专利名称：跌倒检测装置及乘客输送机的制作方法
技术领域：
本发明涉及跌倒检测装置及自动扶梯、自动人行道等乘客输送机。
背景技术：
在乘客输送机中，当利用者(乘客)在出入口从运转中的乘客输送机下梯时，存在失误跌倒的顾虑。如果利用者在出入口失误跌倒，通常也不能检测到利用者的跌倒，那么期望对这一情况进行改善。以往提出了一种如下的乘客输送机的安全装置(例如，参照专利文献1)，在以往的乘客输送机中，在乘客输送机的出入部附近设置激光扫描传感器，利用该激光扫描传感器测定利用者在平面坐标上的移动，在由该激光扫描传感器测定到的利用者的移动速度 (出入部的滞留状态信息)低于预定值时，利用语音合成装置进行提醒注意广播，同时在利用者滞留或长时间拥挤时，控制逆变器装置的产生频率/电压，使驱动电机的速度变慢或者停止。该乘客输送机的安全装置利用设置在乘客输送机的出入部附近的激光扫描传感器，生成检测对象物(乘客)的表面的连续点的坐标映射图，并与预先计测的没有利用者的状态下的坐标数据映射图进行重叠，去除固定障碍物的坐标数据，由此根据乘客输送机上的当前的平面坐标数据映射图得到乘客的轮廓数据。并且，根据乘客的轮廓数据计算乘客的中心点的坐标，计算每个检测对象物(乘客)的移动速度，在检测对象物的移动速度低于预定的阈值的情况下，检测为乘客的站住或滞留，并且即使是在没有检测到乘客的站住或滞留的情况下，在多个检测物体超过检测阈值时，判定为乘客输送机的出入部的拥挤状态。专利文献专利文献1日本特开2008-303057号公报在以往的乘客输送机的安全装置中，利用激光扫描传感器从捕捉到的检测对象物 (利用者)的轮廓数据(形状)中捕捉中心点，根据该中心点的数量和移动速度来计测滞留和过密状态，因而在利用者(乘客)跌倒的情况下，例如存在即使头部位于出入部附近而脚部却位于扫描区域之外的情况，在这种状态下不能准确求出中心点，存在不能检测到跌倒的情况。并且，即使假设求出了中心点，中心也位于出入口之外的部分，因而存在判定为没有问题而不鸣响警报的情况。另外，在跌倒的利用者移动手等而手忙脚乱地进行了微小动作的情况下，在手的部分捕捉到中心点，由于手在适度移动，而错误识别为拥挤状态进而判定为合适的通行状态，有可能不能检测到跌倒。另外，如果激光射到远处，则存在由于远离乘客输送机的滞留而进行错误动作的可能性。另外，由于需要捕捉与踩在地面上的脚相反的脚并且捕捉跌倒，因此所设置的激光扫描传感器的高度需要位于最佳的高度。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而提出的，提供一种通过将所设置的激光扫描传感器的最佳高度设为8 11cm，能够可靠地检测跌倒状态的跌倒检测装置及乘客输送机。本发明的跌倒检测装置具有扫描型距离传感器，该扫描型距离传感器在检测跌倒的扫描范围即检测区域中以水平面状射出激光光束，扫描型距离传感器被设置为距地面 8 Ilcm的高度，并存储按照每个角度测定到的距离，针对预先设定的检测区域内的数据， 根据该数据随时间变化的距离变化来判定跌倒状态。另外，本发明的乘客输送机具有出入用楼层板，其分别设置在作为乘客输送机的乘梯层站和下梯层站的各个出入口，在乘客输送机的梯级侧设有梳齿板；接近用通道，其设于出入用楼层板的与梳齿板相反的一侧，便于乘客接近；以及扫描型距离传感器，其设于乘客输送机的出入口附近，在包括出入用楼层板和接近用通道在内的扫描范围内以水平面状射出激光光束，扫描型距离传感器被设置为距地面8 Ilcm的高度，并存储按照每个角度测定到的距离，针对预先设定的检测区域内的数据，根据该数据随时间变化的距离变化来判定跌倒状态。根据本发明，由于将扫描型距离传感器设置成距地面8 Ilcm的高度，因而在人体工程学上来看能够可靠地检测跌倒状态。
