特開 2024-172547 超音波センサアレイ駆動制御装置、超音波センサアレイ駆動制御方法、及び移動体

(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】P2024172547

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】超音波センサアレイ駆動制御装置、超音波センサアレイ駆動制御方法、及び移動体

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/52 20060101AFI20241205BHJP

   G01S 7/537 20060101ALI20241205BHJP

   G01S 15/931 20200101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

G01S7/52 E

G01S7/537

G01S15/931

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090335

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】磯部 直希

(72)【発明者】

【氏名】青木 大輔

【テーマコード（参考）】

5J083

【Ｆターム（参考）】

5J083AA02

5J083AB13

5J083AB14

5J083AC06

5J083AC17

5J083AD04

5J083BA11

5J083CA01

5J083CA12

5J083CB01

(57)【要約】

【課題】互いの音波が相殺されることによる障害物がないとの誤判定を回避することができる超音波センサアレイ駆動制御装置、超音波センサアレイ駆動制御方法、及び移動体を得る。
【解決手段】超音波センサ駆動制御装置３０は、各々独立に制御可能な超音波センサ２２を複数備える超音波センサアレイ２０を駆動制御する。超音波センサ駆動制御装置３０は、１つの超音波センサ２２を駆動制御する単個制御と、少なくとも２つ以上の超音波センサ２２を駆動制御するアレイ制御とを行う駆動制御部３２を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々独立に制御可能な超音波センサを複数備える超音波センサアレイを駆動制御する駆動制御装置であって、
１つの前記超音波センサを駆動制御する単個制御と、少なくとも２つ以上の前記超音波センサを駆動制御するアレイ制御とを行う駆動制御部を含む超音波センサアレイ駆動制御装置。

【請求項2】

前記駆動制御部は、前記アレイ制御を行う際に、全ての前記超音波センサを駆動制御する請求項１に記載の超音波センサアレイ駆動制御装置。

【請求項3】

前記駆動制御部は、前記単個制御を行った後に前記アレイ制御を行う請求項１に記載の超音波センサアレイ駆動制御装置。

【請求項4】

前記アレイ制御は、前記超音波センサアレイの指向可能範囲内において、所定角度で掃引を行う請求項１に記載の超音波センサアレイ駆動制御装置。

【請求項5】

前記超音波センサアレイは移動体に搭載されており、
前記駆動制御部は、前記移動体の動作中に、前記単個制御及び前記アレイ制御を行う請求項１に記載の超音波センサアレイ駆動制御装置。

【請求項6】

前記超音波センサアレイは移動体に搭載されており、
前記駆動制御部は、前記超音波センサアレイによる障害物の検出結果に基づいて前記移動体の進行方向を決定する請求項１に記載の超音波センサアレイ駆動制御装置。

【請求項7】

各々独立に制御可能な超音波センサを複数備える超音波センサアレイを駆動制御する駆動制御方法であって、
１つの前記超音波センサを駆動制御する単個制御と、少なくとも２つ以上の前記超音波センサを駆動制御するアレイ制御とを行う超音波センサアレイ駆動制御方法。

【請求項8】

請求項７に記載の超音波センサアレイ駆動制御方法によって駆動制御される超音波センサアレイが搭載された移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波センサアレイ駆動制御装置、超音波センサアレイ駆動制御方法、及び移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、移動体の動作を妨げる物体を検出する処理において誤検出を抑制する制御方法が開示されている。特許文献１に記載の発明は、複数のセンサが互いに異なる方向を向くように取り付けられた移動体において、移動体の動作種別や周辺環境に応じて、複数のセンサから稼働対象となるセンサを決定している。すなわち、稼働センサ以外の超音波センサは超音波を送信しないので、稼動していない超音波センサによる妨害波の発生を抑止し、稼働センサ、または他の移動体の備える超音波センサによる測距結果に基づく物体の検出精度を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１１３１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方、図９に示されるように、例えば同じ超音波センサ２２２を用いて障害物を検知する２台のロボット２００Ａ、２００Ｂがあり、これら２台のロボット２００Ａ、２００Ｂが正面で向かい合わせとなった場合、互いの発する音波Ｕは同一方向に発射される。すると、図１０に示されるように、互いの発する音波Ｕ同士で打ち消されて反射波がなくなり障害物を検知できなくなる場合がある。上記特許文献１に記載の制御方法は、このような互いの音波Ｕが相殺される場合における制御方法については開示していない。

