視覚障害者の誘導システム、及び、該視覚障害者の誘導システムに用いられる白杖
【課題】本発明は、視覚障害者を目的地まで誘導するための視覚障害者の誘導システム、及び、視覚障害者の該誘導システムに用いられる白杖を提供することを課題とする。
【解決手段】視覚障害者Ａが保持する白杖Ｂの指向方向を検知する方向検知手段１と、視覚障害者Ａの位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段２と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者Ａに伝達すべく前記白杖Ｂを振動させる発振手段３とを備えて構成される。
【解決手段】視覚障害者Ａが保持する白杖Ｂの指向方向を検知する方向検知手段１と、視覚障害者Ａの位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段２と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者Ａに伝達すべく前記白杖Ｂを振動させる発振手段３とを備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚障害者を目的地まで誘導する視覚障害者の誘導システム、及び、該視覚障害者の誘導システムに用いられる白杖に関する。
【背景技術】
【０００２】
視覚障害者は、視覚によって情報を得ることが不可能若しくは困難である。そのため、外出の際に、目的地までの経路を視覚によって認識することや、その経路上にある障害物などを視認することができない。
【０００３】
ところで、視覚障害者は、外出の際、白杖とよばれる道具を携帯し、かかる白杖を進行方向前方において揺動させることにより、障害物を把握する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、通常の白杖は、身の極近辺の情報を取得するのに役立つものに過ぎず、目的地までの経路を客観的に把握できるものではない。従って、視覚障害者は、積極的に外出することをためらいがちであり、生活行動範囲が狭まって生活意欲が低下しやすい。このことは、ＱＯＬ（Quality Of Life）やＡＤＬ（Activities of Daily Living）の低下として、社会的にも認識されている。
【０００５】
そこで、本発明は、視覚障害者を目的地まで誘導するための視覚障害者の誘導システム、及び、視覚障害者の該誘導システムに用いられる白杖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】
本発明に係る視覚障害者の誘導システムは、視覚障害者が保持する白杖の指向方向を検知する方向検知手段と、視覚障害者の位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者に伝達すべく前記白杖を振動させる発振手段とを備えて構成される。
【０００７】
上記構成からなる視覚障害者の誘導システムによれば、視覚障害者の位置を判断することや、白杖の指向方向を基に視覚障害者の方向を判断することが可能となる。また、視覚障害者が保持する白杖を振動させるため、視覚障害者に対して指示を確実に伝達することが可能となる。
【０００８】
具体的には、前記情報処理手段は、所定の目的地までの経路を検索するとともに、検索された経路に基づいて決定される誘導方向と前記指向方向とを照合し、誘導方向と指向方向とが沿う状態及び／又は逸れる状態を判断可能である構成を採用することができる。このようにすれば、視覚障害者は、白杖を色々な方向に向ける試みを行って、指向方向と誘導方向とが沿う方向を探ることにより、誘導方向を確実に把握することが可能となる。
【０００９】
さらに、前記位置関連情報は、前記目的地に対して相対的に固定された複数の地点から提供される各地点に固有の情報であり、前記情報処理手段は、該固有の情報を基に、各地点の位置を特定可能である構成を採用することができる。
【００１０】
なお、上記誘導システムにおいては、視覚障害者が保持する白杖は、前記発振手段及び方向検知手段を備える構成が好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、視覚障害者を目的地まで誘導することが可能となる。このため、視覚障害者に対して積極的に外出する誘因を与えることができ、延いては視覚障害者のＱＯＬやＡＤＬを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る視覚障害者の誘導システムについて、図面に基づいて説明する。
【００１３】
本誘導システムは、いわゆるナビゲーションシステムであり、設定された目的地までの経路を検索した結果に基づいて、視覚障害者（以下、利用者と言う。）の誘導を行う。具体的には、本誘導システムは、図１に示すように、利用者Ａが保持する白杖Ｂの指向方向を検知する方向検知手段１と、利用者Ａの位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段２と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者に伝達すべく前記白杖を振動させる発振手段３とを備えて構成される。また、前記位置関連情報は、情報提供手段４から提供される。
【００１４】
