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JP-2026076812-A - 移動体検知システム

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Abstract

【課題】本開示の移動体検出システムは、誤検知を抑制しつつ拡張性を備えた基本構成により、移動体の検知を可能とする。 【解決手段】移動体検出システムは、発信電極で電磁場を形成し、交流信号を発生させる発信体と、前記発信体からの前記交流信号を受信する受信体と、を備え、前記発信体において前記交流信号を生成する第１発振器は、前記発信電極と接続され、前記受信体は、受信電極と、検出器とが備えられ、検出器の入力端子と受信電極が接続されており、前記検出器は、受信した前記交流信号により、前記発信体と前記受信体の間を通過又は近接する移動体を検知する。 【選択図】図１

Inventors

  • 水野 健太朗
  • 鈴木 聖也
  • 森 建郎

Assignees

  • 株式会社豊田中央研究所
  • トヨタ自動車株式会社
  • 株式会社デンソー
  • 株式会社豊田自動織機
  • 株式会社アイシン

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (7)

  1. 発信電極で電磁場を形成し、交流信号を発生させる発信体と、 前記発信体からの前記交流信号を受信する受信体と、を備え、 前記発信体において前記交流信号を生成する第１発振器は、前記発信電極と接続され、 前記受信体は、受信電極と、検出器とが備えられ、検出器の入力端子と受信電極が接続されており、 前記検出器は、受信した前記交流信号により、前記発信体と前記受信体の間を通過又は近接する移動体を検知する、 移動体検知システム。
  2. 前記受信体に接続される制御器を更に備え、 前記制御器は、前記検出器の出力に応じて、警告、警報、記録、及びデータ通信のうち少なくとも一つの制御を実行する、請求項１に記載の移動体検知システム。
  3. 前記受信体に接続される制御器を更に備え、 前記検出器は、前記移動体において前記受信体が検知可能な第２発振器を有するか否かを、前記受信体で受信した信号の強弱により判定し、 前記制御器は、前記移動体の前記第２発振器の有無の判定結果に応じた所定の制御を実行する、請求項１に記載の移動体検知システム。
  4. 前記移動体の発振器有りとの判定結果の場合に、 前記移動体の発振器で生成した信号を変調信号として、 前記制御器は、前記検出器で検出した変調信号に応じた所定の制御を行う、請求項３に記載の移動体検知システム。
  5. 前記発信体の発信電極又は前記受信体の受信電極は、追加する導体との接触又は容量結合により、発信電極又は受信電極の大きさを拡張可能とする、請求項１に記載の移動体検知システム。
  6. 前記受信体は２つの受信電極を有し、 前記検出器は前記２つの受信電極で受信した信号の大きさの差の増幅又は位相差を検知する、請求項１に記載の移動体検知システム。
  7. 前記発信電極及び受信電極のうち、少なくとも１つの電極について、当該電極を形成する周囲部分の全部又は一部が、指向性に対応する線状又は円弧状に形成されて配置されている、請求項１に記載の移動体検知システム。