【0005】

本発明は、上記事実を考慮して、互いの音波が相殺されることによる障害物がないとの誤判定を回避することができる超音波センサアレイ駆動制御装置、超音波センサアレイ駆動制御方法、及び移動体を得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置は、各々独立に制御可能な超音波センサを複数備える超音波センサアレイを駆動制御する駆動制御装置であって、１つの前記超音波センサを駆動制御する単個制御と、少なくとも２つ以上の前記超音波センサを駆動制御するアレイ制御とを行う駆動制御部を含む。

【0007】

本発明の第１の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置では、各々独立に制御可能な超音波センサを複数備える超音波センサアレイにおいて、１つの超音波センサを駆動制御する単個制御と、少なくとも２つ以上の超音波センサを駆動制御するアレイ制御とを行っている。そのため、障害物が存在する場合に、複数の超音波センサが互いに発する音波同士で打ち消されて反射波がなくなった場合でも、単個制御又はアレイ制御の何れかで反射波を検知することができる。これにより、互いの音波が相殺されることによる障害物がないとの誤判定を回避することができるので、障害物への衝突を回避することができる。

【0008】

本発明の第２の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置は、第１の態様の構成において、前記駆動制御部は、前記アレイ制御を行う際に、全ての前記超音波センサを駆動制御する。

【0009】

本発明の第２の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置では、アレイ制御を行う際に、全ての超音波センサを駆動制御しているので、超音波センサアレイの検出性能をより適切に活用することができる。

【0010】

本発明の第３の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置は、第１の態様又は第２の態様の構成において、前記駆動制御部は、前記単個制御を行った後に前記アレイ制御を行う。

【0011】

本発明の第３の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置では、単個制御を行った後でアレイ制御が行われるので、アレイ制御と比較して障害物の検出速度が速い単個制御が先に行われることとなる。そのため、障害物をより速く検出することができる。また、単個制御と比較して指向性の鋭いアレイ制御を単個制御の後に行うことにより、単個制御で障害物が検出されなかった場合に、方向を変えて障害物を検出することができるので、障害物の検出精度を向上させることができる。

【0012】

本発明の第４の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置は、第１の態様～第３の態様の何れかの構成において、前記アレイ制御は、前記超音波センサアレイの指向可能範囲内において、所定角度で掃引を行う。

【0013】

本発明の第４の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置では、アレイ制御を行う際に、超音波センサアレイの指向可能範囲内において所定角度で掃引を行っているので、複数の方向の障害物を検出することができる。これにより、障害物の検出精度をより向上させることができる。

【0014】

本発明の第５の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置は、第１の態様～第４の態様の何れかの構成において、前記超音波センサアレイは移動体に搭載されており、前記駆動制御部は、前記移動体の動作中に、前記単個制御及び前記アレイ制御を行う。

【0015】

本発明の第５の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置では、超音波センサアレイは移動体に搭載されており、移動体の動作中に単個制御及びアレイ制御が行われるので、移動体の動作中に、互いの音波が相殺されることによる障害物がないとの誤判定を回避することができ、障害物への衝突を回避することができる。

【0016】

本発明の第６の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置は、第１の態様～第５の態様の何れかの構成において、前記超音波センサアレイは移動体に搭載されており、前記駆動制御部は、前記超音波センサアレイによる障害物の検出結果に基づいて前記移動体の進行方向を決定する。

【0017】

本発明の第６の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置は、超音波センサアレイは移動体に搭載されており、超音波センサアレイによる障害物の検出結果に基づいて移動体の進行方向が決定されるので、障害物への衝突を回避することができる。

【0018】

本発明の第７の態様の超音波センサアレイ駆動制御方法は、各々独立に制御可能な超音波センサを複数備える超音波センサアレイを駆動制御する駆動制御方法であって、１つの前記超音波センサを駆動制御する単個制御と、少なくとも２つ以上の前記超音波センサを駆動制御するアレイ制御とを行う。

【0019】

本発明の第７の態様の超音波センサアレイ駆動制御方法によれば、上記第１の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置と同様の効果を得ることができる。

