産業技術研究センター 佐藤 研，小西 毅 首都大学東京・健康福祉学部 新田 収 首都大学東京・数理情報科学専攻 福永 力 電動車椅子危険探知および 回避システム 産業技術研究センター　 佐藤　研，小西　毅 首都大学東京・健康福祉学部　 新田　収 首都大学東京・数理情報科学専攻　福永　力 22.12.2010 福永　力

目次 はじめに 本システムの概念 動画解析による障害物探知 開発検討項目総論 共同研究分担 研究開発予算とスケジュール 開発検討項目各論 先行研究事例 22.12.2010 福永　力

はじめに 電動車椅子の安全走行の一助として 「電動車椅子危険探知および回避システム」 の開発・商品化の提案を行うものである． 電動車椅子の安全走行の一助として 「電動車椅子危険探知および回避システム」 の開発・商品化の提案を行うものである． 本システムはVideoカメラ（1基）を車椅子に 搭載させ動画像の解析を通して進行方向の危 険性を予測し必要とあれば車椅子利用者に警 告を発しまた強制的に減速，ブレーキ制御を 行おうとするものである． 22.12.2010 福永　力

システム概念 完成製品イメージおよびシステム概略図 22.12.2010 福永　力

動画解析による障害物探知 オリジナル フィルタ＋オプティカルフロー 22.12.2010 福永　力

動画解析による障害物探知（続） 動画解析手順 フィルタによる画面の簡素化 障害物，境界線などの着目 画像選定 障害物，境界線などの着目 画像選定 並列処理部は複数の着目画像 を同時並行的に解析 アラーム度を数段階に設定し 画像更新ごとに度が増してきたら 制御系へ信号伝達 22.12.2010 福永　力

開発検討項目 動画像解析による安全走行実現への諸課題 システム適応限界の把握 カメラの選択，設置位置 カメラの振動（上下項目との関連） と画像の揺らぎ（あれば除去手法） 電動車椅子の運行性能把握と改良方法 システムのモジュール化（ワンタッチ外付け） の可能性 22.12.2010 福永　力

研究開発グループ役割分担 首都大学 数理情報科学専攻 首都大学 健康福祉学部 産技研センター 電子・機械G 首都大学　数理情報科学専攻　 福永　研究統括・システム構築総括・動画解析 首都大学　健康福祉学部 新田　電動車椅子構造分析・改造アドバイス ・業者との交渉 産技研センター　電子・機械G 佐藤　開発項目からのシステム要件抽出・商品定義 小西　機械振動，振動検査・実験・分析 22.12.2010 福永　力

スケジュール — 3年計画での開発・実用化・商品化 1年目 システム要件抽出・開発品目の定義（産技研） 動画像解析システムの構築（首都大） フィルタ，距離評価，アラーム生成アルゴリズム カメラ本体・設置方法の決定（カメラ搭載実験） カメラ搭載車椅子の振動解析（産技研） 振動による画面のぶれの観察・解析 2年目 画面の揺れ（ぶれ）除去アルゴリズムの開発（首都大） 電動車椅子へのシステム搭載，実道路上での試行，システ ムの不備の発見，修整（首都大＋産技研） 3年目 システム完成，総合安全テスト（首都大＋産技研） 商品実現化へむけて業者（システム組み込み及び車椅子） の選定，諸機関との調整（首都大＋産技研） 22.12.2010 福永　力

研究・開発予算概要 項目 担当 費用 システム要件抽出・定義（1年目） 産技研 ハードウェア開発（1・2年目） 首都大学 ¥2,000,000 ハードウェア開発（1・2年目） 首都大学 ¥8,000,000 ソフトウェア開発（1・2年目） ¥5,000,000 ぶれ補正アルゴリズムの開発（2年目） ¥3,000,000 電動車椅子駆動部開発（1・2年目） 振動実験・データ解析（1・2年目） 総合安全テスト（2・3年目） 首都大学・産技研 ¥4,000,000 システム商品化（2・3年目） 首都大・業者 ¥15,000,000 車椅子商品化（2・3年目） 合計 ¥50,000,000 22.12.2010 福永　力

開発検討項目 動画解析による安全走行の研究課題（1） 段差に明確さがない場合（片側） 段差に明確さがない場合（両側） フィルタリング フィルタリング 22.12.2010 福永　力

開発検討項目 動画解析による安全走行の研究課題（2） さまざまなカメラ泣かせの状況（1）（逆光） さまざまなカメラ泣かせの状況（2）（夜間+雨） フィルタリング 22.12.2010 福永　力

開発検討項目 動画解析による安全走行の研究課題（3） タイリング処理された遊歩道 フィルタリング 22.12.2010 福永　力

開発検討項目 自動運転制御の限界　 未舗装・悪路 商品としての適応限界の把握 フィルタリング 22.12.2010 福永　力

開発検討項目 カメラと設置，振動対策 カメラ選択基準 カメラ設置位置と設置角度 カメラの振動，対策，画像の揺れ除去アルゴリズムの開発 高感度2次元センサー 100 frame/秒の動画（5km/hでコマ間移動1.4cm） 明るい広角レンズ搭載 自動露光調整 カメラ設置位置と設置角度 カメラの振動，対策，画像の揺れ除去アルゴリズムの開発 設置位置，車両重量などを考慮した振動モードの観測と画像への影響 画像ぶれ補正アルゴリズムの開発 22.12.2010 福永　力

開発検討項目 電動車椅子の改良 電動車椅子の運行性能の把握 商品のモジュール化の可能性 ブレーキ制御，減速機構の改造，急ブレーキ対応 重量（車重量＋使用者体重）のカメラ（および画像）へ の影響 転倒検知機構の組込み 日本交通管理技術協会および電動車椅子安全普及協会の 規格遵守 商品のモジュール化の可能性 ナビゲーション部＋走行制御部の分離 モジュール化・規格化による車種を選ばないワンタッチ 外付け機能商品の開発 ナビゲーション部の他用途への転用の可能性の追求 22.12.2010 福永　力

先行研究事例 総合的研究開発例としては産業技術総合研究所（産総研）の 「全方向ステレオカメラを搭載したインテリジェント電動車 いす」がもっとも現実的であると考えられる http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2006/pr20060920/pr200609 20.html マルチステレオカメラ（正12面体上の各面中央に3眼のステレオ カメラを配置）を車椅子に搭載し全方向スキャン（利用者も含 む）による障害物検知 利用者映像の無線送信による遠隔監視 Pentium D 3.2GHzをプロセッサとして使用 費用対効果 （大量）消費電力対策 22.12.2010 福永　力