專利名稱：跌倒檢測裝置及乘客輸送機的制作方法
技術領域：
本發明涉及跌倒檢測裝置及自動扶梯、自動人行道等乘客輸送機。
背景技術：
在乘客輸送機中，當利用者(乘客)在出入口從運轉中的乘客輸送機下梯時，存在失誤跌倒的顧慮。如果利用者在出入口失誤跌倒，通常也不能檢測到利用者的跌倒，那么期望對這一情況進行改善。以往提出了一種如下的乘客輸送機的安全裝置(例如，參照專利文獻1)，在以往的乘客輸送機中，在乘客輸送機的出入部附近設置激光掃描傳感器，利用該激光掃描傳感器測定利用者在平面坐標上的移動，在由該激光掃描傳感器測定到的利用者的移動速度 (出入部的滯留狀態信息)低于預定值時，利用語音合成裝置進行提醒注意廣播，同時在利用者滯留或長時間擁擠時，控制逆變器裝置的產生頻率/電壓，使驅動電機的速度變慢或者停止。該乘客輸送機的安全裝置利用設置在乘客輸送機的出入部附近的激光掃描傳感器，生成檢測對象物(乘客)的表面的連續點的坐標映射圖，并與預先計測的沒有利用者的狀態下的坐標數據映射圖進行重疊，去除固定障礙物的坐標數據，由此根據乘客輸送機上的當前的平面坐標數據映射圖得到乘客的輪廓數據。并且，根據乘客的輪廓數據計算乘客的中心點的坐標，計算每個檢測對象物(乘客)的移動速度，在檢測對象物的移動速度低于預定的閾值的情況下，檢測為乘客的站住或滯留，并且即使是在沒有檢測到乘客的站住或滯留的情況下，在多個檢測物體超過檢測閾值時，判定為乘客輸送機的出入部的擁擠狀態。專利文獻專利文獻1日本特開2008-303057號公報 在以往的乘客輸送機的安全裝置中，利用激光掃描傳感器從捕捉到的檢測對象物 (利用者)的輪廓數據(形狀)中捕捉中心點，根據該中心點的數量和移動速度來計測滯留和過密狀態，因而在利用者(乘客)跌倒的情況下，例如存在即使頭部位于出入部附近而腳部卻位于掃描區域之外的情況，在這種狀態下不能準確求出中心點，存在不能檢測到跌倒的情況。并且，即使假設求出了中心點，中心也位于出入口之外的部分，因而存在判定為沒有問題而不鳴響警報的情況。另外，在跌倒的利用者移動手等而手腳亂動地進行了微小動作的情況下，在手的部分捕捉到中心點，由于手在適度移動，而錯誤識別為擁擠狀態進而判定為合適的通行狀態，有可能不能檢測到跌倒。另外，如果激光射到遠處，則存在由于遠離乘客輸送機的滯留而進行錯誤動作的可能性。
發明內容
本發明就是為了解決上述問題而提出的，提供一種跌倒檢測裝置及乘客輸送機， 使用激光掃描傳感器來計測物體的表面尺寸(大小或長度)，檢測預定的大小或長度以上的物體停止了預定時間以上的情況(標準偏差為預定值以下)，因而能夠可靠地檢測利用者(乘客)的跌倒。
本發明的跌倒檢測裝置具有掃描型距離傳感器，該掃描型距離傳感器在檢測跌倒的掃描范圍即檢測區域中以水平面狀射出激光光束，掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸(長度)，在物體的表面尺寸(長度)為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態。另外，本發明的乘客輸送機具有出入用樓層板，其分別設置在作為乘客輸送機的乘梯層站和下梯層站的各個出入口處，在乘客輸送機的梯級側設有梳齒板；接近用通道，其設于所述出入用樓層板的與梳齒板相反的一側，便于乘客接近；以及掃描型距離傳感器，其設于乘客輸送機的各個出入口中作為下梯層站的出入口附近，在包括出入用樓層板和接近用通道在內的掃描范圍內以水平面狀射出激光光束，掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對預先設定的檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸(長度)，在物體的表面尺寸(長度)為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態。 另外，掃描型距離傳感器將標準偏差的標準偏差的閾值設為20mm 40mm，將物體的表面尺寸(長度)的閾值設為300mm 500mm，將持續時間設為1秒 2秒。另外，掃描型距離傳感器根據過去1 2秒期間的檢測區域內的數據計算標準偏差，根據過去2 8點的標準偏差計算標準偏差的標準偏差。根據本發明，使用激光掃描傳感器來計測物體的大小或長度，檢測預定的大小或長度以上的物體停止了預定時間以上(標準偏差為預定值以下)的情況，因而能夠可靠地檢測利用者(乘客)的跌倒。即，根據物體的大小或長度，利用變動的變化量(標準偏差的標準偏差)為預定的大小以下來檢測跌倒，因而即使跌倒者手腳亂動地動作時，也不會錯誤判定為通行狀態，能夠可靠地檢測跌倒。