【0020】

本発明の第８の態様の移動体は、上記第７の態様の超音波センサアレイ駆動制御方法によって駆動制御される超音波センサアレイが搭載されている。

【0021】

本発明の第８の態様の移動体によれば、上記第７の態様の超音波センサアレイ駆動制御方法と同様に、上記第１の態様の超音波センサアレイ駆動制御装置と同様の効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0022】

以上説明したように、本発明の超音波センサアレイ駆動制御装置、超音波センサアレイ駆動制御方法、及び移動体によれば、互いの音波が相殺されることによる障害物がないとの誤判定を回避することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る移動体の構成を模式的に示す構成図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る超音波センサアレイ駆動制御装置を含む超音波センサシステムの構成を模式的に示す構成図である。

【図3】単個制御時における超音波センサによる音波の発生を模式的に示す模式図である。

【図4】アレイ制御時における超音波センサによる音波の発生を模式的に示す模式図である。

【図5】駆動制御装置の駆動制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図6】駆動制御装置の衝突回避処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図7】単個制御時に障害物が検出された際の移動体の動きを説明する説明図である。

【図8】アレイ制御時に障害物が検出された際の移動体の動きを説明する説明図である。

【図9】２台の移動体が正面で向き合った場合の従来の音波の発生状態を説明する説明図である。

【図10】２台の移動体が正面で向き合った場合の従来の受信波の状態を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１～図４を用いて本発明の一実施形態に係る超音波センサアレイ駆動制御装置としての駆動制御装置３０を含む超音波センサシステム１０について説明する。本実施形態の超音波センサシステム１０は、超音波からなる送信波と、送信波が物体に反射して返ってくる反射波との時間間隔に基づいて音速から距離を測距するＴｏＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）の技術を利用している。本実施形態の超音波センサシステム１０の超音波センサアレイ２０に搭載される超音波センサ２２は、一例として、シリコン等を加工して微細な素子を形成する微細加工技術（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を使用して形成される。

【0025】

図１は本発明の一実施形態に係る移動体１００の構成を模式的に示す構成図、図２は本発明の一実施形態に係る駆動制御装置３０を含む超音波センサシステム１０の構成を模式的に示す構成図である。図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る駆動制御装置３０を含む超音波センサシステム１０は、移動体１００に搭載されている。移動体１００は、例えば自立走行可能に構成されており、一例としてお掃除ロボット、配膳を行う人型ロボット、及びペット型ロボット等とすることができる。移動体１００は、駆動部（図示省略）を備えており、この駆動部は、後述する駆動制御部３２によって駆動制御される。

【0026】

図２に示されるように、本実施形態の超音波センサシステム１０は、超音波センサアレイ２０と駆動制御装置３０とを備えている。超音波センサアレイ２０は、複数の超音波センサ２２を備えており、複数の超音波センサ２２は、一次元アレイまたは二次元アレイを形成するように配列されている。複数の超音波センサ２２は、各々入力される制御信号に基づいて超音波としての送信波４０を発生する振動体（図示省略）を備えており、各々独立に制御可能な構成を有している。

【0027】

振動体は、一例として基板（図示省略）、ダイアフラム（図示省略）、及び圧電膜（図示省略）等を含んで構成されており、圧電膜に電圧が印加されることにより圧電膜が伸縮され、この伸縮に伴ってダイアフラムが振動されることにより振動体が振動される。この振動体の振動により送信波４０が発生される。また、複数の超音波センサ２２は、一例として各々、昇圧回路、及びアンプ等を備えた駆動回路（図示省略）を有しており、駆動回路は、後述する駆動制御部３２から出力される制御信号に基づいて振動体に電圧を印加する。

【0028】

また、振動体は、送信波４０が障害物ＯＢで反射された反射波５０を受信する際に、反射波５０によってダイアフラムが振動し、この振動によって圧電膜が変形して電圧が発生される。複数の超音波センサ２２は、一例として各々、反射波５０を受信して電気信号に変換する超音波マイクロフォン（図示省略）、アンプ（図示省略）、及びＡ／Ｄ変換器等を備えた受信回路（図示省略）を備えている。そして、反射波５０によって振動体の圧電膜が変形することにより発生される電圧の出力信号は、受信回路によって増幅され、アナログ信号からデジタル信号へ変換されて、後述する障害物検出部３４へ出力される。

