JP2023050689A - 制御システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】操作の際にユーザに課される不都合を軽減することが可能な仕組みを提供する。【解決手段】制御システムであって、前記制御システムにより制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定して測定した前記距離を示す値である測距値を取得するセンサと、前記センサにより取得された前記測距値に基づいて、前記対象物体に関する処理を実行する制御部と、を備える制御システム。【選択図】図１

Description

本発明は、制御システム、制御方法、及びプログラムに関する。

センサにより測定された情報に基づいてユーザのジェスチャを検出して、検出したジェスチャに対応する動作を行う技術が開発されている。例えば、下記特許文献１では、車両のドアの下部に設けられたセンサにより、片足をセンサに近づけるように浮かすキック動作を検出して、ドアを開閉する技術が開示されている。

特許第６５３７４８８号公報

しかし、キック動作は、片足を浮かせる不安定な姿勢を強いられる等、様々な不都合があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、操作の際にユーザに課される不都合を軽減することが可能な仕組みを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、制御システムであって、前記制御システムにより制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定して測定した前記距離を示す値である測距値を取得するセンサと、前記センサにより取得された前記測距値に基づいて、前記対象物体に関する処理を実行する制御部と、を備える制御システムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、制御システムにより実行される制御方法であって、前記制御システムにより制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である測定対象空間に存在する物体とセンサとの間の距離を測定して測定した前記距離を示す値である測距値を取得することと、取得された前記測距値に基づいて、前記対象物体に関する処理を実行することと、を含む制御方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、制御システムを制御するコンピュータに、前記制御システムにより制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である測定対象空間に存在する物体とセンサとの間の距離を測定して測定した前記距離を示す値である測距値を取得することと、取得された前記測距値に基づいて、前記対象物体に関する処理を実行することと、を実行させるためのプログラムが提供される。

以上説明したように本発明によれば、操作の際にユーザに課される不都合を軽減することが可能な仕組みが提供される。

本発明の一実施形態に係る制御システムの構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る測定対象空間の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る駆動条件の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る制御システムにおいて実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．構成例＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御システム２の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、制御システム２は、車両１に搭載される。制御システム２は、車両１の動作を制御するシステムである。制御システム２は、測距センサ１０、制御装置２０、及びアクチュエータ３０を備える。

（測距センサ１０）
測距センサ１０は、物体との間の距離を測定するセンサである。詳しくは、測距センサ１０は、送信波を送信し、送信波が物体により反射された反射波を受信する。そして、測距センサ１０は、送信波を送信してから反射波を受信するまでの時間長に基づいて、測距センサ１０と物体との間の距離を測定する。送信波は、電波、音波、又は超音波等の任意の波であってよい。

とりわけ、測距センサ１０は、測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定する。測定対象空間とは、制御システム２により制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である。ここでの上肢とは、肩、上腕、肘、前腕、手首、及び手を含む、肩から指先までの身体部位である。すなわち、測定対象空間とは、ユーザの肩から指先までの身体部位の位置が分布すると想定される空間である。とりわけ、測定対象空間は、手または肘の位置が分布すると想定される空間を含んでいればよい。ジェスチャ操作は、手または肘で行われることが多いためである。かかる構成により、測距センサ１０から対象物体を操作しようとするユーザの上肢までの距離を測定することが可能となる。測定対象空間の一例を、図２を参照しながら説明する。

図２は、本実施形態に係る測定対象空間の一例を説明するための図である。図２に示すように、測距センサ１０は、車両１の後部に設けられた荷室のドア（以下、ラゲッジドアとも称する）に設けられてもよい。測距センサ１０は、地上高１００ｃｍの位置に設けられる。測定対象空間３は、車両１の後方１５ｃｍ以上５０ｃｍ以下であって、地上高８０ｃｍ以上１２０ｃｍ以下の空間である。

なお、測距センサ１０は、測定対象空間の外部に存在する物体との間の距離も測定可能であってもよい。例えば、測距センサ１０は、５０ｃｍ以上の距離を示す測距値を取得可能であってもよい。他方、測定対象空間３の測距センサ１０までの距離の下限値である１５ｃｍは、測距センサ１０の仕様上測定可能な距離の下限値であってもよい。

