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車椅子や白杖に装着可能な路面状態の把握・危険警告による転倒事故等防止を目的とした歩行支援システム

資料

車椅子や白杖に装着可能な路面状態の把握・危険警告による転倒事故等防止を目的とした歩行支援システム

組織名 国立大学法人山口大学 大学院理工学研究科 中島 翔太 講師
技術分野 ものづくり、医工連携/ライフサイエンス、IT
概要 高齢化社会の進展に伴って車椅子や白杖の重要性が高まっていますが、屋外で使用する場合、安全なアスファルトから進路が外れて砂利や泥、芝生、水たまりなどに入ってしまうと転倒などの事故に繋がってしまう危険性があります。そこで、安価かつ小型の超音波センサとマイコン等電子部品及び信号処理ソフトウェアにより、進路方向の路面状態を把握し、危険の検知、警告を行う歩行支援システムを研究しています。本技術の活用・実用化に意欲がある企業を歓迎します。
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【簡略図】
20150403074733.png【背景】
高齢化社会の進展に伴って車椅子や白杖の重要性が高まっていますが、屋外で使用する場合、安全なアスファルトから進路が外れて砂利道や水たまり等の危険な路面に入ってしまうと転倒や立ち往生などの事故に繋がってしまう恐れがあります。
そこで、安価かつ小型の超音波センサとマイコン等電子部品及び信号処理ソフトウェアにより、進路方向の路面状態を把握し、危険の検知、警告を行う歩行支援システムを研究しています。
アスファルトや木材は安全と判定し、砂利や芝生、砂、泥、水たまり等は危険と判断します。
20150403074837.png本技術の活用・実用化に意欲がある企業を歓迎します。

【技術内容】
本技術では、超音波を対象物に向けて発信し、反射波を取得します。
 20150403074923.png反射波を元に、測定距離・反射強度、入射角度の情報を元に路面を判別します。
 20150403075009.png送信波の往復時間で距離が分かります。
反射波のピークで反射強度が分かります。
 20150403075048.png
材質が異なれば、反射強度は異なります。

20150403075129.png 同じ材質でも測定距離が異なると反射強度は変わります。
20150403075258.png 下記は、距離ごとの反射強度の推移です。
距離が長くなるにつれて反射強度は減衰します。
 20150403075335.png路面との入射角度が異なると反射強度は変化するため、考慮する必要があります。
 20150403075412.png下記は例として、測定距離が80cmのときの入射角度(deg)の推移です。
20150403075502.png以上より、超音波センサから得られる距離、反射強度、入射角の情報をパラメータとして、マイコンで信号処理を行うことで、路面状態を高精度に判別することが可能です。
進路上に危険地域がある場合にブザー等で警報を鳴らすことも可能です。

【技術・ノウハウの強み(新規性、優位性、有用性)】
・小型であり、車椅子や白杖に装着可能です。
・非接触かつ簡易な方法で危険の検知が可能です。
・超音波センサとマイコン、その他周辺回路のみで構成しています。
・路面状態だけでなく、表面粗さが異なる材質であれば非接触で判別可能です。
・二次元画像を取得しないのでプライバシーを侵害しません。

【連携企業のイメージ】
例えば下記の企業と連携可能です。
1)車椅子を開発・販売している企業
2)白杖を開発・販売している企業
3)福祉用機器を開発・販売している企業
4)歩行支援システムを開発・販売している企業
5)他、本技術の活用を希望する企業

【技術・ノウハウの活用シーン(イメージ)】
様々な福祉用具機器に活用可能です。例えば、車いすや白杖に応用可能です。

・車椅子への応用
試作品を車椅子に装着した写真は以下の通りです。
20150403075609.png階段、芝生、障害物等も正しく判定しています。
20150403075643.png・白杖への応用
下記がイメージ図です。ストレス無く、前方の路面状態を把握しながら安全に歩行することが可能です。
20150403075708.png【技術・ノウハウの活用の流れ】
本技術の活用や製品開発に興味がある方はお気軽にお問合せください。
試作品やデータなどご紹介させていただきます。

【専門用語の解説】
(超音波センサ)
送波器により超音波を対象物に向け発信し、その反射波を受波器で受信することにより、対象物の有無や対象物までの距離を検出するセンサです。

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