【0029】

駆動制御装置３０は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリと、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性のストレージ、と通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）と、入出力インタフェース（入出力Ｉ／Ｆ）とを含んで構成されている。各構成は、バスを介して相互に通信可能に接続されている。また、入出力Ｉ／Ｆには、上述した駆動回路と受信回路とが、配線を介して接続されている。

【0030】

駆動制御装置３０は、上記のハードウェア資源を用いて、各種の機能を実現する。具体的には、駆動制御装置３０は、機能構成として、駆動制御部３２と障害物検出部３４とを含んで構成されている。なお、各機能構成は、ＣＰＵがＲＯＭ又はストレージに記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより実現される。

【0031】

駆動制御部３２は、１つの超音波センサ２２を駆動制御する単個制御と、少なくとも２つ以上の超音波センサ２２を駆動制御するアレイ制御とを行う。本実施形態において駆動制御部３２は、一例として、アレイ制御を行う際に、全ての超音波センサ２２を駆動制御している。

【0032】

図３は単個制御時における超音波センサによる音波の発生を模式的に示す模式図である。図３に示されるように、駆動制御部３２は、複数の超音波センサ２２のうちの１つの超音波センサ２２に対して、波形を入力することにより当該超音波センサ２２の振動体を駆動させる。駆動制御部３２は、共振周波数で連続して矩形波を入力する。なお、駆動制御部３２により入力される波形は、矩形波に限られず、正弦波等、何れの形状の波形であってもよい。また、本実施形態においては、一例として、駆動制御部３２は、複数の超音波センサ２２のうち略中央に配列された超音波センサ２２を単個制御する。

【0033】

図４はアレイ制御時における超音波センサによる音波の発生を模式的に示す模式図である。図４に示されるように、駆動制御部３２は、複数の超音波センサ２２に対して、波形を入力することにより当該超音波センサ２２の振動体を駆動させる。この際に、駆動制御部３２は、一例として、紙面上下方向において上側に向かうにつれて、波形を入力するタイミングを遅らせている。これにより、複数の超音波センサ２２により送信される送信波４０の波面２４の傾きを、図３で示される１つの超音波センサ２２により送信される送信波４０の波面２６の傾きと異ならせている。単個制御の波面２６に対してアレイ制御における波面２４を異ならせることにより、送信波４０の進行方向を単個制御とは異なる方向にすることができる。

【0034】

なお、駆動制御部３２は、一例として、紙面上下方向において下側に向かうにつれて、波形を入力するタイミングを遅らせることにより、波面２４の傾きを図４とは紙面上下方向の反対、すなわち紙面下方に向かうほど超音波センサ２２から離れる形状とすることができる。駆動制御部３２は、アレイ制御時において、送信波４０の波面２４の傾きと振幅と適宜に変化させることにより、超音波センサ２２の指向性範囲を変化させることができる。なお、送信波４０の波面２４は、指向可能範囲内において傾き角度を変化させることができる。

【0035】

駆動制御部３２は、アレイ制御においても、共振周波数で連続して矩形波を入力する。なお、駆動制御部３２により入力される波形は、矩形波に限られず、正弦波等、何れの形状の波形であってもよい。

【0036】

また、駆動制御部３２は、障害物検出部３４により障害物ＯＢが検出された場合に、移動体１００に対して衝突を回避するように衝突回避処理を行う。衝突回避処理としては、具体的には、一例として、移動体１００の進行方向を変更する、移動体１００を停止させる、移動体１００の速度を落とす、及び、移動体１００の速度を落とし、かつ進行方向を変える等がある。なお、衝突回避処理については、後で詳細に説明する。

【0037】

駆動制御部３２は、障害物検出部３４による障害物ＯＢの検出結果に基づいて、移動体１００の進行方向を決定し、決定した進行方向に沿って移動体１００が走行するように移動体１００を駆動制御する。

【0038】

障害物検出部３４は、障害物ＯＢの有無を検出する。具体的には、障害物検出部３４は、複数の超音波センサ２２からの出力に基づいて、受信は５０を受信したか否かを検出する。障害物検出部３４は、反射波５０の受信を検出した場合に、障害物ＯＢが存在することを検出する。