図２に示すように、測距センサ１０は、測定対象空間３に向けて送信波４を送信する。そして、測距センサ１０は、測定対象空間３に位置する物体により送信波４が反射された反射波を受信して、当該物体までの距離を測定する。測距センサ１０は、測定対象空間３を通過するよう送信波４を送信することで、測定対象空間３に位置する物体により反射された反射波を受信することが可能となる。測距センサ１０は、水平方向に指向性を持たせた送信波４を送信してもよい。その場合、地面からの反射を抑制して、測定対象空間３に位置する物体までの水平方向の距離を測定することが可能となる。本例において、対象物体は、ラゲッジドアを開閉するアクチュエータ３０である。ユーザ５は、測定対象空間３において上肢で所定の動作を行うことで、制御システム２にラゲッジドアを開かせることができる。

測定対象空間３は、測距センサ１０から水平方向に離隔した空間を含む。かかる構成によれば、測距センサ１０から水平方向に離隔した位置に存在するユーザ５の上肢までの距離を示す測距値を取得することが可能となる。

測定対象空間３は、測距センサ１０から水平方向に離隔した位置に立ったユーザ５の上肢が分布すると想定される空間を含む。かかる構成によれば、測距センサ１０から水平方向に離隔した位置に立ったユーザ５の上肢までの距離を示す測距値を取得することが可能となる。

測定対象空間３は、ユーザ５の胴体の位置が分布すると想定される空間を含む。ここでの胴体とは、上肢、下肢、及び頭部以外の、いわゆる体幹を指す。かかる構成によれば、ユーザ５の上肢又は胴体の少なくともいずれかまでの距離を示す測距値を取得することが可能となる。

測距センサ１０は、測定した距離を示す値である測距値を取得する。そして、測距センサ１０は、取得した測距値を制御装置２０に出力する。測距センサ１０は、繰り返し距離を測定する。そして、測距センサ１０は、測距値を繰り返し制御装置２０に出力する。

（アクチュエータ３０）
アクチュエータ３０は、車両１を構成する任意の部品を駆動する機能を有する。例えば、アクチュエータ３０は、ラゲッジドアを開閉するモータであってもよい。アクチュエータ３０は、制御装置２０による制御に基づいて、車両１のラゲッジドアを開閉する。

（制御装置２０）
制御装置２０は、車両１に搭載された各装置の動作を制御する装置である。例えば、制御装置２０は、測距センサ１０により得られた測距値に基づいて、アクチュエータ３０の動作を制御する。図１に示すように、制御装置２０は、取得部２１及び制御部２２を含む。

－取得部２１
取得部２１は、測距センサ１０により測定された距離を示す値である測距値を取得する機能を有する。取得部２１は、測距センサ１０により繰り返し出力される測距値を取得する。取得部２１は、取得した測距値を制御部２２に出力する。

－制御部２２
制御部２２は、取得部２１により取得された測距値に基づいて、対象物体に関する処理を実行する機能を有する。例えば、制御部２２は、測距値に基づく処理として、測距値が所定の条件（以下、駆動条件とも称する）を満たした場合に、アクチュエータ３０を動作させる。駆動条件は、測定対象空間においてユーザの上肢が所定の動作（以下、標的動作とも称する）を行った場合に得られる測距値が得られたことである。標的動作は、アクチュエータ３０を動作させるトリガとなる、ユーザが行う動作である。

駆動条件は、特定の範囲の距離に対応する測距値の範囲である第１の範囲に含まれる測距値が取得され、次いで第１の範囲よりも短い距離に対応する測距値の範囲である第２の範囲に含まれる測距値が取得され、次いで第１の範囲に含まれる測距値が取得されたことであってもよい。第１の範囲の一例は、５０ｃｍ±数ｃｍの範囲である。第２の範囲の一例は、２０ｃｍ±数ｃｍの範囲である。この場合、標的動作の一例は、ユーザが測距センサ１０から５０ｃｍ程度の位置に立ち、測距センサ１０から２０ｃｍ程度の位置に手又は肘をかざして、手又は肘を戻す動作である。そして、駆動条件は、測距値が５０ｃｍ程度から２０ｃｍ程度に変化し、さらに５０ｃｍ程度に変化することである。かかる構成によれば、ユーザが標的動作を行ったことをトリガとして、アクチュエータ３０を動作させることが可能となる。上記説明した駆動条件について、図３を参照しながらより具体的に説明する。