前記各手段のうち、少なくとも方向検知手段１及び発振手段３は、前記白杖Ｂに備えられる。また、白杖Ｂには、利用者Ａが指示を認識したことを情報処理手段２に通知するための確認ボタンや、発振手段３の作動を停止させるためのスイッチなど各種の入力手段５が備えられる。さらに、白杖Ｂを障害物に接触させなくても障害物を発見することができるように、白杖Ｂには、赤外線センサーなどの障害物検知手段６が設けられることが望ましい。
【００１５】
一方、前記情報処理手段２は、携帯電話などの携帯端末Ｃに備えられる。なお、携帯端末Ｃは、情報提供手段４から送信される位置関連情報を受信可能な通信手段７や、目的地などを入力可能な入力手段８などを備える。これら白杖Ｂ及び携帯端末Ｃは、利用者Ａに保持される。
【００１６】
前記方向検知手段１は、電子コンパスや、ジャイロコンパスなどの各種のいわゆる方位磁針であり、検知される方位が白杖Ｂの軸方向に沿うように設けられる。このようにすることにより、方向検知手段１は、利用者Ａが、所持する白杖Ｂを指し示す方向（即ち、指向方向）を検知することができる。
【００１７】
前記情報処理手段２は、上述のように前記位置関連情報及び指向方向の演算処理を行い、誘導に関する指示を生成する。具体的には、情報処理手段２は、地図に関するデータを有しており、目的地への経路を検索可能であり、また、提供される前記位置関連情報を該地図データに照合することにより、情報を受信した際の位置を特定可能である。
【００１８】
さらに、情報処理手段２は、前記方向検知手段１によって検知される指向方向が、検索された前記経路に基づいて決定される誘導方向に沿っている状態及び／又は逸れている状態を判断可能であり、かかる状態に応じて適宜誘導の指示を生成する。
【００１９】
前記発振手段３は、上述のように前記誘導に関する指示を振動によって利用者に伝達するために用いられるものであり、いわゆるバイブレーターである。かかる発振手段３は、白杖Ｂのグリップ部分に設けられ、利用者Ａが手を接触させるグリップ部分が最も振動するように構成される。
【００２０】
なお、発振手段３が発生させる振動は、例えば「右に曲がれ。」などの命令や、「目的地に到着した。」、「方向が誤っている。」などの注意を示す指示と適宜関連付けられている。従って、利用者Ａは、かかる振動を指示の内容と関連付けて把握していることが望ましい。
【００２１】
前記情報提供手段４は、上述のように利用者の位置を判断するために用いられる位置関連情報を提供する。本誘導システムがＧＰＳによるものである場合には、情報提供手段４は、複数のＧＰＳ衛星であり、位置関連情報は各ＧＰＳ衛星が電磁波を送信した時刻などである。
【００２２】
また、情報提供手段４として、目的地に対して相対的に固定された固定物（例えば、電柱）を採用する場合には、位置関連情報は、かかる固定物に一意的に割り当てられた固有の情報（例えば、電柱管理票番号）などである。この場合には、前記地図データは、かかる固有の情報と関連付けられており、前記情報処理手段２は、これを基に位置を特定可能である。
【００２３】
以下に、図２に基づいて、上記構成からなる誘導システムの運用方法について、利用者を出発地Ｓから目的地Ｇに誘導する場合を例に説明する。なお、前記情報提供手段４は、固有の情報（例えば、電柱管理表番号）を提供可能な固定物（例えば、電柱）である場合について説明する。
【００２４】
まず、出発地Ｓにおいて、利用者自ら若しくは他の者が、携帯端末Ｃに対して目的地Ｇを入力する。目的地Ｇは、周知の方法によって設定されるが、利用者自らが設定する場合では、予め一つ又は複数の目的地を登録しておき、目的地Ｇを指定又は選択する方法が考えられる。なお、出発地Ｓの位置は、必ずしも出発時点で情報処理手段２に認識されている必要はなく、所定の固定地点からの情報を取得した時点で認識されるものであってもよい。以下の説明では、出発地Ｓの位置が認識されていない場合について説明する。
【００２５】
次に、出発地Ｓから利用者が歩行を開始し、固定物が設置された地点Ｐ１に至る。すると、Ｐ１に設置された固定物から該固定物についての固有の情報が提供され、該固有の情報に関連付けられた地図データによって、現在地が特定される。これを基に、目的地までの経路が決定される。該経路は、図２においては実線で示されており、地点Ｐ２を通過し、分岐点Ｐ３において右折し、地点Ｐ６、地点Ｐ８、地点Ｐ１０を適宜右左折して目的地Ｇに至るものである。
【００２６】
そして、この経路を基に、誘導の指示が与えられる。具体的には、次の地点Ｐ２までの距離、若しくは、分岐点Ｐ３までの距離及び転回する方向を指示される。なお、情報処理手段２は、前記経路に基づいて決定される誘導方向と白杖の指向方向とが逸れていないかを随時判断し、逸れていると判断した場合にはその旨の指示を利用者に対して行う。
【００２７】
利用者がＰ３に至ると、白杖を用いて転回する方向を把握するように、指示が与えられる。利用者は、これに従って、白杖を色々な方向に向ける試みを行う。この結果、白杖の指向方向と誘導方向が沿った状態となった場合には、その旨の指示（この場合は、報知）が利用者に対して行われる。
【００２８】
しかる後、利用者は指示された方向に向かって歩行を開始する。なお、利用者が誤って分岐点Ｐ３において右折せず、そのまま直進してしまった場合など（図２では、破線で示される。）には、利用者は経路から逸れた旨の指示を受ける。かかる判断は、誘導方向と指向方向とが沿っていないことから認識され得るし、経路上に存在しない地点Ｐ４から現在地の情報を得ることによっても認識され得る。また、この場合には、経路が再検索され、再検索された新たな経路に基づいて誘導が開始され得る。