【0039】

なお、本実施形態において、障害物検出部３４は、障害物ＯＢの有無を検出しているが、本発明はこれに限られない。例えば、障害物検出部３４は、送信波４０を送信してから反射波５０を受信するまでの時間ＴＲに基づいて障害物ＯＢまでの距離Ｌを検出してもよい。超音波は音であるため、空気中を音速Ｃで伝播する。従って、障害物ＯＢまでの距離Ｌは下記式（１）で導出することができる。
Ｌ＝１／２×ＴＲ×Ｃ・・・（１）

【0040】

次に本実施形態の駆動制御装置３０による超音波センサアレイ２０の駆動制御方法について説明する。駆動制御部３２は、移動体１００の動作中に、上述した単個制御及びアレイ制御を行う。図５は駆動制御装置３０の駆動制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0041】

図４に示されるように、ステップＳ１１にて、駆動制御部３２は、超音波センサアレイ２０に対して単個制御を行う。すなわち、駆動制御部３２は、１つの超音波センサ２２に対して波形信号を入力する。次に、ステップＳ１２にて、波形信号が入力された超音波センサ２２が送信波（音波）４０を発射する。

【0042】

ステップＳ１３にて、障害物検出部３４は、反射波５０が検出された否かを判断する。ここで、障害物検出部３４は、超音波センサ２２が送信波４０を発射してから一例として１２ｍｓの間、反射波５０が検出されるまで待機する。本実施形態においては、一例として、障害物検出部３４は、移動体１００から２ｍ以内に障害物ＯＢが侵入した際に、当該障害物ＯＢを検出したい。すなわち、上述した式（１）に基づいて、送信波４０を送信してから反射波５０を受信するまでの時間ＴＲを求めると、距離Ｌが２ｍとなるので、下記式（２）となる。なお、音速Ｃは３４０ｍ／ｓとする。

【0043】

ＴＲ＝２×Ｌ／Ｃ＝２×２／３４０＝１１．７６（ｍｓ）・・・（２）

【0044】

本実施形態においては、上記式（２）から待機する時間を１２ｍｓとする。障害物検出部３４は、１２ｍｓ以内に反射波５０が検出されない場合に障害物ＯＢが２ｍ以内に存在しないと判断する。

【0045】

ステップＳ１３にて、障害物検出部３４が１２ｍｓ以内に反射波５０を検出した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、ステップＳ１４にて、駆動制御部３２は衝突回避処理を行う。一方、ステップＳ１３にて、障害物検出部３４が１２ｍｓ以内に反射波５０を検出しなかった場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、ステップＳ１５にて、駆動制御部３２は、アレイ制御を行う。すなわち、駆動制御部３２は、複数の超音波センサ２２の全てに対してタイミングをずらして波形信号を入力する。

【0046】

次に、ステップＳ１６にて、波形信号が入力された順に超音波センサ２２が送信波（音波）４０を発射する。すなわち、ステップＳ１６において、ステップＳ１２の送信波４０とは異なる方向に送信波４０が発射されるので、指向性範囲が異なるものとなる。

【0047】

ステップＳ１７にて、障害物検出部３４は、反射波５０が検出された否かを判断する。障害物検出部３４が１２ｍｓ以内に反射波５０を検出した場合（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、ステップＳ１４にて駆動制御部３２は衝突回避処理を行う。一方、ステップＳ１７にて、障害物検出部３４が１２ｍｓ以内に反射波５０を検出しなかった場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、ステップＳ１８にて、駆動制御部３２は、超音波センサアレイ２０の指向可能範囲内において所定角度で掃引を行う。

【0048】

具体的には、ステップ１６にて超音波センサアレイ２０が送信波４０を発生した波面２４から所定角度波面２４の角度を変更し、駆動制御部３２は、複数の超音波センサ２２の全てに対してタイミングをずらして波形信号を入力する。なお、本実施形態においては、一例として上記所定角度は±２度とする。

【0049】

ステップＳ１９にて、波形信号が入力された順に超音波センサ２２が送信波（音波）４０を発射する。すなわち、ステップＳ１９において、ステップＳ１６の送信波４０とは異なる方向に送信波４０が発射されるので、指向性範囲が異なるものとなる。

【0050】

ステップＳ２０にて、障害物検出部３４は、反射波５０が検出された否かを判断する。障害物検出部３４が１２ｍｓ以内に反射波５０を検出した場合（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、ステップＳ１４にて駆動制御部３２は衝突回避処理を行う。一方、ステップＳ２０にて、障害物検出部３４が１２ｍｓ以内に反射波５０を検出しなかった場合（ステップＳ２０；ＮＯ）、ステップＳ２１にて、駆動制御部３２は、障害物検出部３４が反射波５０を検出するまで、超音波センサアレイ２０の指向可能範囲内において所定角度で掃引を行う。すなわち、ステップＳ１８以降の処理を繰り返し行う。