圖1是表示具有本發明的實施例1的跌倒檢測裝置的乘客輸送機整體的結構概況的側視圖。圖2是表示本發明的實施例1的跌倒檢測裝置及乘客輸送機的俯視圖。圖3是表示本發明的實施例1的跌倒檢測裝置及乘客輸送機的出入口部分的立體圖。圖4是表示在本發明的實施例1的跌倒檢測裝置中使用的掃描型距離傳感器的掃描范圍的說明圖。圖5是表示在本發明的實施例1的跌倒檢測裝置中使用的掃描型距離傳感器的掃描范圍、以及檢測跌倒用的計算概念的說明圖。圖6是表示利用本發明的實施例1的跌倒檢測裝置分析跌倒狀態和滯留狀態的情況的說明圖。圖7是用于說明本發明的實施例1的跌倒檢測裝置的跌倒檢測算法的流程圖。圖8是表示設定在本發明的實施例1的跌倒檢測裝置中使用的掃描型距離傳感器的檢測區域的方法的主要部分俯視圖。標號說明1乘客輸送機；2—層出入口(下梯層站)；3 二層出入口(乘梯層站)；4出入用樓層板；5梳齒板；6接近用通道；7掃描型距離傳感器(激光掃描傳感器)；7a激光光束的掃描范圍；8處理裝置；9標識器。
具體實施例方式實施例1圖1是表示具有本發明的實施例1的跌倒檢測裝置的乘客輸送機整體的結構概況的側視圖，圖2是表示跌倒檢測裝置及乘客輸送機的俯視圖，圖3是表示跌倒檢測裝置及乘客輸送機的出入口部分的立體圖，圖4是表示在跌倒檢測裝置中使用的掃描型距離傳感器的掃描范圍的說明圖，圖5是表示在跌倒檢測裝置中使用的掃描型距離傳感器的掃描范圍、以及檢測跌倒用的計算概念的說明圖，圖6是表示利用跌倒檢測裝置分析跌倒狀態和滯留狀態的情況的說明圖，圖7是用于說明跌倒檢測裝置的跌倒檢測算法的流程圖，圖8是表示設定在跌倒檢測裝置中使用的掃描型距離傳感器的檢測區域的方法的主要部分俯視圖。在圖1 圖3中，1表示乘客輸送機，此處設為下行運轉的乘客輸送機。2表示作為乘客輸送機1的下梯層站的一層的出入口，3表示作為乘客輸送機1的乘梯層站的二層的出入口，4表示分別設置在各個出入口 2、3的、乘客輸送機的出入用樓層板，便于乘客從該出入用樓層板4踏上乘客輸送機1的梯級或者從乘客輸送機1的梯級下梯。5表示在出入用樓層板4的梯級側的前端部設置的梳齒板，6表示在出入用樓層板4的與梳齒板5相反的一側設置的、便于乘客接近乘客輸送機1的出入用樓層板4的接近用通道。在此，表示利用者(乘客)在下梯層站即一層的出入口 2的出入用樓層板4上跌倒的情況。7表示由激光掃描傳感器構成的掃描型距離傳感器，如圖3所示，它可以設置在柱體中，該掃描型距離傳感器以不妨礙乘客通行的方式分別設置在一層的出入口(下梯層站)2的一側附近、以及二層的出入口(乘梯層站)3的一側附近。另外，也可以與激光掃描攝像機構成一組，利用小型攝像機捕捉跌倒檢測影像，保存跌倒檢測影像并發送給管理者。如圖2所示，該掃描型距離傳感器7從出入口 2、3的一側附近沿水平方向射出激光光束，使激光的光軸繞鉛垂方向旋轉，由此測定以傳感器為中心的水平方向的距離。并且，關于在出入口 2的一側附近設置的掃描型距離傳感器7的激光光束的掃描范圍7a，當在一層的出入口(下梯層站)2進行掃描時，包括便于乘客接近出入用樓層板4的接近用通道6、出入用樓層板4以及梳齒板5的范圍。并且，關于在出入口(乘梯層站)3的一側附近設置的掃描型距離傳感器7的激光光束的掃描范圍7a，當在二層的出入口( 乘梯層站)3進行掃描時，包括梳齒板5、出入用樓層板4、便于乘客接近出入用樓層板4的接近用通道6的范圍。即，激光光束的掃描范圍7a在進行掃描時當然包括設于出入口 2、3附近的出入用樓層板4和梳齒板5，也包括便于從遠處的位置接近出入用樓層板4的接近用通道6。8表示與掃描型距離傳感器7連接的處理裝置。通過設置這種掃描型距離傳感器7和處理裝置8，利用掃描型距離傳感器7計測物體的大小或者長度。掃描型距離傳感器7存儲按照每個角度所測定到的距離，針對檢測區域內的數據，計算該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差。