图1是表示具有本发明的基本例的跌倒检测装置的乘客输送机整体的结构概况的侧视图。图2是表示本发明的基本例的跌倒检测装置及乘客输送机的俯视图。图3是表示本发明的基本例的跌倒检测装置及乘客输送机的出入口部分的立体图。图4是表示在本发明的基本例的跌倒检测装置中使用的扫描型距离传感器的扫描范围的说明图。图5是表示在本发明的基本例的跌倒检测装置中使用的扫描型距离传感器的扫描范围、以及检测跌倒用的计算概念的说明图。图6是表示利用本发明的基本例的跌倒检测装置分析跌倒状态和滞留状态的情况的说明图。图7是用于说明本发明的基本例的跌倒检测装置的跌倒检测算法的流程图。图8是表示根据表示跌倒的人的各个部分的尺寸(高度)的人体统计数据计算出的最高值数据的说明图。图9是表示普通人的各个部分的尺寸的尺寸表。图10是表示为了检测乘客输送机的滞留状态而要检测抬起来的脚的情况的说明图。图11是表示为了检测乘客输送机的滞留状态而检测抬起来的脚的调查结果的特性图。图12是表示使用IOcm尺寸(高度)的标尺测定传感器高度的最佳高度(最佳值)时的状态的说明图。图13是用于说明本发明的实施例1的跌倒检测装置以及乘客输送机的最佳传感器高度(最佳值)的说明图。标号说明1乘客输送机；2—层出入口(下梯层站)；3 二层出入口(乘梯层站)；4出入用楼层板；5梳齿板；6接近用通道；7扫描型距离传感器(激光扫描传感器)；7a激光光束的扫描范围；8处理装置。
具体实施例方式基本例图1是表示具有本发明的基本例的跌倒检测装置的乘客输送机整体的结构概况的侧视图，图2是表示跌倒检测装置及乘客输送机的俯视图，图3是表示跌倒检测装置及乘客输送机的出入口部分的立体图，图4是表示在跌倒检测装置中使用的扫描型距离传感器的扫描范围的说明图，图5是表示在跌倒检测装置中使用的扫描型距离传感器的扫描范围、以及检测跌倒用的计算概念的说明图，图6是表示利用跌倒检测装置分析跌倒状态和滞留状态的情况的说明图，图7是用于说明跌倒检测装置的跌倒检测算法的流程图。在图1 图3中，1表示乘客输送机，此处设为下行运转的乘客输送机。2表示作为乘客输送机1的下梯层站的一层的出入口，3表示作为乘客输送机1的乘梯层站的二层的出入口，4表示分别设置在各个出入口 2、3的乘客输送机的出入用楼层板，便于乘客从该出入用楼层板4踏上乘客输送机1的梯级或者从乘客输送机1的梯级下梯。5表示在出入用楼层板4的梯级侧的前端部设置的梳齿板，6表示在出入用楼层板4的与梳齿板5相反的一侧设置的、便于乘客接近乘客输送机1的出入用楼层板4的接近用通道。在此，表示利用者(乘客)在下梯层站即一层的出入口 2的出入用楼层板4上跌倒的情况。7表示由激光扫描传感器构成的扫描型距离传感器，如图3所示可以设置在柱体中，该扫描型距离传感器以不妨碍乘客通行的方式分别设置在一层的出入口(下梯层站)2的一侧附近、以及二层的出入口(乘梯层站)3的一侧附近。另外，也可以与激光扫描摄像机构成一组，利用小型摄像机捕捉跌倒检测影像，保存跌倒检测影像并发送给管理者。如图2所示，该扫描型距离传感器7从出入口 2、3的一侧附近沿水平方向发射激光光束，使激光的光轴绕铅垂方向旋转，由此测定以传感器为中心的水平方向的距离。并且，关于在出入口 2的一侧附近设置的扫描型距离传感器7的激光光束的扫描范围7a，当在一层的出入口(下梯层站)2进行扫描时，包括便于乘客接近出入用楼层板4的接近用通道6、出入用楼层板4以及梳齿板5的范围。并且，关于在出入口(乘梯层站)3的一侧附近设置的扫描型距离传感器7的激光光束的扫描范围7a，当在二层的出入口(乘梯层站)3进行扫描时，包括梳齿板5、出入用楼层板 4、便于乘客接近出入用楼层板4的接近用通道6的范围。即，激光光束的扫描范围7a在进行扫描时当然包括设于出入口 2、3附近的出入用楼层板4和梳齿板5，也包括便于从远处的位置接近出入用楼层板4的接近用通道6。8表示与扫描型距离传感器7连接的处理装置。 通过设置这种扫描型距离传感器7和处理装置8，利用扫描型距离传感器7计测物体的大小或者长度。