【0051】

他方、ステップＳ２１にて、駆動制御部３２が超音波センサアレイ２０の指向可能範囲内における掃引が完了したと判断した場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、駆動制御部３２は、ステップＳ１１へ処理を移行して、ステップＳ１１以降の処理を引き続き行う。

【0052】

図６は駆動制御部３２による衝突回避処理の流れの一例を示すフローチャートである。ここで、衝突回避処理としては、移動体１００が２台動作されている場合を一例として以下説明する。２台の移動体１００は、それぞれ第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂとする（図７、図８参照）。図６に示されるように、ステップＳ３１にてＮ＝１とする。ここで、Ｎは自然数を示す。次に、ステップＳ３２にて、駆動制御部３２は、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの進行速度を減速させる。

【0053】

ステップＳ３３にて、駆動制御部３２は、障害物検出部３４の検出状態を判断する。図７は単個制御時に障害物ＯＢが検出された際の移動体１００（第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂ）の動きを説明する説明図、図８はアレイ制御時に障害物ＯＢが検出された際の移動体１００（第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂ）の動きを説明する説明図である。図７及び図８において、白色の移動体は第１の移動体１００Ａを示し、色付きの移動体は第２の移動体１００Ｂを示す。また、白色及び色付きの点線矢印Ｄ１は、各々進行方向を示し、白色及び色付きの矢印Ｄ２、Ｄ３は、各々進路変更後の進行方向を示す。細線で示される矢印Ｄ４は、音波（送信波４０、受信波５０）方向を示す。

【0054】

ステップＳ３３にて、障害物検出部３４が単個制御により障害物ＯＢを検出した場合（ステップＳ３３；単個制御）、駆動制御部３２は、移動体１００の進行方向を一例として左に４５度変更させる。図７に示されるように、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、矢印Ｄ１で示されるように、各々紙面左右方向が進行方向とされている。この状態で、単個制御により障害物ＯＢが検出されると、駆動制御部３２は、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂを、各々の進行方向（矢印Ｄ１）に対して左方向へ４５度、すなわち反時計回りに４５度進路を変更させる。すなわち、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、矢印Ｄ２で示される方向へ進行方向を変更する。

【0055】

次に、ステップＳ３５にて、駆動制御部３２は、超音波センサアレイ２０に対して単個制御を行う。すなわち、駆動制御部３２は、１つの超音波センサ２２に対して波形信号を入力する。次に、ステップＳ３６にて、波形信号が入力された超音波センサ２２が送信波（音波）４０を発射する。

【0056】

ステップＳ３７にて、障害物検出部３４は、反射波５０が検出された否かを判断する。反射波５０が検出されなかった場合（ステップＳ３７；ＮＯ）、駆動制御部３２は、移動体１００の進行方向を一例として右に４５度変更させる。図７に示されるように、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、ステップＳ３４により現在、矢印Ｄ２で示される方向を進行方向としている。この現在の進行方向（矢印Ｄ２）に対して右方向へ４５度、すなわち時計回りに４５度進路を変更させる。すなわち、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、矢印Ｄ３で示される方向へ進行方向を変更することにより、元の進行方向（矢印Ｄ１）に進行方向が戻される。

【0057】

次に、ステップＳ４０にて、駆動制御部３２は、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの進行速度を元の進行速度に復帰させて衝突回避処理を終了し、図５のＳ２２へ処理を移行する。

【0058】

一方、ステップＳ３７にて、障害物検出部３４により反射波５０が検出された場合（ステップＳ３７；ＹＥＳ）、ステップＳ３８にて駆動制御部３２は、Ｎに「１」をプラスして、ステップＳ３４以降の処理を行う。なお、ステップＳ３８の処理を行った後でステップＳ３４以降の処理を行う場合には、ステップＳ３９において第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの進行方向を変更する際に、４５×Ｎ度右方向へ進路を変更させる。

