電動車椅子の危険回避のためのナビゲーション支援システムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680858
• Research Institution: University of East Asia
• Principal Investigator: 山田 博章 東亜大学, 大学院・総合学術研究科, 教授 (80013168)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 姚 鳳会 東亜大学, 工学部・生命科学工学科, 助教授 (10274549) ; 高上 僚一 東亜大学, 工学部・システム工学科, 助教授 (70142354)
• Keywords: 自律移動ロボット / ロボットビジョン / センサフュージョン / 画像認識 / 障害物回避 / 自律走行

Research Abstract

本研究では、屋外電動車椅子の安全性を向上するための方法を提案し、プロトタイプの屋外知的車椅子を試作した。このプロトタイプの知的車椅子はセンサーフュージョンに基づいて製作した。このシステムには、GPS、16個の超音波センサ、ビデオカメラと操縦センシングスイッチから構成される。16個の超音波センサはUSSR(ultrasonic sensor semi-ring)とUSA(ultrasonic sensor array)の2つのグループに分かれ、各グループは8個の超音波センサを含む。j番目の超音波センサS_j(j=0,1,…,15)で表す。S_0,S_1,…,S_7はUSSRを構成し、S_8,S_9,…,S_<15>はUSAを構成する。システム全体はマニュアルモード(Mモード)と自律モード(Aモード)の二つのモードで動作する。
搭載者がハンドルをもつと、システムはマニュアルモードに切り替える。マニュアルモードでは、搭載者は直接に車椅子のハンドルとパワースイッチを制御することにより車椅子を操縦する。システムは搭載者の操作が適当かどうかを監視し、スピーカ経由で有用な運転情報を音声で知らせる。搭載者の操作は危険であることを感知したら、搭載者に警告の音声メッセージを出力し、緊急停車する。例えば、信号機は赤にもかかわらず、搭載者の操作は走行続行のときや、障害物とぶつかる危険が生じたときに、システムは緊急停車を強行する。
搭載者は手を離すと、システムは自律モードに戻る。このモードでは、出発地から目的地までの粗いルートマップは予めGPSにより生成し、システムに与える。システムはこのルート情報を利用し、走行方向、曲がり地点、自己位置の同定(GPSによりルートマップの更新)を行い、車椅子は自律で目的地へ走行する。一般的に車椅子は歩道上で走行する。車椅子の前方の障害物、凹凸(段差)などはUSAとUSSRによって検知し、自動回避する。ビデオカメラからの入力画像を処理し、交差点での横断歩道の検出、交通信号変化の識別を行い、走行制御を行なう。

Research Products

• [Publications] F.H.Yao,G.F.Shao,H.Yamada,K.Kato: "The Visual Feedback System for an Outdoor Intelligent Powered Wheelchair"Proceedings of the 32nd ISR (International Symposium on Robotics). (2001)