【００２９】
上記のような方法によって、利用者は各地点Ｐ５〜Ｐ１０を順次経由し、目的地Ｇまで誘導される。
【００３０】
このように、本実施形態に係る誘導システム及び白杖によれば、振動による指示を行うことにより、利用者を目的地まで誘導することが可能となる。このため、利用者に対して積極的に外出する誘因を与えることができ、延いては利用者のＱＯＬやＡＤＬを向上させることができる。また、白杖の指向方向を基に、利用者が自らの方向を認識することが可能となる。さらに、指示が振動によって与えられるため、雑踏の中など、騒音が激しい場合であっても、指示に対する注意を充分に喚起することができ、利用者に対して確実に指示を伝達することが可能となる。
【００３１】
また、情報提供手段４として、固有の情報（例えば、電柱管理表番号）を提供可能な固定物（例えば、電柱）を採用する場合には、実際に存在する固定物から位置関連情報を得ることができるため、高い精度で位置の特定を行うことができるという利点がある。また、至近距離から位置関連情報を得ることができるため、電波の伝播に起因する障害の影響などを受けにくく、例えば、地下や高層ビルが建ち並ぶ街中を利用者が移動する場合などであっても、確実に位置の特定を行うことができるという利点がある。
【００３２】
なお、白丈の利用者は、外出の際、目的地までの全行程を徒歩で移動するだけでなく、輸送機関を利用して移動する場合もある。この場合、実際に本誘導システムによる誘導が必要なのは、移動開始地点から目標地点までの全行程ではなく、実際に徒歩によって移動する行程（例えば、出発地から最寄の輸送機関の利用地点までの行程、若しくは、目的地の最寄の輸送機関の利用地点から目的地までの行程）などの、ある程度限られた領域である。このため、位置関連情報は、かかる領域を網羅するものであれば足り、実際の運用上必要となる位置関連情報の量は少なくて済む。
【００３３】
ところで、前記経路の検索は、所定の地点間の最短距離を基にして、所定の地点間の歩行における困難さをも考慮して経路を決定する検索方法（例えば、ダイクストラ法）を採用する。考慮される困難さの具体例としては、駐車車両や通行人などの存在や、路面の整備状態の善悪などの障害が挙げられる。かかる各地点間の障害の程度を環境係数としてパラメーター化し、距離に関する重みに反映させて、最適な経路を検索する際に利用する。
【００３４】
ここで、ダイクストラ法における経路計算の手法について、足の不自由な身体障害者が車椅子を利用して移動する場合を例にとって説明する。図３に示す例においては、距離Ｗを有して離れた二点間に、下り勾配の坂や、通行幅の狭い部分や、整備状態の悪い路面部分や、所定の高さを有する段差などの障害が存在する。このように種々の障害が存在する二点間の距離Ｗを、障害が存在しない状態とした場合における仮想的な距離Ｗvirtualに換算する式を以下に示す。
【数１】
ここで、Ｃiは、個別の障害の程度を表わす環境係数であり、ｗiは、個別の障害が存在する長さである。
【００３５】
次に、個別の環境係数Ｃiの具体例について説明する。
まず、下り勾配の坂（i ; srope-）における環境係数Ｃsrope-は、次式で示される。
【数２】
ここで、angleは、勾配の角度(degree)である（次式において同じ）。
なお、上り勾配の坂（i ; srope+）における環境係数Ｃsrope+は、次式で示される。
【数３】
また、通行幅の狭い部分（i ; width）における環境係数Ｃwidthは、次式で示される。
【数４】
ここで、widthは、通行幅(m)である。
そして、整備状態の悪い路面部分（i ; surface）における環境係数Ｃsurfaceは、次のような表に基づいて決定される。
【表１】
さらに、所定の高さを有する段差（i ; height）における環境係数Ｃheightは、次式で示される。
【数５】
ここで、heightは、段差の高さ(mm)である。
【００３６】
なお、白杖は、一般的に、身体の近辺の情報を得る目的で使用されるものであり、その場合には、利用者Ａは、白杖Ｂを左右交互に揺動させる。具体的には、白杖は、利用者の肩幅と同等又はそれより若干広めの間隔をおいて左右交互に地面を叩く走査（いわゆる、タッチテクニック）、又は、前記間隔を幅として左右交互に先端を地面に滑らせる走査（いわゆる、スライドテクニック）によって使用される。
【００３７】
この際、白杖は、地面から受ける衝撃によっても振動する。従って、白杖は、地面から受ける衝撃による振動とは異なる周波数で振動することが望ましい。このようにすれば、利用者が走査を行っている間であっても、振動に関連付けられた指示を確実に認識することが可能となる。
【００３８】
そこで、発明者らは、好ましい周波数を調査すべく、外径１４ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ９４５ｍｍのアルミ製の白杖を用いて前記タッチテクニック及びスライドテクニックによる走査を行い、白杖のグリップ部における振動による曲げ歪みをひずみゲージを用いて測定する実験を行い、その周波数分析をおこなった。その結果を図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００３９】
なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）は、タッチテクニックによる走査を行った場合の結果であり、図３（Ａ）は、白杖を一往復させる間に障害物と接触しなかった場合、図３（Ｂ）は、白杖を一往復させる間に障害物と一度接触した場合を示す。同様に、図３（Ｃ）及び（Ｄ）は、スライドテクニックによる走査を行った場合の結果であり、図３（Ｃ）は、白杖を一往復させる間に障害物と接触しなかった場合、図３（Ｄ）は、白杖を一往復させる間に障害物と一度接触した場合を示す。
【００４０】
これによると、タッチテクニックの走査を行う場合には、周波数が１Ｈｚ付近（より厳密には、約０．４〜約２．４Ｈｚ）、５０Ｈｚ付近及び１４５Ｈｚ付近の振動が多く（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）、スライドテクニックの走査を行う場合には、周波数が１Ｈｚ付近（より厳密には、約０．３〜約１．２Ｈｚ）及び１４５Ｈｚ付近の振動が多い（図３（Ｃ）及び（Ｄ）参照）ことが分かった。これらのことから、振動体を振動させる周波数としては、１Ｈｚ付近、５０Ｈｚ付近及び１４５Ｈｚ付近の周波数を除いた周波数帯であって、利用者が振動として感じ取ることのできる周波数である１００Ｈｚ付近（例えば、約９０〜約１１０Ｈｚ）が好ましい。
【００４１】
また、前記情報処理手段２による状態の判断においては、誘導方向と指向方向との逸脱角度が、所定の揺動角度に応じた角度より大きくなった場合に「逸れている」と判断することが望ましい。このようにすれば、利用者Ａは、本誘導システムを利用している間であっても、「逸れている」という誤った警告を受けることなく、身の近辺の情報を得るという本来の目的で白杖Ｂを使用することができる。具体的には、前記所定の揺動角度は、利用者の肩幅の寸法及び使用される白杖の長さなどから決定され得る。
【００４２】
さらに、より精確な指向方向に基づく指示が必要である場合に備え、前記所定の揺動角度よりも小さい逸脱角度において前記状態の判断がなされるように、逸脱角度の設定が切換可能な構成であってもよい。
【００４３】
なお、本発明に係る誘導システム及び白杖は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４４】
例えば、上記の説明においては、振動が指示と関連付けられているものとして説明したが、指示の全てが振動によって構成されるものでなくてもよく、振動によって注意を喚起した後に、音声によって具体的な指示を与えられるものであってもよい。
【００４５】
また、前記情報提供手段４は、位置関連情報として、情報処理手段２に対して具体的な住所等の情報を提供するものであってもよい。
【００４６】
さらに、携帯端末Ｃは、過去に利用者が通過した経路の履歴など、利用者の歩行に関する情報を記憶可能な記憶手段を有するものであってもよい。
【００４７】
また、上記の説明においては、前記情報処理手段２や通信手段７、入力手段８は、携帯端末Ｃに備えられるものとして説明したが、白杖Ｂの一部の構成要素として一体的に設けられるものであってもよい。
【００４８】
さらに、前記情報処理手段２は外部のサーバーに納められ、該外部のサーバーにおいて、経路の検索及びこれに伴う誘導に関する指示の生成を行うものであってもよい。この場合には、前記外部のサーバーで生成された誘導に関する指示が、白杖Ｂ若しくは携帯端末Ｃに備えられる通信手段を介して、発振手段３に提供されるものであってもよい。
【００４９】
そして、本誘導システムは、視覚障害者のみが利用することに限定されるものではなく、高齢者などが利用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導システムのブロック図を示す。
【図２】同実施形態に係る誘導システムによる利用者の誘導を説明する図を示す。
【図３】ダイクストラ法における経路計算が行われる二点間に存在する各種の障害を示す。
【図４】白杖による走査を行った場合の曲げ歪みと周波数との関係を示す図であって、（Ａ）は、タッチテクニックによる走査において、白杖が一往復中に障害物と接触しない場合の図、（Ｂ）は、同走査において白杖が一往復中に一度障害物と接触した場合の図、（Ｃ）は、スライドテクニックによる走査において、白杖が一往復中に障害物と接触しない場合の図、（Ｄ）は、同走査において白杖が一往復中に一度障害物と接触した場合の図を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１…方向検知手段、２…情報処理手段、３…発振手段、４…情報提供手段、５…入力手段、６…障害物検知手段、７…通信手段、８…入力手段、Ａ…利用者、Ｂ…白杖、Ｃ…携帯端末、Ｓ…出発地、Ｇ…目的地
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚障害者を目的地まで誘導する視覚障害者の誘導システム、及び、該視覚障害者の誘導システムに用いられる白杖に関する。
【背景技術】
【０００２】
視覚障害者は、視覚によって情報を得ることが不可能若しくは困難である。そのため、外出の際に、目的地までの経路を視覚によって認識することや、その経路上にある障害物などを視認することができない。
【０００３】