在標準偏差為閾值以下且標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸 (長度)。并且，在該表面尺寸(長度)為閾值以上的狀態持續預定時間以上時，判定為是利用者(乘客)的跌倒狀態。如圖4所示，掃描型距離傳感器7對于士 120°的范圍，以例如0. 36° (將360°分割1024份)的角度間距計測與物體之間的距離R。計測單位是毫米 (mm)。掃描周期是100ms。為了簡單起見，圖5以15°間距進行圖示，標記〇表示測定點。 圖5中的虛線框表示檢測區域，點A、B、H位于檢測區域之外，所以不用于計算。圖5中的黑箭頭表示過去1 2秒期間的測定點的距離變動的標準偏差，白箭頭表示所述標準偏差的過去2 8點的標準偏差的范圍。所說標準偏差的標準偏差是指為了觀察之前求出的所述標準偏差自身的時間性變化幅度，而在時間軸方向上進一步取標準偏差而得到的數據。圖 5中的點C、D、E、F、G在檢測區域內，所以在計算中進行使用。在圖5中的點D-E之間進一步溢出于兩側的圓弧、溢出于點F的兩側的圓弧、以及溢出于點G的兩 側的圓弧，表示物體表面尺寸。在此，說明檢測區域的邊界處理。點G在過去1 2秒期間也許存在脫出檢測區域的點。在這種情況下，在檢測區域之外的點不包含在計算中。在標準偏差、標準偏差的標準偏差這雙方或者所選擇的其中的一方為閾值以下時，計算物體表面尺寸。假設當前點 D、E、F、G為閾值以下，計算各個圓弧的長度，將長度的合計值作為物體表面尺寸。并且，圖 6示出按照物體表面尺寸進行分析的結果，在圖6中設橫軸為標準偏差的值(或者標準偏差的標準偏差的值)，縱軸表示達到預定的物體表面尺寸以上的時間。根據圖6可知，跌倒狀態的持續時間長，滯留狀態的持續時間短，因此如果跌倒狀態與滯留狀態之間具有間隔，則意味著能夠將該間隔作為邊界來進行準確判定。并且，可以將間隔最大時的值設為判定閾值。根據基于實際的標準偏差的分析結果，可知在標準偏差的閾值設為60 80mm、物體表面尺寸的閾值設為400 600mm、且持續時間設為5 10秒的情況下，能夠準確判定跌倒。 但是，在這種情況下，當在掃描型距離傳感器7的前面手腳亂動跌倒時不能被判定為跌倒。 (手腳亂動跌倒手腳以30cm往復/秒進行運動)。并且，根據基于實際的標準偏差的標準偏差的分析結果，可知在標準偏差的標準偏差的閾值設為20 40mm、物體表面尺寸的閾值設為300 500mm、且持續時間設為1 2秒的情況下，能夠準確判定，在這種情況下，即使是所述手腳亂動跌倒時也能夠判定為跌倒。因此，通過選擇根據標準偏差的標準偏差來檢測跌倒，并設定上述參數，可以說能夠準確檢測包括手腳亂動跌倒在內的跌倒。為了驗證上述參數的有效性，針對空閑時、過密(擁擠)時、靜止跌倒、手腳亂動跌倒進行驗證，結果，確認到在未跌倒時沒有錯誤通知，對于包括手腳亂動跌倒在內的跌倒，能夠在約5 10秒內檢測到跌倒。即，根據上述驗證結果，在空閑時占用率較低為12.5%，標準偏差的標準偏差只在短短的一瞬間低于閾值，其范圍也比較小，所以物體表面尺寸基本不升高。因此，不被判定為跌倒。在過密(擁擠)時，占用率超過50%，即使是在4m/分的非常低的速度時，標準偏差的標準偏差也幾乎不低于閾值。因此，即使是在過密時，也不會錯誤判定為跌倒。并且，在靜止跌倒的情況下，從跌倒的瞬間起到物體表面尺寸超過200mm的差是3. 5秒，如果加上持續時間1. 5秒，則以5秒檢測到跌倒。并且，在手腳亂動跌倒的情況下，從跌倒的瞬間起到物體表面尺寸超過200mm的差是4. 5秒，如果加上持續時間1. 5秒，則以6秒檢測到跌倒。另外，實際上在相同條件下對現場數據進行了評價。現場數據表示非常擁擠的狀態， 但標準偏差的標準偏差幾乎不低于閾值，沒有產生錯誤通知。 下面，根據圖7說明本發明的跌倒檢測裝置以及乘客輸送機的跌倒檢測算法。