扫描型距离传感器7蓄积按照每个角度所测定到的距离，针对检测区域内的数据，计算该数据随时间变化的距离变化的标准偏差以及标准偏差的标准偏差。在标准偏差为阈值以下且标准偏差的标准偏差为阈值以下的情况下，计算该区域的物体的表面尺寸 (长度)。并且，在该表面尺寸(长度)为阈值以上的状态持续预定时间以上时，判定为是利用者(乘客)的跌倒状态。如图4所示，扫描型距离传感器7对于士 120°的范围，以例如0. 36° (将360°分割1024份)的角度间距计测与物体之间的距离R。计测单位是毫米 (mm)。扫描周期是100ms。为了简单起见，图5以15°间距进行图示，标记〇表示测定点。图5中的虚线框表示检测区域，点A、B、H位于检测区域之外，所以不用于计算。图5中的黑箭头表示过去1 2秒期间的测定点的距离变动的标准偏差，白箭头表示所述标准偏差的过去2 8点的标准偏差的范围。所说标准偏差的标准偏差是指为了观察之前求出的所述标准偏差自身的时间性变化幅度，而在时间轴方向上进一步取标准偏差而得到的数据。图 5中的点C、D、E、F、G在检测区域内，所以在计算中进行使用。在图5中的点D-E之间进一步溢出于两侧的圆弧、溢出于点F的两侧的圆弧、以及溢出于点G的两侧的圆弧，表示物体表面尺寸。在此，说明检测区域的边界处理。点G在过去1 2秒期间也许存在脱出检测区域的点。在这种情况下，在检测区域之外的点不包含在计算中。在标准偏差、标准偏差的标准偏差这双方或者所选择的其中的一方为阈值以下时，计算物体表面尺寸。假设当前点 D、E、F、G为阈值以下，计算各个圆弧的长度，将长度的合计值作为物体表面尺寸。并且，图 6示出按照物体表面尺寸进行分析的结果，在图6中设横轴为标准偏差的值(或者标准偏差的标准偏差的值)，纵轴表示达到预定的物体表面尺寸以上的时间。根据图6可知，跌倒状态的持续时间长，滞留状态的持续时间短，因此如果跌倒状态与滞留状态之间具有间隔，则意味着能够将该间隔作为边界来进行准确判定。并且，可以将间隔最大时的值设为判定阈值。根据基于实际的标准偏差的分析结果，可知在标准偏差的阈值设为60 80mm、物体表面尺寸的阈值设为400 600mm、且持续时间设为5 10秒的情况下，能够准确判定跌倒。 但是，在这种情况下，当在扫描型距离传感器7的前面手脚乱动跌倒时不能被判定为跌倒。 (手脚乱动跌倒手脚以30cm往复/秒进行运动)。并且，根据基于实际的标准偏差的标准偏差的分析结果，可知在标准偏差的标准偏差的阈值设为20 40mm、物体表面尺寸的阈值设为300 500mm、且持续时间设为1 2秒的情况下，能够准确判定，在这种情况下，即使是所述手脚乱动跌倒时也能够判定为跌倒。因此，通过选择根据标准偏差的标准偏差来检测跌倒，并设定上述参数，可以说能够准确检测包括手脚乱动跌倒在内的跌倒。为了验证上述参数的有效性，针对空闲时、过密(拥挤)时、静止跌倒、手脚乱动跌倒进行验证，结果，确认到在未跌倒时没有错误通知，对于包括手脚乱动跌倒在内的跌倒，能够在约5 10秒内检测到跌倒。即，根据上述验证结果，在空闲时占用率较低为12.5%，标准偏差的标准偏差只在短短的一瞬间低于阈值，其范围也比较小，所以物体表面尺寸基本不升高。因此，不被判定为跌倒。在过密(拥挤)时，占用率超过50%，即使是在4m/分的非常低的速度时，标准偏差的标准偏差也几乎不低于阈值。因此，即使是在过密时，也不会错误判定为跌倒。并且，在静止跌倒的情况下，从跌倒的瞬间起到物体表面尺寸超过200mm的差是3. 5秒，如果加上持续时间1. 5秒，则以5秒检测到跌倒。并且，在手脚乱动跌倒的情况下，从跌倒的瞬间起到物体表面尺寸超过200mm的差是4. 5秒，如果加上持续时间1. 5秒，则以6秒检测到跌倒。另外，实际上在相同条件下对现场数据进行了评价。现场数据表示非常拥挤的状态， 但标准偏差的标准偏差几乎不低于阈值，没有产生错误通知。下面，根据图7说明本发明的基本例的跌倒检测装置以及乘客输送机的跌倒检测算法。