ところで、視覚障害者は、外出の際、白杖とよばれる道具を携帯し、かかる白杖を進行方向前方において揺動させることにより、障害物を把握する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、通常の白杖は、身の極近辺の情報を取得するのに役立つものに過ぎず、目的地までの経路を客観的に把握できるものではない。従って、視覚障害者は、積極的に外出することをためらいがちであり、生活行動範囲が狭まって生活意欲が低下しやすい。このことは、ＱＯＬ（Quality Of Life）やＡＤＬ（Activities of Daily Living）の低下として、社会的にも認識されている。
【０００５】
そこで、本発明は、視覚障害者を目的地まで誘導するための視覚障害者の誘導システム、及び、視覚障害者の該誘導システムに用いられる白杖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】
本発明に係る視覚障害者の誘導システムは、視覚障害者が保持する白杖の指向方向を検知する方向検知手段と、視覚障害者の位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者に伝達すべく前記白杖を振動させる発振手段とを備えて構成される。
【０００７】
上記構成からなる視覚障害者の誘導システムによれば、視覚障害者の位置を判断することや、白杖の指向方向を基に視覚障害者の方向を判断することが可能となる。また、視覚障害者が保持する白杖を振動させるため、視覚障害者に対して指示を確実に伝達することが可能となる。
【０００８】
具体的には、前記情報処理手段は、所定の目的地までの経路を検索するとともに、検索された経路に基づいて決定される誘導方向と前記指向方向とを照合し、誘導方向と指向方向とが沿う状態及び／又は逸れる状態を判断可能である構成を採用することができる。このようにすれば、視覚障害者は、白杖を色々な方向に向ける試みを行って、指向方向と誘導方向とが沿う方向を探ることにより、誘導方向を確実に把握することが可能となる。
【０００９】
さらに、前記位置関連情報は、前記目的地に対して相対的に固定された複数の地点から提供される各地点に固有の情報であり、前記情報処理手段は、該固有の情報を基に、各地点の位置を特定可能である構成を採用することができる。
【００１０】
なお、上記誘導システムにおいては、視覚障害者が保持する白杖は、前記発振手段及び方向検知手段を備える構成が好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、視覚障害者を目的地まで誘導することが可能となる。このため、視覚障害者に対して積極的に外出する誘因を与えることができ、延いては視覚障害者のＱＯＬやＡＤＬを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る視覚障害者の誘導システムについて、図面に基づいて説明する。
【００１３】
本誘導システムは、いわゆるナビゲーションシステムであり、設定された目的地までの経路を検索した結果に基づいて、視覚障害者（以下、利用者と言う。）の誘導を行う。具体的には、本誘導システムは、図１に示すように、利用者Ａが保持する白杖Ｂの指向方向を検知する方向検知手段１と、利用者Ａの位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段２と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者に伝達すべく前記白杖を振動させる発振手段３とを備えて構成される。また、前記位置関連情報は、情報提供手段４から提供される。
【００１４】
前記各手段のうち、少なくとも方向検知手段１及び発振手段３は、前記白杖Ｂに備えられる。また、白杖Ｂには、利用者Ａが指示を認識したことを情報処理手段２に通知するための確認ボタンや、発振手段３の作動を停止させるためのスイッチなど各種の入力手段５が備えられる。さらに、白杖Ｂを障害物に接触させなくても障害物を発見することができるように、白杖Ｂには、赤外線センサーなどの障害物検知手段６が設けられることが望ましい。
【００１５】
一方、前記情報処理手段２は、携帯電話などの携帯端末Ｃに備えられる。なお、携帯端末Ｃは、情報提供手段４から送信される位置関連情報を受信可能な通信手段７や、目的地などを入力可能な入力手段８などを備える。これら白杖Ｂ及び携帯端末Ｃは、利用者Ａに保持される。
【００１６】
前記方向検知手段１は、電子コンパスや、ジャイロコンパスなどの各種のいわゆる方位磁針であり、検知される方位が白杖Ｂの軸方向に沿うように設けられる。このようにすることにより、方向検知手段１は、利用者Ａが、所持する白杖Ｂを指し示す方向（即ち、指向方向）を検知することができる。
【００１７】
前記情報処理手段２は、上述のように前記位置関連情報及び指向方向の演算処理を行い、誘導に関する指示を生成する。具体的には、情報処理手段２は、地図に関するデータを有しており、目的地への経路を検索可能であり、また、提供される前記位置関連情報を該地図データに照合することにより、情報を受信した際の位置を特定可能である。
【００１８】
さらに、情報処理手段２は、前記方向検知手段１によって検知される指向方向が、検索された前記経路に基づいて決定される誘導方向に沿っている状態及び／又は逸れている状態を判断可能であり、かかる状態に応じて適宜誘導の指示を生成する。
【００１９】
前記発振手段３は、上述のように前記誘導に関する指示を振動によって利用者に伝達するために用いられるものであり、いわゆるバイブレーターである。かかる発振手段３は、白杖Ｂのグリップ部分に設けられ、利用者Ａが手を接触させるグリップ部分が最も振動するように構成される。