利用由激光掃描傳感器構成的掃描型距離傳感器7存儲按照每個角度所測定到的距離數據(步驟Si)。然后，提取測定距離數據(步驟S2)，進行標準偏差的計算(步驟 S3)，判定標準偏差是否為閾值以下(步驟S4)。在此，根據過去1 2秒期間的檢測區域內的數據來計算標準偏差。并且，提取測定距離數據(步驟S2)，進行標準偏差的標準偏差的計算(步驟S5)，判定標準偏差的標準偏差是否為閾值以下(步驟S6)。在此，根據過去2 8點的標準偏差來計算標準偏差的標準偏差。可是，上述標準偏差的計算(步驟S3)以及上述標準偏差是否為閾值以下的判定(步驟S4)不是必須的，也可以省略。并且，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下， 計算該區域的物體的表面尺寸(長度)(步驟S7)。并且， 根據計算的結果，判定該物體的表面尺寸是否為閾值以上(步驟S8)，在閾值以上的狀態持續預定的持續時間時(步驟S9)，判定為跌倒狀態，檢測為跌倒(步驟S10)。另外，在檢測到跌倒的情況下，當然降低乘客輸送機的速度使其停止。另外，也可以在檢測到跌倒的情況下，隨時間的經過而增大警報用的警告音量。另外，也可以在掃描距離幾乎為0米的掃描角度達到預定的比例以上的情況下，判定為掃描型距離傳感器7上附著有污漬(污漬檢測功能)，并發出警報。下面，根據圖8說明設定在本發明的跌倒檢測裝置以及乘客輸送機中使用的掃描型距離傳感器的檢測區域的方法。在圖8中，9表示被設于檢測區域中的三處的標識器，只在進行設置時使用。首先， 利用掃描型距離傳感器7掃描完全沒有設置標識器的初始狀態。然后，在檢測區域的三處設置標識器9進行掃描。由此來規定檢測區域。另外，標識器9可以是細的棒狀或者箱狀等。顏色可以是白色、銀色等反射性較高的顏色。另外，也可以不采用標識器，而采用棒柱。 另外，還可以設定故障檢測用的區域(故障檢測功能)，當看不到在起動時隨時都能看到的乘客輸送機時發出警報。另外，在實施例1中，對將本發明的跌倒檢測裝置適用于乘客輸送機的示例進行了說明，但不限于該示例，也能夠適用于特定區域的跌倒檢測，例如將本發明的跌倒檢測裝置設置在例如電梯的轎廂中進行電梯轎廂內的跌倒檢測等。
權利要求
1.一種跌倒檢測裝置，其具有掃描型距離傳感器，該掃描型距離傳感器在檢測跌倒的掃描范圍即檢測區域中以水平面狀射出激光光束，所述跌倒檢測裝置的特征在于，所述掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸，在物體的表面尺寸為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態。
2.根據權利要求1所述的跌倒檢測裝置，其特征在于，掃描型距離傳感器將標準偏差的標準偏差的閾值設為20mm 40mm，將物體的表面尺寸的閾值設為300mm 500mm，將持續時間設為1秒 2秒。
3.根據權利要求1所述的跌倒檢測裝置，其特征在于，掃描型距離傳感器根據過去1 秒 2秒期間的檢測區域內的數據計算標準偏差，根據過去2點 8點的標準偏差計算標準偏差的標準偏差。
4.根據權利要求1所述的跌倒檢測裝置，其特征在于，利用所述掃描型距離傳感器對沒有標識器的初始狀態進行掃描，接著在作為檢測區域的出入口附近的三處設置只在進行設置時使用的標識器來進行掃描，由此設定掃描型距離傳感器的檢測區域。
5.一種乘客輸送機，其具有出入用樓層板，其分別設置在作為乘客輸送機的乘梯層站和下梯層站的各個出入口處，在乘客輸送機的梯級側設有梳齒板；接近用通道，其設于所述出入用樓層板的與梳齒板相反的一側，便于乘客接近；以及掃描型距離傳感器，其設于所述乘客輸送機的出入口附近，在包括所述出入用樓層板和接近用通道在內的掃描范圍內以水平面狀射出激光光束，所述乘客輸送機的特征在于，所述掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對預先設定的檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸，在物體的表面尺寸為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態。