Description

本開示は、移動体検知システムに関する。 従来、作業空間において作業者などとの衝突に関する安全性を確保するための技術がある。例えば、特許文献１は、自動装置の移動部と作業者などの衝突に対する安全性の確保等を実現できる安全装置に関する技術を開示している。特許文献１の技術では、移動部と検出対象の少なくとも一方が危険領域に位置するか否かを検出する危険状態検出手段が設けられている。この検出手段にはライトカーテンが利用される。 特開2019-000930号公報 図１は、本開示の移動体検知システムの構成を示す図である。図２は、移動体の発振器の有無による検出器出力の一例である。図３は、移動体の発振器の有無による電磁波の態様の一例である。図４は、発信器を保持する移動体が近接した場合のイメージである。図５は、発信パターンの一例を示す図である。図６は、移動体検知システムにおける検知処理の流れを示すシーケンスである。図７は、受信体の受信電極を拡張した変形例である。図８は、受信体の受信電極を拡張した変形例である。図９は、拡張した場合の検出器出力の一例である。図１０は、受信電極（又は発振電極）を地面に沿わせるように配置した例である。図１１は、電磁場が交流信号であることを利用して、受信電極の拡張を容量結合で実現した例である。図１２は、ひとつの発信体に対して、複数の受信体を組み合わせた例である。図１３は、全周電極と電磁波の指向性の例である。図１４は、対向電極と電磁波の指向性の例である。図１５は、検出器の方式の一例である。図１６は、受信電極が１つの態様の例である。図１７は、受信電極が２つの態様の例である。図１８は、検出器の構成例である。図１９は、検出器の信号波形の例である。 以下、図面を参照して本開示の実施形態を詳細に説明する。 本開示の移動体検知システムは、発信体と受信体で形成する立入禁止ゾーンに近づく移動体（ヒト、ＡＧＶなど）を検出し、識別した移動体に応じた処理（警告など）を実現する。移動体に応じた処理は、発振器を保持しているか否かの判定や発振器の発する信号のパターンで実現する。 図１は、本開示の移動体検知システムの構成を示す図である。図２は、移動体の発振器の有無による検出器出力の一例である。図３は、移動体の発振器の有無による電磁波の態様の一例である。図１の構成の詳細は後述する。なお、移動体はヒトを例に説明するが、他の移動可能な物体、ＡＶＧ、ロボット、ドローン等であってもよい。 図２に示すように本手法は、移動体が発振器を備える場合、備えない場合の何れの場合も想定される。時間軸のＡ～Ｃは移動（図３参照）により移動体が近づいてきた場合である。移動体の接近により、発振器ありの場合は検出器出力が大きくなり、発振器なしの場合は検出器出力が小さくなる。図３に示すように、（Ａ１）の発振器なしの場合では、移動体の接近により、ポール間の電磁波が遮蔽されて小さくなる。（Ａ２）の発振器ありの場合では、移動体の接近により、ポール間の電磁波に移動体の発振器の電磁波が加わり、電磁波の総量は大きくなる。 本開示の移動体検知システムによれば、２つのポール（発信体と受信体）を立てるだけで、移動体の立入禁止ゾーンを決めることができ、更に、移動体が交流信号を発する発振器を保持する／しないの態様で、警報の仕方を下記のように調整できる。 （１）ポール間の通過において、移動体が発振器を保持しない場合は、警報を発する。発振器を保持している場合は、警報なくポール間を通過できる。 （２）発振器の発信パターンをあらかじめ決めておくことで、パターンに応じて警報をする/しないを使い分けできる。 （３）警報を発するのは、条件が上記の逆でもよいし、同じにしてもよい。 以上のように移動体検知システムは、発信体から交流の電磁場を発し、受信体でその交流の電磁場を受信する。両者（発信体及び受信体）は、任意の間隔で設置する。移動体（発振器を保持しない）が、設置した両者間に近接するほどに、発信体の電磁場は移動体で遮られるため受信体が受信する電磁場は減衰する。この減衰を検知することで、移動体の近接と通過の検知が可能になる。また、通過する移動体が、受信体が検出可能な交流の電磁場を発生する発振器を保持していると、受信体へ到達する電磁場は大きくなる。つまり、発振器を有する移動体の近接と通過を検知できる。また、保持する発振器の発信パターンをあらかじめ決めておき、パターンごとに制御を使い分けすることができる。 移動体検知システムの構成要素は、電磁場を発生する発信体と、その電磁場を受信する受信体で構成され、両者は任意の間隔で設置する受信体は電磁場の検出器と、制御器を有する。制御器は、検出器で受信した電磁場の大きさに応じた動作をする。その動作は、警告灯の発光、警報の発報、電磁場の増減を記録もしくは通信などである。また、両者間に近接もしくは通過する移動体は、発振器を有していてもよい。発振器は、少なくともひとつの発信パターンを有しているとする。発信体と受信体は、固定、可搬、又は可動体であってもよい。 図１に示したように、本実施形態の移動体検知システム１００は、発信体１０２と、受信体１０４と、によって構成されており、移動体１０６の通過又は近接を検知する。なお、図示では説明の便宜のため、移動体１０６が発振器１０６Ａ（第２発振器）を保持する例としているが、保持しない場合もある。なお、説明の便宜上、各構成（発信体、受信体、及び発振器等）の符号を省略して説明する場合もある。 発信体１０２は、交流信号を生成する発振器１０２Ａ（第１発振器）と、発信電極１０２Ｂとを備える。発振器１０２Ａは出力端子で発信電極１０２Ｂと接続される。発振器１０２Ａは、交流信号を生成し、出力端子からその交流信号を発信電極１０２Ｂに出力する。発信体１０２は、発信電極１０２Ｂで電磁場を形成し、交流信号を発生させる。