【0059】

他方、ステップＳ３３にて、障害物検出部３４がアレイ制御により障害物ＯＢを検出した場合（ステップＳ３３；アレイ制御）、ステップＳ４１にて、駆動制御部３２は、移動体１００の進行方向を一例として障害物ＯＢの検出方向と反対側にθ度変更させる。図８に示されるように、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、矢印Ｄ１で示されるように、各々紙面左右方向が進行方向とされている。なお、アレイ制御においては、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの各々の進行方向（矢印Ｄ１）と、矢印Ｄ４で示される音波方向とは異なっている。具体的には、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの各々の進行方向（矢印Ｄ１）は、音波方向に対して反時計回りにθ度回転されている。

【0060】

この状態で、アレイ制御により障害物ＯＢが検出されると、駆動制御部３２は、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂを、各々の進行方向（矢印Ｄ１）に対して矢印Ｄ４で示される音波方向すなわち障害物ＯＢの検出方向とは反対側にθ度、すなわち反時計回りにθ度進路を変更させる。すなわち、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、矢印Ｄ２で示される方向へ進行方向を変更する。

【0061】

次に、ステップＳ４２にて、駆動制御部３２は、超音波センサアレイ２０に対して単個制御を行う。すなわち、駆動制御部３２は、１つの超音波センサ２２に対して波形信号を入力する。次に、ステップＳ４３にて、波形信号が入力された超音波センサ２２が送信波（音波）４０を発射する。

【0062】

ステップＳ４４にて、障害物検出部３４は、反射波５０が検出された否かを判断する。反射波５０が検出されなかった場合（ステップＳ４４；ＮＯ）、駆動制御部３２は、移動体１００の進行方向を一例として右にθ度変更させる。図８に示されるように、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、ステップＳ４１により現在、矢印Ｄ２で示される方向を進行方向としている。この現在の進行方向（矢印Ｄ２）に対して右方向へθ度、すなわち時計回りにθ度進路を変更させる。すなわち、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂは、矢印Ｄ３で示される方向へ進行方向を変更することにより、元の進行方向（矢印Ｄ１）に進行方向が戻される。

【0063】

次に、ステップＳ４０にて、駆動制御部３２は、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの進行速度を元の進行速度に復帰させて衝突回避処理を終了し、図５のＳ２２へ処理を移行する。

【0064】

一方、ステップＳ４４にて、障害物検出部３４により反射波５０が検出された場合（ステップＳ４４；ＹＥＳ）、ステップＳ４６にて駆動制御部３２は、Ｎに「１」をプラスして、ステップＳ４１以降の処理を行う。なお、ステップＳ４６の処理を行った後でステップＳ４１以降の処理を行う場合には、ステップＳ４５において第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの進行方向を変更する際に、反時計回りにθ×Ｎ度進路を変更させる。

【0065】

次に、ステップＳ４０にて、駆動制御部３２は、第１の移動体１００Ａ及び第２の移動体１００Ｂの進行速度を元の進行速度に復帰させて衝突回避処理を終了し、図５のＳ２２へ処理を移行する。

【0066】

図５に戻り、ステップＳ２２にて、駆動制御部３２は移動体１００が停止されたか否かを検出し、停止されていない場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、駆動制御装置３０は、ステップＳ１１へ処理を移行して、ステップＳ１１以降の処理を繰り返し行う。一方、ステップＳ２２にて、移動体１００が停止された場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、駆動制御装置３０は駆動制御処理を終了する。

【0067】

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0068】

本実施形態の駆動制御装置３０、超音波センサアレイ２０の駆動制御方法、及び移動体１００によれば、各々独立に制御可能な超音波センサ２２を複数備える超音波センサアレイ２０において、１つの超音波センサ２２を駆動制御する単個制御と、複数の超音波センサ２２の全てを駆動制御するアレイ制御とを繰り返し行っている。そのため、障害物ＯＢが存在する場合に、複数の超音波センサ２２が互いに発する音波（送信波４０）同士で打ち消されて反射波５０がなくなった場合でも、繰り返し行われる単個制御又はアレイ制御の何れかで反射波５０を検知することができる。これにより、互いの音波（送信波４０）が相殺されることによる障害物ＯＢがないとの誤判定を回避することができるので、障害物ＯＢへの衝突を回避することができる。

【0069】

また、本実施形態の駆動制御装置３０、超音波センサアレイ２０の駆動制御方法、及び移動体１００によれば、アレイ制御を行う際に、全ての超音波セン２２サを駆動制御しているので、超音波センサアレイ２０の検出性能をより適切に活用することができる。

