の値となる。

【0042】

障害箇所検出部３５は、鉛直距離ＬＺに基づいて、参照窓Ｗｎの位置に段差が存在するかを判定する。図２２には、鉛直距離ＬＺの閾値の一例が示されている。本実施形態の障害箇所検出部３５は、鉛直距離ＬＺの値が－２５ｃｍ以下である場合、参照窓Ｗｎの位置に歩行不能な下方への段差があると判定する。障害箇所検出部３５は、鉛直距離ＬＺの値が－１０ｃｍ以下であり、かつ－２５ｃｍよりも大きい場合、参照窓Ｗｎの位置に歩行可能な下方への段差があると判定する。

【0043】

障害箇所検出部３５は、鉛直距離ＬＺの値が１５ｃｍ以上であり、かつ３０ｃｍ未満である場合、参照窓Ｗｎの位置に歩行可能な上方への段差があると判定する。障害箇所検出部３５は、鉛直距離ＬＺの値が３０ｃｍ以上であり、かつ５０ｃｍ未満である場合、参照窓Ｗｎの位置に歩行不能な上方への段差があると判定する。障害箇所検出部３５は、鉛直距離ＬＺの値が５０ｃｍ以上である場合、参照窓Ｗｎの位置に壁があると判定する。

【0044】

障害箇所検出部３５は、鉛直距離ＬＺの値が－１０ｃｍよりも大きく、かつ１５ｃｍよりも小さい場合、参照窓Ｗｎの位置に段差および壁の何れも無いと判定する。

【0045】

また、障害箇所検出部３５は、基準点Ｐｓと最上点Ｐｔとの高低差ΔＺを算出する。高低差ΔＺは、参照窓Ｗｎの位置に存在する面の凹凸や傾斜の程度を示すと考えられる。高低差ΔＺの値が小さい場合、参照窓Ｗｎの位置には、ユーザ１００が安定して足を置ける面が存在すると推定できる。一方、高低差ΔＺの値が大きい場合、参照窓Ｗｎの位置には安全な歩行に影響する凹凸や傾斜が存在すると推定できる。

【0046】

障害箇所検出部３５は、参照窓Ｗｎにおいて障害箇所が検出されなかった場合、基準点Ｐｓおよび参照窓Ｗｎを更新する。図２３には、更新後の基準点Ｐｓおよび参照窓Ｗｎが示されている。図２３において、破線で描かれた矩形は前回の参照窓である。更新後の基準点Ｐｓは、前回の参照窓における最上点Ｐｔである。参照窓Ｗｎは、更新後の基準点Ｐｓに対して設定される。更新後の参照窓Ｗｎの一部は、前回の参照窓と重なっていてもよい。

【0047】

障害箇所検出部３５は、更新後の参照窓Ｗｎに対して、最上点Ｐｔの決定、障害箇所の有無の判定、および凹凸についての判定を行なう。障害箇所が検出されない場合、障害箇所検出部３５は、決定された最上点Ｐｔを次の基準点Ｐｓとして、新たな参照窓Ｗｎを設定する。このように、障害箇所検出部３５は、障害箇所を検出するまで、ユーザ１００の近傍から前方に向けて参照窓Ｗｎを移動させて障害箇所の有無を判定していく。

【0048】

通知部３６は、障害箇所についての情報をユーザ１００に通知する。本実施形態の通知部３６は、聴覚または触覚によってユーザ１００への通知を実行する。聴覚による通知は、例えば、障害検出装置１が有する出力装置９によってなされる。聴覚を利用する出力装置９は、例えば、スピーカ、ヘッドフォン、イヤフォン等である。この場合、コンピュータ装置３は、無線通信部３７を介して出力装置９と無線通信を行なってもよい。無線通信は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信である。触覚による通知は、例えば、障害検出装置１が有する出力装置９によってなされる。触覚を利用する出力装置９は、例えば、バイブレーション装置である。コンピュータ装置３は、無線通信部３７を介して出力装置９と無線通信を行なってもよい。