利用由激光扫描传感器构成的扫描型距离传感器7蓄积所测定到的针对每个角度的距离数据(步骤Si)。然后，提取测定距离数据(步骤S2)，进行标准偏差的计算(步骤S3)，判定标准偏差是否为阈值以下(步骤S4)。在此，根据过去1 2秒期间的检测区域内的数据来计算标准偏差。并且，提取测定距离数据(步骤S2)，进行标准偏差的标准偏差的计算(步骤S5)，判定标准偏差的标准偏差是否为阈值以下(步骤S6)。在此，根据过去2 8点的标准偏差来计算标准偏差的标准偏差。可是，上述标准偏差的计算(步骤S3) 以及上述标准偏差是否为阈值以下的判定(步骤S4)不是必须的，也可以省略。并且，在标准偏差的标准偏差为阈值以下的情况下，计算该区域的物体的表面尺寸(长度)(步骤S7)。 并且，根据计算的结果，判定该物体的表面尺寸是否为阈值以上(步骤S8)，在阈值以上的状态持续预定的持续时间时(步骤S9)，判定为跌倒状态，检测为跌倒(步骤S10)。另外， 在检测到跌倒的情况下，当然降低乘客输送机的速度使其停止。另外，也可以在检测到跌倒的情况下，随时间的经过而增大警报用的警告音量。另外，也可以在扫描距离几乎为0米的扫描角度达到预定的比例以上的情况下，判定为扫描型距离传感器7上附着有污渍(污渍检测功能)，并发出警报。实施例1图8是表示根据表示跌倒的人的各个部分的尺寸(高度)的人体统计数据计算出的最高值数据的说明图，图9是表示普通人的各个部分的尺寸的尺寸表，图10是表示为了检测乘客输送机的滞留状态而要检测抬起来的脚的说明图，图11是表示为了检测乘客输送机的滞留状态而检测抬起来的脚的调查结果的特性图，图12是表示使用IOcm尺寸(高度)的标尺测定传感器高度的最佳高度(最佳值)时的状态的说明图，图13是用于说明本发明的实施例1的跌倒检测装置以及乘客输送机的最佳传感器高度(最佳值)的说明图。如图8所示，在设定扫描型距离传感器7的高度时，根据人体统计数据计算出跌倒者的各个部分的尺寸(高度)的最高值。其结果是，头尺寸10.6 18. 5cm，臀尺寸17.9 43. 1cm，腿肚尺寸10. 6cm。其依据是根据图9所示的人的尺寸，假设幼儿的情况、成人的最小及最大的情况而计算的。并且，在设定扫描型距离传感器7的高度时，按照图10所示，统计调查了脚抬起高度。根据乘客输送机的滞留状态检测用的抬起来的脚的统计高度，设定最佳值。根据统计调查判明，如图11所示，如果将传感器高度设为6cm，针对与在步行时踩踏地面的脚相对一侧的脚、即抬起到空中的脚基本能够60%检测到，如果将传感器高度设为10cm，则基本100%能够检测到。通过捕捉抬起到空中的脚，能够观测脚的移动，在滞留状态下不会错误地错误检测为跌倒。相反，如果扫描型距离传感器7的高度比较低，则捕捉踩踏地面而静止的脚，当在滞留状态下检测区域内的脚的数量比较多时，有时会错误判定为静止的跌倒者。因此，根据实际测定的结果，需要捕捉与踩踏地面的脚的相对一侧的脚而且需要捕捉跌倒，因此需要将传感器高度设为最佳尺寸。统计上的幼儿的头的尺寸的最小值为10. 6cm，捕捉该尺寸，并且与踩踏地面的脚的相反一侧的脚的高度有80%为8cm以下， 可以得出优选将传感器的最佳高度设为距地面为8 Ilcm的高度。这一点从人体工程学方面也可以明确。并且，事实上该设定与检测处理方法无关，能够适用于利用距离传感器来扫描脚部而检测跌倒的所有传感器。另外，在基本例和实施例1中，对将本发明的跌倒检测装置适用于乘客输送机的示例进行了说明，但不限于该示例，也能够适用于特定的区域的跌倒检测，例如将本发明的跌倒检测装置设置在例如电梯的轿厢中进行电梯的轿厢内的跌倒检测等。
权利要求
1.一种跌倒检测装置，其具有扫描型距离传感器，该扫描型距离传感器在检测跌倒的扫描范围即检测区域中以水平面状射出激光光束，所述跌倒检测装置的特征在于，所述扫描型距离传感器被设置为距地面8cm 1 Icm的高度，并存储按照每个角度测定到的距离，针对预先设定的检测区域内的数据，根据该数据的距离随时间的变化来判定跌倒状态。