6.一種乘客輸送機，其具有出入用樓層板，其分別設置在作為乘客輸送機的乘梯層站和下梯層站的各個出入口處，在乘客輸送機的梯級側設有梳齒板；接近用通道，其設于所述出入用樓層板的與梳齒板相反的一側，便于乘客接近；以及掃描型距離傳感器，其設于所述乘客輸送機的各個出入口中作為下梯層站的出入口附近，在包括所述出入用樓層板和接近用通道在內的掃描范圍內以水平面狀射出激光光束，所述乘客輸送機的特征在于，所述掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對預先設定的檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸，在物體的表面尺寸為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態。
7.根據權利要求5或6所述的乘客輸送機，其特征在于，掃描型距離傳感器將標準偏差的標準偏差的閾值設為20mm 40mm，將物體的表面尺寸的閾值設為300mm 500mm，將持續時間設為1秒 2秒。
8.根據權利要求5或6所述的乘客輸送機，其特征在于，掃描型距離傳感器根據過去1 秒 2秒期間的檢測區域內的數據計算標準偏差，根據過去2點 8點的標準偏差計算標準偏差的標準偏差。
9.一種乘客輸送機，該乘客輸送機具有出入用樓層板，其分別設置在作為乘客輸送機的乘梯層站和下梯層站的各個出入口處，在乘客輸送機的梯級側設有梳齒板；接近用通道，其設于所述出入用樓層板的與梳齒板相反的一側，便于乘客接近；以及掃描型距離傳感器，其設于所述乘客輸送機的出入口附近，在包括所述出入用樓層板和接近用通道在內的掃描范圍內以水平面狀射出激光光束，所述乘客輸送機的特征在于，所述掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對預先設定的檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸，在物體的表面尺寸為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態，利用所述掃描型距離傳感器對沒有標識器的初始狀態進行掃描，接著在作為檢測區域的出入口附近的三處設置只在進行設置時使用的標識器來進行掃描，由此設定掃描型距離傳感器的檢測區域。
10.一種乘客輸送機，該乘客輸送機具有出入用樓層板，其分別設置在作為乘客輸送機的乘梯層站和下梯層站的各個出入口處，在乘客輸送機的梯級側設有梳齒板；接近用通道，其設于所述出入用樓層板的與梳齒板相反的一側，便于乘客接近；以及掃描型距離傳感器，其設于所述乘客輸送機的各個出入口中作為下梯層站的出入口附近，在包括所述出入用樓層板和接近用通道在內的掃描范圍內以水平面狀射出激光光束， 所述乘客輸送機的特征在于，所述掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對預先設定的檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸，在物體的表面尺寸為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態，利用所述掃描型距離傳感器對沒有標識器的初始狀態進行掃描，接著在作為檢測區域的出入口附近的三處設置只在進行設置時使用的標識器來進行掃描，由此設定掃描型距離傳感器的檢測區域。
全文摘要
一種跌倒檢測裝置及乘客輸送機，能夠可靠地檢測利用者(乘客)的跌倒。該跌倒檢測裝置具有掃描型距離傳感器(7)，該掃描型距離傳感器(7)設于乘客輸送機(1)的各個出入口(2、3)中作為下梯層站的出入口附近，在包括出入用樓層板(4)和接近用通道(6)在內的掃描范圍中以水平面狀射出激光光束，掃描型距離傳感器存儲按照每個角度測定到的距離，針對預先設定的檢測區域內的數據，計算關于該數據的距離隨時間的變化的標準偏差以及標準偏差的標準偏差，在標準偏差的標準偏差為閾值以下的情況下，計算該區域的物體的表面尺寸(長度)，在物體的表面尺寸(長度)為閾值以上的狀態持續預定的持續時間時，判定為跌倒狀態。
文檔編號B66B25/00GK102328869SQ20111019267
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月11日 優先權日2010年7月12日
發明者伊藤寬, 平井敬秀, 豬又憲治, 蔦田廣幸, 鹿井正博 申請人:三菱電機大樓技術服務株式會社, 三菱電機株式會社