発信電極１０２Ｂは、生成された交流信号の周波数の波長に対して１／６以下とするような周波数を形成できる体格の発信電極とする。なお、発振器１０２Ａと発信電極１０２Ｂを一体化してもよい。 受信体１０４は、交流信号を受信する。交流信号は、発信体１０２（及び発振器を保持する移動体）からの信号である。受信体１０４は、発信体１０２からの交流信号を受信する受信電極１０４Ａと、検出器１０４Ｂと、制御器１０４Ｃとを備える。受信電極１０４Ａと検出器１０４Ｂとは入力端子で接続される。 検出器１０４Ｂは、受信電極１０４Ａから受信した交流信号により、発信体と受信体の間を通過又は近接する移動体１０６を検知する。 制御器１０４Ｃは、検出器１０４Ｂの出力に応じて所定の制御を実行する。所定の制御は、警告、警報、記録、及びデータ通信のうち少なくとも一つの任意の制御を実行するように設定しておけばよい。 なお、検出器１０４Ｂ及び制御器１０４Ｃは、ハードウェアとしては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、各処理ルーチンを実現するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記憶手段としてのメモリ、及びネットワークインタフェース等を含んだコンピュータにより実現される。また、検出器１０４Ｂは、検出した出力についてあらかじめ設定したしきい値で各種制御のオン／オフ信号を生成する比較器を備えている。また、検出器１０４Ｂ及び制御器１０４Ｃ間の接続は、有線であってもよいし、無線として外部に制御器１０４Ｃを設置してもよい。 ここで、移動体１０６が発信器（第２発振器）を保持していない場合、保持している場合のそれぞれの態様について説明する。また、保持しており、更に発信パターンがある場合についても説明する。 移動体１０６が発振器を保持していない場合について説明する。移動体１０６が発信体及び受信体間に近接するにつれて、発信体１０２から受信体１０４に到達する電磁場は遮られるため、受信体の電磁場の受信強度は低下する。発信体及び受信体の間で最大の低下となり、そこから遠ざかるほどに低下は小さくなる。受信強度の低下が設定値を超えたときに、制御器１０４Ｃが、警告灯、警報、データの記録、データ通信などの処理を行う。これにより、移動体１０６（ヒト）が危険領域や立入禁止領域への侵入を検知することができる。 移動体１０６が発振器を保持している場合について説明する。移動体１０６の近接につれて、移動体１０６の発振器からの電磁場が受信体１０４に到達する。そのため、移動体１０６が遮るよりも高い強度の電磁場を発信することで、近接するにつれて受信体１０４での受信強度は高くなる。受信強度の高まりが設定値を超えたときに、制御器１０４Ｃが、警告灯、警報、データの記録、データ通信などの処理を行う。これにより、移動体１０６（ヒト）が危険領域や立入禁止領域への侵入を検知することができる。以上のように、検出器１０４Ｂは、移動体１０６において受信体１０４が検知可能な第２発振器を有するか否かを、受信体１０４で受信した信号の強弱により判定する。制御器１０４Ｃは、移動体の第２発振器の有無の判定結果に応じた所定の制御を実行する。 移動体１０６が発信パターンを有する発振器を保持している場合について説明する。発振器に２つ以上の発信パターンがある場合に、受信体１０４が受信した発信パターンで発振器をそれぞれの種別に分類することができる。図４は、発信器を保持する移動体１０６が近接した場合のイメージである。図５は、発信パターンの一例を示す図である。図５に示すように、発信１のパターンは「１１１・・・」、発信２のパターンは「１０１０・・・」となっている。制御器１０４Ｃでは、発信パターンＡ（発信１）は警報なし、発信パターンＢ（発信２）は警報あり、又はその逆とする等といったように制御することができる。 上記のように、移動体１０６が発振器を保持するか保持しないかによって、受信体１０４が受信する電磁場からの交流信号の強度の挙動が異なる。すなわち発信パターンの異なる変調信号となっている。この特性を利用すれば、移動体１０６が発振器を保持しない場合は警告などを発報、保持する場合は警告しない等の制御が行える。また、発振器を保持しない移動体１０６、保持する移動体１０６の数をカウントして、カウント数に応じた制御を行える。また、発振器に発信パターンを付与することで、発振器の種別により制御を使い分けることができる。以上のように、移動体の発振器有りとの判定結果の場合に、移動体の発振器で生成した信号を変調信号として、制御器１０４Ｃは、検出器１０４Ｂで検出した変調信号に応じた所定の制御を行うように構成できる。 次に、本開示の実施形態に係る移動体検知システム１００の作用について説明する。図６は、移動体検知システム１００における検知処理の流れを示すシーケンスである。 ステップＳ１００において、発信体１０２は、発振器１０２Ａにより交流信号を生成、発信電極１０２Ｂで電磁波を形成し、交流信号を発生させる。 ステップＳ１０２において、受信体１０４の受信電極１０４Ａは、発信体１０２からの交流信号を受信する ステップＳ１０４において、受信体１０４の検出器１０４Ｂは、受信電極１０４Ａから受信した交流信号により、発信体と受信体の間を通過又は近接する移動体１０６を検知する。 ステップＳ１０６において、受信体１０４の制御器１０４Ｃは、検出器１０４Ｂの出力に応じて所定の制御（警告、警報、記録、及びデータ通信）を実行する。 （変形例） 次に、変形例のバリエーションについて説明する。 図７及び図８は、受信体の受信電極を拡張した変形例である。図９は、拡張した場合の検出器出力の一例である。受信電極に導電材（１１０）を接触させると、導電材も受信電極として機能する。また、受信電極も受信電極１０４Ａ１及び受信電極１０４Ａ２を備えるよ