【0049】

聴覚または触覚による通知は、図３に示す外部装置１０によってなされてもよい。障害検出装置１は、無線通信部３７を介して外部装置１０との間で無線通信を行なう。外部装置１０は、例えば、無線通信の機能を備えた携帯端末である。外部装置１０は、スマートフォンであってもよい。外部装置１０は、汎用のヘッドフォンやイヤフォンであってもよい。外部装置１０は、音声や振動によってユーザ１００に対して障害箇所についての情報を提供することができる。外部装置１０が携帯端末である場合、コンピュータ装置３と連携して動作するアプリケーションプログラムを有していることが好ましい。

【0050】

図２４を参照して、本実施形態のコンピュータ装置３の動作について説明する。ステップＳ１０において、コンピュータ装置３は、シリアル通信部３１によってＬｉＤＡＲ２から一周期分の走査データを取得する。コンピュータ装置３が一周期分の走査データを取得してから、次に走査データを取得するまでの間隔は、例えば、５００ｍｓｅｃである。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ２０に進む。

【0051】

ステップＳ２０において、コンピュータ装置３は、基準線検出部３２、回転角度検出部３３、および座標変換部３４によって走査データの回転角度を補正する。このときに、基準線検出部３２は、基準線Ｒｆを検出する。回転角度検出部３３は、基準線Ｒｆの傾斜角度αを算出する。座標変換部３４は、傾斜角度αを打ち消すように走査データの回転角度を補正する。補正後の基準線Ｒｆは、水平に延在する。ステップＳ２０が実行されると、ステップＳ３０に進む。

【0052】

ステップＳ３０において、障害箇所検出部３５は、基準点Ｐｓを設定する。ステップＳ３０が実行されると、ステップＳ４０に進む。

【0053】

ステップＳ４０において、障害箇所検出部３５は、現在の基準点Ｐｓに対して参照窓Ｗｎを設定する。ステップＳ４０が実行されると、ステップＳ５０に進む。

【0054】

ステップＳ５０において、障害箇所検出部３５は、参照窓Ｗｎに検出点データが存在するか否かを判定する。ステップＳ５０の判定の結果、検出点データが存在するとして肯定判定された場合にはステップＳ６０に進み、否定判定された場合にはステップＳ１１０に進む。

【0055】

ステップＳ６０において、障害箇所検出部３５は、参照窓Ｗｎの検出点データから最上点Ｐｔを決定する。ステップＳ６０が実行されると、ステップＳ７０に進む。

【0056】

ステップＳ７０において、障害箇所検出部３５は、基準線Ｒｆおよび最上点Ｐｔに基づいて鉛直距離ＬＺを算出する。ステップＳ７０が実行されると、ステップＳ８０に進む。

【0057】

ステップＳ８０において、障害箇所検出部３５は、基準点Ｐｓおよび最上点Ｐｔに基づいて高低差ΔＺを算出する。ステップＳ８０が実行されると、ステップＳ９０に進む。

【0058】

ステップＳ９０において、障害箇所検出部３５は、参照窓Ｗｎに障害箇所が存在するか否かを判定する。障害箇所検出部３５は、例えば、ステップＳ７０で算出された鉛直距離ＬＺおよびステップＳ８０で算出された高低差ΔＺに基づいて参照窓Ｗｎに障害箇所が存在するか判定する。障害箇所検出部３５は、障害箇所が存在する場合、障害箇所の種類および障害箇所までの距離をメモリに記憶する。ステップＳ９０の判定の結果、障害箇所が存在すると肯定判定された場合にはステップＳ１００に進み、否定判定された場合にはステップＳ３０に移行する。

【0059】

ステップＳ１００において、障害箇所検出部３５は、検出された障害箇所がユーザ１００に接近しているかを判定する。障害箇所検出部３５は、まず、ステップＳ９０を前回実行したときに障害箇所が検出されたかを判定する。障害箇所が検出されていない場合、ステップＳ１００で否定判定される。