【００２０】
なお、発振手段３が発生させる振動は、例えば「右に曲がれ。」などの命令や、「目的地に到着した。」、「方向が誤っている。」などの注意を示す指示と適宜関連付けられている。従って、利用者Ａは、かかる振動を指示の内容と関連付けて把握していることが望ましい。
【００２１】
前記情報提供手段４は、上述のように利用者の位置を判断するために用いられる位置関連情報を提供する。本誘導システムがＧＰＳによるものである場合には、情報提供手段４は、複数のＧＰＳ衛星であり、位置関連情報は各ＧＰＳ衛星が電磁波を送信した時刻などである。
【００２２】
また、情報提供手段４として、目的地に対して相対的に固定された固定物（例えば、電柱）を採用する場合には、位置関連情報は、かかる固定物に一意的に割り当てられた固有の情報（例えば、電柱管理票番号）などである。この場合には、前記地図データは、かかる固有の情報と関連付けられており、前記情報処理手段２は、これを基に位置を特定可能である。
【００２３】
以下に、図２に基づいて、上記構成からなる誘導システムの運用方法について、利用者を出発地Ｓから目的地Ｇに誘導する場合を例に説明する。なお、前記情報提供手段４は、固有の情報（例えば、電柱管理表番号）を提供可能な固定物（例えば、電柱）である場合について説明する。
【００２４】
まず、出発地Ｓにおいて、利用者自ら若しくは他の者が、携帯端末Ｃに対して目的地Ｇを入力する。目的地Ｇは、周知の方法によって設定されるが、利用者自らが設定する場合では、予め一つ又は複数の目的地を登録しておき、目的地Ｇを指定又は選択する方法が考えられる。なお、出発地Ｓの位置は、必ずしも出発時点で情報処理手段２に認識されている必要はなく、所定の固定地点からの情報を取得した時点で認識されるものであってもよい。以下の説明では、出発地Ｓの位置が認識されていない場合について説明する。
【００２５】
次に、出発地Ｓから利用者が歩行を開始し、固定物が設置された地点Ｐ１に至る。すると、Ｐ１に設置された固定物から該固定物についての固有の情報が提供され、該固有の情報に関連付けられた地図データによって、現在地が特定される。これを基に、目的地までの経路が決定される。該経路は、図２においては実線で示されており、地点Ｐ２を通過し、分岐点Ｐ３において右折し、地点Ｐ６、地点Ｐ８、地点Ｐ１０を適宜右左折して目的地Ｇに至るものである。
【００２６】
そして、この経路を基に、誘導の指示が与えられる。具体的には、次の地点Ｐ２までの距離、若しくは、分岐点Ｐ３までの距離及び転回する方向を指示される。なお、情報処理手段２は、前記経路に基づいて決定される誘導方向と白杖の指向方向とが逸れていないかを随時判断し、逸れていると判断した場合にはその旨の指示を利用者に対して行う。
【００２７】
利用者がＰ３に至ると、白杖を用いて転回する方向を把握するように、指示が与えられる。利用者は、これに従って、白杖を色々な方向に向ける試みを行う。この結果、白杖の指向方向と誘導方向が沿った状態となった場合には、その旨の指示（この場合は、報知）が利用者に対して行われる。
【００２８】
しかる後、利用者は指示された方向に向かって歩行を開始する。なお、利用者が誤って分岐点Ｐ３において右折せず、そのまま直進してしまった場合など（図２では、破線で示される。）には、利用者は経路から逸れた旨の指示を受ける。かかる判断は、誘導方向と指向方向とが沿っていないことから認識され得るし、経路上に存在しない地点Ｐ４から現在地の情報を得ることによっても認識され得る。また、この場合には、経路が再検索され、再検索された新たな経路に基づいて誘導が開始され得る。
【００２９】
上記のような方法によって、利用者は各地点Ｐ５〜Ｐ１０を順次経由し、目的地Ｇまで誘導される。
【００３０】
このように、本実施形態に係る誘導システム及び白杖によれば、振動による指示を行うことにより、利用者を目的地まで誘導することが可能となる。このため、利用者に対して積極的に外出する誘因を与えることができ、延いては利用者のＱＯＬやＡＤＬを向上させることができる。また、白杖の指向方向を基に、利用者が自らの方向を認識することが可能となる。さらに、指示が振動によって与えられるため、雑踏の中など、騒音が激しい場合であっても、指示に対する注意を充分に喚起することができ、利用者に対して確実に指示を伝達することが可能となる。
【００３１】
また、情報提供手段４として、固有の情報（例えば、電柱管理表番号）を提供可能な固定物（例えば、電柱）を採用する場合には、実際に存在する固定物から位置関連情報を得ることができるため、高い精度で位置の特定を行うことができるという利点がある。また、至近距離から位置関連情報を得ることができるため、電波の伝播に起因する障害の影響などを受けにくく、例えば、地下や高層ビルが建ち並ぶ街中を利用者が移動する場合などであっても、確実に位置の特定を行うことができるという利点がある。
【００３２】
なお、白丈の利用者は、外出の際、目的地までの全行程を徒歩で移動するだけでなく、輸送機関を利用して移動する場合もある。この場合、実際に本誘導システムによる誘導が必要なのは、移動開始地点から目標地点までの全行程ではなく、実際に徒歩によって移動する行程（例えば、出発地から最寄の輸送機関の利用地点までの行程、若しくは、目的地の最寄の輸送機関の利用地点から目的地までの行程）などの、ある程度限られた領域である。このため、位置関連情報は、かかる領域を網羅するものであれば足り、実際の運用上必要となる位置関連情報の量は少なくて済む。