図３は、本実施形態に係る駆動条件の一例を説明するための図である。図３の上段に示すように、ユーザ５が車両１の後方であって測距センサ１０から５０ｃｍ程度の位置に立つと、測距センサ１０からユーザ５の胴体までの距離５０ｃｍ程度を示す測距値が取得される。次いで、図３の中段に示すように、ユーザ５が測距センサ１０から２０ｃｍ程度の位置に手をかざすと、測距センサ１０からユーザ５の手までの距離２０ｃｍ程度を示す測距値が取得される。さらに、図３の下段に示すように、ユーザ５が手を戻すと、測距センサ１０からユーザ５の胴体までの距離５０ｃｍ程度を示す測距値が取得される。このように、測距値が５０ｃｍ程度から２０ｃｍ程度に変化し、さらに５０ｃｍ程度に変化した場合に、ユーザが測定対象空間３において標的動作を行ったことを検出することが可能となる。制御部２２は、測定対象空間３において標的動作が行われたことを検出すると、アクチュエータ３０を動作させて、ラゲッジドアを開く。

（効果）
以上、本実施形態に係る制御システム２の構成について説明した。上記説明したように、制御システム２は、ユーザが車両１に近接して上肢をかざす動作を行ったことを測距値に基づいて検出すると、ラゲッジドアを開く。かかる構成により、上記特許文献１に開示されたキック動作を検出してドアを開閉する技術に比して様々な有利な効果が奏される。

まず、ユーザは、片足を上げる不安定な姿勢にならずに済む。このため、ユーザは転倒する危険を回避することができる。かかる効果は、高齢者及び妊婦にとって特に望ましい。

車両１の下部には、道路から跳ね上がった泥等の汚れが付着していること多い。そのため、キック動作を行うと、車両１の下部に衣服又は靴が接触してしまい、衣服又は靴が汚れてしまい得る。この点、本実施形態によれば、車両１に近接して上肢で標的動作を行えばよいので、仮に上肢が車両１に接触したとしても衣服が汚れないようにすることができる。

車両１の下方を、猫等の小動物が通過し得る。したがって、上記特許文献１に開示された技術では、小動物の通過を、キック動作として誤検出してしまうおそれがあった。この点、本実施形態によれば、小動物が通過し得ない空間を測定対象空間としているので、かかる誤検出を防止し、アクチュエータ３０の誤動作を防止することが可能となる。

＜２．処理の流れ＞
図４は、本実施形態に係る制御システム２において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、測距センサ１０は、測定対象空間に存在する物体までの距離を示す測距値を取得する（ステップＳ１０２）。

次いで、制御装置２０は、取得した測距値が駆動条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０４）。例えば、制御装置２０は、繰り返し取得された測距値が、５０ｃｍ程度から２０ｃｍ程度に変化し、さらに５０ｃｍ程度に変化したか否かを判定する。

駆動条件を満たしたと判定された場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御装置２０は、アクチュエータ３０を動作させる。例えば、制御装置２０は、アクチュエータ３０を動作させて、ラゲッジドアを開く。その後、処理は終了する。

他方、駆動条件を満たしていないと判定された場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、処理は再度ステップＳ１０２に戻る。

＜３．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、駆動条件の一例として測距値が５０ｃｍ程度から２０ｃｍ程度に変化し、さらに５０ｃｍ程度に変化することを挙げたが、本発明はかかる例に限定されない。駆動条件は、測距値が３０ｃｍ程度減少し、その後３０ｃｍ程度増加することであってもよい。駆動条件は、測距値の時系列変化に関する条件であれば、どのような条件であってもよい。

例えば、上記実施形態では、アクチュエータ３０がラゲッジドアを開閉する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。アクチュエータ３０は、運転席又は助手席のドアであるフロントドア、又は後部座席のドアであるリアドア等の、車両１のドアを開閉してもよい。さらに、アクチュエータ３０は、ドア以外の、例えば窓及びサイドミラー等の、車両１の構成する任意の部品を駆動してもよい。同様に、測距センサ１０は、ラゲッジドアに配置される例に限定されず、アクチュエータ３０が駆動する部品に対応する位置に配置されればよい。なお、測距センサ１０は、アクチュエータ３０が駆動する部品とは異なる部品に設けられてもよい。例えば、サイドミラーに測距センサ１０が設けられ、アクチュエータ３０がフロントドアを駆動してもよい。

例えば、上記実施形態では、制御装置２０が車両１に設けられる例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、制御装置２０は、車両１とは別に構成され、車両１に設けられた測距センサ１０及びアクチュエータ３０とネットワーク等を介して接続されてもよい。