【0070】

また、本実施形態の駆動制御装置３０、超音波センサアレイ２０の駆動制御方法、及び移動体１００によれば、単個制御を行った後でアレイ制御が行われるので、アレイ制御と比較して障害物ＯＢの検出速度が速い単個制御が先に行われることとなる。そのため、障害物ＯＢをより速く検出することができる。また、単個制御と比較して指向性の鋭いアレイ制御を単個制御の後に行うことにより、単個制御で障害物ＯＢが検出されなかった場合に、方向を変えて障害物ＯＢを検出することができるので、障害物ＯＢの検出精度を向上させることができる。

【0071】

また、本実施形態の駆動制御装置３０、超音波センサアレイ２０の駆動制御方法、及び移動体１００によれば、アレイ制御を行う際に、超音波センサアレイ２０の指向可能範囲内において所定角度で掃引を行っているので、複数の方向の障害物ＯＢを検出することができる。これにより、障害物ＯＢの検出精度をより向上させることができる。

【0072】

また、本実施形態の駆動制御装置３０、超音波センサアレイ２０の駆動制御方法、及び移動体１００によれば、超音波センサアレイ２０は移動体１００に搭載されており、移動体１００の動作中に単個制御及びアレイ制御が行われるので、移動体１００の動作中に、互いの音波（送信波４０）が相殺されることによる障害物ＯＢがないとの誤判定を回避することができ、障害物ＯＢへの衝突を回避することができる。

【0073】

また、本実施形態の駆動制御装置３０、超音波センサアレイ２０の駆動制御方法、及び移動体１００によれば、超音波センサアレイ２０は移動体１００に搭載されており、超音波センサアレイ２０による障害物ＯＢの検出結果に基づいて移動体１００の進行方向が決定されるので、障害物ＯＢへの衝突を回避することができる。

【0074】

［実施形態の補足説明］
上述した実施形態においては、駆動制御部３２は、アレイ制御を行う際に、全ての超音波センサ２２を駆動制御しているが、本発明はこれに限られない。例えば、複数の超音波センサ２２を中央で２分割して一端側の超音波センサ２２のみを駆動制御してもよいし、複数の超音波センサ２２をその他の分割方法で分割して一部の超音波センサ２２のみを駆動制御してもよい。また、複数の超音波センサ２２が分割された複数の領域に位置する複数の超音波センサ２２を領域毎に掃引するようにしてもよい。

【0075】

また、上述した実施形態においては、駆動制御部３２は、単個制御を行った後にアレイ制御を行っているが本発明はこれに限られない。例えば、駆動制御部３２は、アレイ制御を行った後に単個制御を行ってもよいし、単個制御とアレイ制御とを交互に行うようにしてもよいし、適宜変更することができる。

【0076】

また、上述した実施形態においては、障害物検出部３４は、移動体１００から２ｍ以内に障害物ＯＢが侵入した際に、当該障害物ＯＢを検出する構成としたが、本発明はこれに限られない。移動体１００の種類及び大きさ等の仕様や、移動体１００に設けられた超音波センサアレイ２０の仕様等に応じて検出範囲は変更される。この場合、上述した式（２）に基づいて、送信波４０を送信してから反射波５０を受信するまでの時間ＴＲを求めればよい。

【0077】

また、上述した実施形態においては、駆動制御部３２は、移動体１００の動作中に単個制御及びアレイ制御を行っているが、本発明はこれに限られない駆動制御部３２は、移動体１００が静止している際にも、単個制御及びアレイ制御を行ってもよい。

【0078】

また、上述した実施形態においては、駆動制御部３２による衝突回避処理は、図６～図８に示されるように行っているが、本発明はこれに限られない。例えば、進行方向の変更方法や、具体的な値等は適宜変更可能である。また、進行方向を変更させずに停止させるだけでもよい。

【0079】

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0080】

１０・・・超音波センサシステム、２０・・・超音波センサアレイ、
２２・・・超音波センサ、３０・・・駆動制御装置（超音波センサアレイ駆動制御装置）、３２・・・駆動制御部、３４・・・障害物検出部、４０・・・送信波（音波）、
５０・・・反射波（音波）、ＯＢ・・・障害物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】