【0060】

障害箇所検出部３５は、障害箇所が検出されていた場合、ステップＳ９０で検出された障害箇所の種類と、前回検出された障害箇所の種類とが同一であるかを判定する。障害箇所検出部３５は、障害箇所の種類が同一であった場合、障害箇所までの距離の変化量を算出する。障害箇所検出部３５は、障害箇所までの距離が減少している場合、障害箇所がユーザ１００に接近していると判定する。一方、障害箇所検出部３５は、障害箇所の種類が異なっている場合や、障害箇所までの距離が減少していない場合には障害箇所がユーザ１００に接近していないと判定する。ステップＳ１００の判定の結果、障害箇所がユーザ１００に接近していると肯定判定された場合にはステップＳ１１０に進み、否定判定された場合にはステップＳ３０に移行する。

【0061】

ステップＳ１１０において、コンピュータ装置３は、障害箇所についての情報を通知部３６によってユーザ１００に通知する。コンピュータ装置３は、検出された障害箇所の種類、および障害箇所までの距離をユーザ１００に通知する。障害箇所の種類は、例えば、歩行可能な上方への段差、歩行不能な上方への段差、歩行可能な下方への段差、歩行不能な下方への段差、および壁、の五種類である。歩行可能な段差は、階段だけでなく、一段の段差も含む。障害箇所までの距離は、例えば、ユーザ１００の現在位置から障害箇所が検出された参照窓Ｗｎまでの水平方向の距離である。障害箇所の情報は、聴覚および触覚の少なくとも一方によってユーザ１００に伝達される。

【0062】

ユーザ１００への通知が聴覚によって行なわれる場合、障害箇所の種類および距離は、例えば、音声によって表現される。ユーザ１００への通知が触覚によって行なわれる場合、障害箇所の種類および距離は、例えば、振動パターンや振動の継続時間によって表現される。ステップＳ１１０が実行されると、本制御フローは終了する。

【0063】

本実施形態の障害検出装置１は、参照窓Ｗｎに検出点データが存在しない（ステップＳ５０－Ｎｏ）場合、ステップＳ１１０でユーザ１００に通知を行なう。よって、歩行不能な下方への段差が存在する、または存在する可能性が高い場合に、即座にユーザ１００に注意を促すことができる。よって、障害検出装置１は、ユーザ１００が危険箇所へ近づいてしまうことを未然に抑制することができる。

【0064】

なお、コンピュータ装置３は、障害箇所が接近しているか否かにかかわらず、障害箇所までの距離が閾値以下である場合にユーザ１００に通知をしてもよい。このような通知がなされる状況として、例えば、障害箇所の直前になって障害箇所が初めて検出される状況が挙げられる。コンピュータ装置３は、障害箇所までの距離が閾値以下である場合、即座にユーザ１００に通知を行なう。このような通知をすることで、障害箇所についての情報を適切なタイミングでユーザ１００に提供することが可能となる。閾値は、例えば、１５０ｃｍであってもよい。

【0065】

コンピュータ装置３は、障害箇所についての情報として、段差の高さをユーザ１００に通知してもよい。コンピュータ装置３は、例えば、ステップＳ７０で算出された鉛直距離ＬＺをユーザ１００に通知する。

【0066】

以上説明したように、本実施形態の障害検出装置１は、ＬｉＤＡＲ２と、障害箇所検出部３５と、通知部３６と、を有する。ＬｉＤＡＲ２は、ユーザ１００の左右方向に沿った軸線２ｘを有し、かつ軸線２ｘを中心とする回転方向Ｄｃに沿って走査する。障害箇所検出部３５は、ＬｉＤＡＲ２の検出結果に基づいて、ユーザ１００の前方における障害箇所の有無および種類を検出する。通知部３６は、検出された障害箇所の種類を含む当該障害箇所の情報をユーザ１００に対して聴覚または触覚によって通知する。

【0067】

本実施形態の障害検出装置１は、障害箇所の種類を含む当該障害箇所の情報をユーザ１００に通知する。よって、障害検出装置１は、ユーザ１００に対して障害箇所についての適切な情報を提供することができる。

【0068】

本実施形態の障害検出装置１は、基準線検出部３２と、補正部と、を有する。基準線検出部３２は、軸線２ｘの下方をＬｉＤＡＲ２が走査したデータに基づいてユーザ１００の足元の地面を示す基準線Ｒｆを算出する。補正部は、基準線Ｒｆに基づいてＬｉＤＡＲ２の走査結果に対して回転角度を補正する。本実施形態では、回転角度検出部３３および座標変換部３４が補正部として機能する。走査データに対する回転角度の補正がなされることにより、障害箇所検出部３５における演算処理の負荷が軽減される。