【００３３】
ところで、前記経路の検索は、所定の地点間の最短距離を基にして、所定の地点間の歩行における困難さをも考慮して経路を決定する検索方法（例えば、ダイクストラ法）を採用する。考慮される困難さの具体例としては、駐車車両や通行人などの存在や、路面の整備状態の善悪などの障害が挙げられる。かかる各地点間の障害の程度を環境係数としてパラメーター化し、距離に関する重みに反映させて、最適な経路を検索する際に利用する。
【００３４】
ここで、ダイクストラ法における経路計算の手法について、足の不自由な身体障害者が車椅子を利用して移動する場合を例にとって説明する。図３に示す例においては、距離Ｗを有して離れた二点間に、下り勾配の坂や、通行幅の狭い部分や、整備状態の悪い路面部分や、所定の高さを有する段差などの障害が存在する。このように種々の障害が存在する二点間の距離Ｗを、障害が存在しない状態とした場合における仮想的な距離Ｗvirtualに換算する式を以下に示す。
【数１】
ここで、Ｃiは、個別の障害の程度を表わす環境係数であり、ｗiは、個別の障害が存在する長さである。
【００３５】
次に、個別の環境係数Ｃiの具体例について説明する。
まず、下り勾配の坂（i ; srope-）における環境係数Ｃsrope-は、次式で示される。
【数２】
ここで、angleは、勾配の角度(degree)である（次式において同じ）。
なお、上り勾配の坂（i ; srope+）における環境係数Ｃsrope+は、次式で示される。
【数３】
また、通行幅の狭い部分（i ; width）における環境係数Ｃwidthは、次式で示される。
【数４】
ここで、widthは、通行幅(m)である。
そして、整備状態の悪い路面部分（i ; surface）における環境係数Ｃsurfaceは、次のような表に基づいて決定される。
【表１】
さらに、所定の高さを有する段差（i ; height）における環境係数Ｃheightは、次式で示される。
【数５】
ここで、heightは、段差の高さ(mm)である。
【００３６】
なお、白杖は、一般的に、身体の近辺の情報を得る目的で使用されるものであり、その場合には、利用者Ａは、白杖Ｂを左右交互に揺動させる。具体的には、白杖は、利用者の肩幅と同等又はそれより若干広めの間隔をおいて左右交互に地面を叩く走査（いわゆる、タッチテクニック）、又は、前記間隔を幅として左右交互に先端を地面に滑らせる走査（いわゆる、スライドテクニック）によって使用される。
【００３７】
この際、白杖は、地面から受ける衝撃によっても振動する。従って、白杖は、地面から受ける衝撃による振動とは異なる周波数で振動することが望ましい。このようにすれば、利用者が走査を行っている間であっても、振動に関連付けられた指示を確実に認識することが可能となる。
【００３８】
そこで、発明者らは、好ましい周波数を調査すべく、外径１４ｍｍ、内径１１ｍｍ、長さ９４５ｍｍのアルミ製の白杖を用いて前記タッチテクニック及びスライドテクニックによる走査を行い、白杖のグリップ部における振動による曲げ歪みをひずみゲージを用いて測定する実験を行い、その周波数分析をおこなった。その結果を図３（Ａ）〜（Ｄ）に示す。
【００３９】
なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）は、タッチテクニックによる走査を行った場合の結果であり、図３（Ａ）は、白杖を一往復させる間に障害物と接触しなかった場合、図３（Ｂ）は、白杖を一往復させる間に障害物と一度接触した場合を示す。同様に、図３（Ｃ）及び（Ｄ）は、スライドテクニックによる走査を行った場合の結果であり、図３（Ｃ）は、白杖を一往復させる間に障害物と接触しなかった場合、図３（Ｄ）は、白杖を一往復させる間に障害物と一度接触した場合を示す。
【００４０】
これによると、タッチテクニックの走査を行う場合には、周波数が１Ｈｚ付近（より厳密には、約０．４〜約２．４Ｈｚ）、５０Ｈｚ付近及び１４５Ｈｚ付近の振動が多く（図３（Ａ）及び（Ｂ）参照）、スライドテクニックの走査を行う場合には、周波数が１Ｈｚ付近（より厳密には、約０．３〜約１．２Ｈｚ）及び１４５Ｈｚ付近の振動が多い（図３（Ｃ）及び（Ｄ）参照）ことが分かった。これらのことから、振動体を振動させる周波数としては、１Ｈｚ付近、５０Ｈｚ付近及び１４５Ｈｚ付近の周波数を除いた周波数帯であって、利用者が振動として感じ取ることのできる周波数である１００Ｈｚ付近（例えば、約９０〜約１１０Ｈｚ）が好ましい。
【００４１】
また、前記情報処理手段２による状態の判断においては、誘導方向と指向方向との逸脱角度が、所定の揺動角度に応じた角度より大きくなった場合に「逸れている」と判断することが望ましい。このようにすれば、利用者Ａは、本誘導システムを利用している間であっても、「逸れている」という誤った警告を受けることなく、身の近辺の情報を得るという本来の目的で白杖Ｂを使用することができる。具体的には、前記所定の揺動角度は、利用者の肩幅の寸法及び使用される白杖の長さなどから決定され得る。
【００４２】
さらに、より精確な指向方向に基づく指示が必要である場合に備え、前記所定の揺動角度よりも小さい逸脱角度において前記状態の判断がなされるように、逸脱角度の設定が切換可能な構成であってもよい。
【００４３】