2.根据权利要求1所述的跌倒检测装置，其特征在于，针对预先设定的检测区域内的数据，计算关于该数据的距离随时间的变化的标准偏差以及标准偏差的标准偏差，在标准偏差的标准偏差为阈值以下的情况下，计算该区域的物体的表面尺寸，在物体的表面尺寸为阈值以上的状态持续预定的持续时间时，判定为跌倒状态。
3.根据权利要求2所述的跌倒检测装置，其特征在于，扫描型距离传感器将标准偏差的标准偏差的阈值设为20mm 40mm，将物体的表面尺寸的阈值设为300mm 500mm，将持续时间设为1秒 2秒。
4.根据权利要求2所述的跌倒检测装置，其特征在于，扫描型距离传感器根据过去1 秒 2秒期间的检测区域内的数据计算标准偏差，根据过去2点 8点的标准偏差计算标准偏差的标准偏差。
5.一种乘客输送机，其具有出入用楼层板，其分别设置在作为乘客输送机的乘梯层站和下梯层站的各个出入口处，在乘客输送机的梯级侧设有梳齿板；接近用通道，其设于所述出入用楼层板的与梳齿板相反的一侧，便于乘客接近；以及扫描型距离传感器，其设于所述乘客输送机的出入口附近，在包括所述出入用楼层板和接近用通道在内的扫描范围内以水平面状射出激光光束，所述乘客输送机的特征在于，所述扫描型距离传感器被设置为距地面8cm Ilcm的高度，并存储按照每个角度测定到的距离，针对预先设定的检测区域内的数据，根据该数据的距离随时间的变化来判定跌倒状态。
6.一种乘客输送机，其具有出入用楼层板，其分别设置在作为乘客输送机的乘梯层站和下梯层站的各个出入口处，在乘客输送机的梯级侧设有梳齿板；接近用通道，其设于所述出入用楼层板的与梳齿板相反的一侧，便于乘客接近；以及扫描型距离传感器，其设于所述乘客输送机的各个出入口中作为下梯层站的出入口附近，在包括所述出入用楼层板和接近用通道在内的扫描范围内以水平面状射出激光光束，所述乘客输送机的特征在于，所述扫描型距离传感器被设置为距地面8cm 1 Icm的高度，并存储按照每个角度测定到的距离，针对预先设定的检测区域内的数据，根据该数据的距离随时间的变化来判定跌倒状态。
7.根据权利要求5或6所述的乘客输送机，其特征在于，针对预先设定的检测区域内的数据，计算关于该数据的距离随时间的变化的标准偏差以及标准偏差的标准偏差，在标准偏差的标准偏差为阈值以下的情况下，计算该区域的物体的表面尺寸，在物体的表面尺寸为阈值以上的状态持续预定的持续时间时，判定为跌倒状态。
8.根据权利要求7所述的乘客输送机，其特征在于，扫描型距离传感器将标准偏差的标准偏差的阈值设为20mm 40mm，将物体的表面尺寸的阈值设为300mm 500mm，将持续时间设为1秒 2秒。
9.根据权利要求7所述的乘客输送机，其特征在于，扫描型距离传感器根据过去1秒 2秒期间的检测区域内的数据计算标准偏差，根据过去2点 8点的标准偏差计算标准偏差的标准偏差。
全文摘要
一种跌倒检测装置及乘客输送机，通过将所设置的激光扫描传感器的最佳高度设为8～11cm而可靠地检测跌倒状态。该跌倒检测装置具有扫描型距离传感器，该扫描型距离传感器设于下梯层站的出入口附近，在包括出入用楼层板和接近用通道在内的扫描范围内以水平面状射出激光光束，其被设置为距地面为8～11cm的高度，并存储测定到的针对每个角度的距离，针对预先设定的检测区域内的数据，计算该数据的距离随时间的变化的标准偏差以及标准偏差的标准偏差，在标准偏差为阈值以下且标准偏差的标准偏差为阈值以下的情况下，计算该区域的物体的表面尺寸，在物体的表面尺寸为阈值以上的状态持续预定的持续时间时，判定为跌倒状态。
文档编号B66B29/00GK102328870SQ20111019270
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月11日 优先权日2010年7月12日
发明者伊藤宽, 猪又宪治 申请人:三菱电机大楼技术服务株式会社, 三菱电机株式会社