【0069】

本実施形態の障害箇所検出部３５は、基準線Ｒｆに基づいてユーザ１００の前方の段差の高さを算出し、かつ高さに基づいて歩行可能な段差であるかを判定する。障害箇所検出部３５は、前方の段差の高さに基づいて、段差の種類を判定することができる。

【0070】

本実施形態の障害箇所検出部３５は、ＬｉＤＡＲ２が走査する仮想平面ＰＬに対してユーザ１００の前方に参照窓Ｗｎを設定する。参照窓Ｗｎは、ユーザ１００の進行方向に沿った所定の幅Ｗｘ、および鉛直方向に沿った所定の高さＷｚを有する窓である。参照窓Ｗｎは、基準線Ｒｆよりも下方の領域Ｗｎｄを含む。障害箇所検出部３５は、ＬｉＤＡＲ２による走査結果を仮想平面ＰＬにプロットした場合に参照窓Ｗｎに含まれるデータがない場合、ユーザ１００の前方に歩行不能な段差があると判定する。このような判定により、ユーザ１００が段差に接近しすぎる前にユーザ１００に段差についての注意喚起を行なうことができる。

【0071】

本実施形態の通知部３６は、ユーザ１００の前方に歩行可能な段差が検出された場合、ユーザ１００から歩行可能な段差までの距離に応じてユーザ１００に通知を行なう。例えば、通知部３６は、障害箇所が接近している（ステップＳ１００－Ｙｅｓ）場合にユーザ１００に対して通知を行なう。一方、通知部３６は、ユーザ１００の前方に歩行不能な段差が検出された場合、ユーザ１００から歩行不能な段差までの距離にかかわらずユーザ１００に通知を行なう。例えば、通知部３６は、参照窓Ｗｎに検出点データが存在しない（ステップＳ５０－Ｎｏ）場合に距離にかかわらずステップＳ１１０でユーザ１００に通知を行なう。よって、本実施形態の障害検出装置１は、ユーザ１００に対して障害箇所についての適切な情報提供を行なうことができる。

【0072】

［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。ユーザ１００に対するＬｉＤＡＲ２の配置や固定方法は、実施形態で例示された配置や固定方法には限定されない。例えば、ＬｉＤＡＲ２は、ユーザ１００の胸部や肩に配置されてもよい。コンピュータ装置３は、ＬｉＤＡＲ２の走査データに対する回転角度の補正を行なわなくてもよい。

【0073】

参照窓Ｗｎの形状や大きさは、実施形態で例示された形状および大きさには限定されない。例えば、参照窓Ｗｎの形状は、矩形以外の形状とされてもよい。

【0074】

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

【符号の説明】

【0075】

１ 障害検出装置
２：ＬｉＤＡＲ、 ３：コンピュータ装置、 ４：ハーネス、 ５：保持機構
６：ケーブル、 ７：電源ケーブル、 ８：バッテリ、 ９：出力装置
３１：シリアル通信部、 ３２：基準線検出部、 ３３：回転角度検出部
３４：座標変換部、 ３５：障害箇所検出部、 ３６：通知部、 ３７：無線通信部
１００：ユーザ
Ｃｕ：上方への一段の段差、 Ｃｄ：下方への一段の段差
Ｄｃ：回転方向、 Ｄｒ：出射方向
Ｇｓ：地面
Ｇ０：地面データ、 Ｇ１：足元の地面に対応する点群
ＧＵ：上方の点群、 ＧＤ：下方の点群、 ＧＷ：壁面の点群
ＬＺ：鉛直距離
ＰＬ：仮想平面、 Ｒｆ：基準線
Ｓｕ：上り階段、 Ｓｄ：下り階段、 Ｔｒ：踏面
Ｗｓ：壁面、 Ｗｎ：参照窓
ΔＺ：高低差
α：傾斜角度、 Δθ：角度分解能

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】