なお、本発明に係る誘導システム及び白杖は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４４】
例えば、上記の説明においては、振動が指示と関連付けられているものとして説明したが、指示の全てが振動によって構成されるものでなくてもよく、振動によって注意を喚起した後に、音声によって具体的な指示を与えられるものであってもよい。
【００４５】
また、前記情報提供手段４は、位置関連情報として、情報処理手段２に対して具体的な住所等の情報を提供するものであってもよい。
【００４６】
さらに、携帯端末Ｃは、過去に利用者が通過した経路の履歴など、利用者の歩行に関する情報を記憶可能な記憶手段を有するものであってもよい。
【００４７】
また、上記の説明においては、前記情報処理手段２や通信手段７、入力手段８は、携帯端末Ｃに備えられるものとして説明したが、白杖Ｂの一部の構成要素として一体的に設けられるものであってもよい。
【００４８】
さらに、前記情報処理手段２は外部のサーバーに納められ、該外部のサーバーにおいて、経路の検索及びこれに伴う誘導に関する指示の生成を行うものであってもよい。この場合には、前記外部のサーバーで生成された誘導に関する指示が、白杖Ｂ若しくは携帯端末Ｃに備えられる通信手段を介して、発振手段３に提供されるものであってもよい。
【００４９】
そして、本誘導システムは、視覚障害者のみが利用することに限定されるものではなく、高齢者などが利用するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る誘導システムのブロック図を示す。
【図２】同実施形態に係る誘導システムによる利用者の誘導を説明する図を示す。
【図３】ダイクストラ法における経路計算が行われる二点間に存在する各種の障害を示す。
【図４】白杖による走査を行った場合の曲げ歪みと周波数との関係を示す図であって、（Ａ）は、タッチテクニックによる走査において、白杖が一往復中に障害物と接触しない場合の図、（Ｂ）は、同走査において白杖が一往復中に一度障害物と接触した場合の図、（Ｃ）は、スライドテクニックによる走査において、白杖が一往復中に障害物と接触しない場合の図、（Ｄ）は、同走査において白杖が一往復中に一度障害物と接触した場合の図を示す。
【符号の説明】
【００５１】
１…方向検知手段、２…情報処理手段、３…発振手段、４…情報提供手段、５…入力手段、６…障害物検知手段、７…通信手段、８…入力手段、Ａ…利用者、Ｂ…白杖、Ｃ…携帯端末、Ｓ…出発地、Ｇ…目的地
【特許請求の範囲】
【請求項１】
視覚障害者が保持する白杖の指向方向を検知する方向検知手段と、視覚障害者の位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者に伝達すべく前記白杖を振動させる発振手段とを備えて構成される視覚障害者の誘導システム。
【請求項２】
前記情報処理手段は、所定の目的地までの経路を検索するとともに、検索された経路に基づいて決定される誘導方向と前記指向方向とを照合し、誘導方向と指向方向とが沿う状態及び／又は逸れる状態を判断可能である請求項１に記載の視覚障害者の誘導システム。
【請求項３】
前記位置関連情報は、前記目的地に対して相対的に固定された複数の地点から提供される各地点に固有の情報であり、前記情報処理手段は、該固有の情報を基に、各地点の位置を特定可能である前記請求項１又は２に記載の視覚障害者の誘導システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の視覚障害者の誘導システムにおける前記発振手段及び方向検知手段を備える白杖。
【請求項１】
視覚障害者が保持する白杖の指向方向を検知する方向検知手段と、視覚障害者の位置を判断する際に用いられる位置関連情報及び前記指向方向の演算処理を行って誘導に関する指示を生成する情報処理手段と、前記誘導に関する指示を振動によって視覚障害者に伝達すべく前記白杖を振動させる発振手段とを備えて構成される視覚障害者の誘導システム。
【請求項２】
前記情報処理手段は、所定の目的地までの経路を検索するとともに、検索された経路に基づいて決定される誘導方向と前記指向方向とを照合し、誘導方向と指向方向とが沿う状態及び／又は逸れる状態を判断可能である請求項１に記載の視覚障害者の誘導システム。
【請求項３】
前記位置関連情報は、前記目的地に対して相対的に固定された複数の地点から提供される各地点に固有の情報であり、前記情報処理手段は、該固有の情報を基に、各地点の位置を特定可能である前記請求項１又は２に記載の視覚障害者の誘導システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の視覚障害者の誘導システムにおける前記発振手段及び方向検知手段を備える白杖。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１４３７２４（Ｐ２００７−１４３７２４Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４０３７０（Ｐ２００５−３４０３７０）
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２５日（２００５．１１．２５）
【出願人】（３９９０３００６０）学校法人 関西大学 (208)
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