例えば、上記実施形態では、測距センサ１０が車両１に設けられ、アクチュエータ３０が車両１のドアを開閉する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。測距センサ１０は、車両１以外の飛行機及び船舶等の移動体に設けられてもよい。そして、アクチュエータ３０は、移動体のドア又は車輪等の任意の部品を駆動してもよい。他にも、測距センサ１０は、建物、又は宅配ボックス等の静止した物体に設けられ、アクチュエータ３０は、当該静止した物体の部品を駆動してもよい。

例えば、上記実施形態では、測距センサ１０が水平方向に指向性を持たせた送信波を送信する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。測距センサ１０は、地面に向けて打ち下ろすようにして送信波を送信してもよいし、空へ向けて打ち上げるようにして送信波を送信してもよい。即ち、測定対象空間は、測距センサ１０から水平方向に離隔すると共に、鉛直方向に離隔していてもよい。

なお、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（詳しくは、コンピュータにより読み取り可能な非一時的な記憶媒体）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、本明細書において説明した各装置を制御するコンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

また、本明細書においてフローチャート及びシーケンス図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

１：車両、２：制御システム、１０：測距センサ、２０：制御装置、２１：取得部、２２：制御部、３０：アクチュエータ、３：測定対象空間、４：送信波、５：ユーザ

Claims (11)

1. 制御システムであって、
   前記制御システムにより制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定して測定した前記距離を示す値である測距値を取得するセンサと、
   前記センサにより取得された前記測距値に基づいて、前記対象物体に関する処理を実行する制御部と、
   を備える制御システム。
2. 前記センサは、前記測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定することとして、前記センサから水平方向に離隔した空間を含む前記測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定する、
   請求項１に記載の制御システム。
3. 前記センサは、前記測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定することとして、前記センサから水平方向に離隔した位置に立った前記ユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間を含む前記測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定する、
   請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 前記センサは、前記測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定することとして、前記ユーザの胴体の位置が分布すると想定される空間を含む前記測定対象空間に存在する物体との間の距離を測定する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の制御システム。
5. 前記センサは、前記測定対象空間に向けて送信波を送信し、前記送信波が前記物体により反射された反射波を受信し、前記送信波を送信してから前記反射波を受信するまでの時間長に基づいて前記距離を測定する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の制御システム。
6. 前記制御部は、前記測距値に基づいて前記対象物体に関する処理を実行することとして、前記測距値が所定の条件を満たした場合に前記対象物体に関する処理を実行する、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の制御システム。
7. 前記センサは、繰り返し前記距離を測定し、
   前記制御部は、前記測距値が所定の条件を満たした場合に前記対象物体を動作させることとして、特定の範囲の距離に対応する前記測距値の範囲である第１の範囲に含まれる前記測距値が取得され、次いで前記第１の範囲よりも短い距離に対応する前記測距値の範囲である第２の範囲に含まれる前記測距値が取得され、次いで前記第１の範囲に含まれる前記測距値が取得された場合に、前記対象物体に関する処理を実行する、
   請求項６に記載の制御システム。
8. 前記センサは、移動体に設けられ、
   前記対象物体は、前記移動体に設けられた部品を駆動するアクチュエータであり、
   前記制御部は、前記対象物体に関する処理を実行することとして、前記アクチュエータを動作させる、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の制御システム。
9. 前記センサは、車両に設けられ、
   前記対象物体は、前記車両のドアを開閉するアクチュエータであり、
   前記制御部は、前記対象物体に関する処理を実行することとして、前記アクチュエータを動作させる、
   請求項８に記載の制御システム。
10. 制御システムにより実行される制御方法であって、
    前記制御システムにより制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である測定対象空間に存在する物体とセンサとの間の距離を測定して測定した前記距離を示す値である測距値を取得することと、
    取得された前記測距値に基づいて、前記対象物体に関する処理を実行することと、
    を含む制御方法。
11. 制御システムを制御するコンピュータに、
    前記制御システムにより制御される対象である対象物体を操作しようとするユーザの上肢の位置が分布すると想定される空間である測定対象空間に存在する物体とセンサとの間の距離を測定して測定した前記距離を示す値である測距値を取得することと、
    取得された前記測距値に基づいて、前記対象物体に関する処理を実行することと、
    を実行させるためのプログラム。
    

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