歩行補助装置
【課題】安定状態を維持することが可能な歩行補助装置を提供する。
【解決手段】歩行補助装置１０は、水平に延設されるハンドル１２と、ハンドルの両端から斜め下方に向けて延びるメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒと、メインフレームの途中部分から延びるサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒと、メインフレームに対してサブフレームを回動自在に連結するジョイント１８Ｌ，１８Ｒと、メインフレームおよびサブフレームの連結角度を制御するアクチュエータと、メインフレームに設けられた前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲと、サブフレームに設けられた後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲと、ジョイントから吊り下げられた荷物積載部２２と、荷物積載部に積載された荷重検出手段と、荷重検出手段により検出された重量の増加に応じてメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくするようにアクチュエータを制御するコントローラと、を備える。
【解決手段】歩行補助装置１０は、水平に延設されるハンドル１２と、ハンドルの両端から斜め下方に向けて延びるメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒと、メインフレームの途中部分から延びるサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒと、メインフレームに対してサブフレームを回動自在に連結するジョイント１８Ｌ，１８Ｒと、メインフレームおよびサブフレームの連結角度を制御するアクチュエータと、メインフレームに設けられた前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲと、サブフレームに設けられた後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲと、ジョイントから吊り下げられた荷物積載部２２と、荷物積載部に積載された荷重検出手段と、荷重検出手段により検出された重量の増加に応じてメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくするようにアクチュエータを制御するコントローラと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の歩行を補助するための歩行補助装置、特に手押し車型の歩行補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来文献（特許文献１‐４）には、歩行補助装置または車椅子の一例が示されている。
【特許文献１】特許３１５６３６７号
【特許文献２】特開平１０‐２１６１８３号公報
【特許文献３】特開平１１‐３１４８７４号公報
【特許文献４】特開２００２‐１５３５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
歩行補助装置には、歩行者の歩行を補助すると共に、歩行者の持つ荷物を積載できるように構成されているものがある。歩行補助装置に荷物を積載した場合には、歩行補助装置の重心位置が高くなるため、歩行補助装置は不安定となる。このため、歩行補助装置が過大な横力を受けた場合には、歩行補助装置が転倒する虞がある。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、安定状態を維持することが可能な歩行補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明の歩行補助装置は、歩行者が把持可能な高さで路面に対して水平に延設されるハンドルと、ハンドルの両端から歩行者の前側の斜め下方に向けて路面近傍まで延びるメインフレームと、メインフレームの途中部分から歩行者付近の路面に向けて路面近傍まで延びるサブフレームと、メインフレームの途中部分に設けられ、メインフレームに対してサブフレームを回動自在に連結するジョイントと、メインフレームおよびサブフレームの連結角度を制御するアクチュエータと、メインフレームの路面近傍の下端に設けられた前側車輪と、サブフレームの路面近傍の下端に設けられた後側車輪と、ジョイントから吊り下げられ、荷物を積載可能に構成された荷物積載部と、荷物積載部に積載された荷物の重量を検出する荷重検出手段と、荷重検出手段により検出された重量の増加に応じてメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくするようにアクチュエータを制御するコントローラと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の歩行補助装置では、荷重検出手段が荷物積載部に積載された荷物の重量を検出し、コントローラが荷物の重量の増加に応じてメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくするようにアクチュエータを制御する。このため、本発明の歩行補助装置によれば、荷物積載部に荷物を載せた時にメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくすることにより、前側車輪から後側車輪までの車輪間距離を大きくするため、歩行補助装置の安定状態を維持することができる。また、荷物積載部に荷物を載せた時にメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくすることにより、歩行補助装置の重心高さが低下するため、歩行補助装置の安定状態を維持することができる。
【０００７】
本発明の歩行補助装置は、歩行者がハンドルに与える押力を検出する押力検出手段と、ハンドルの路面からの高さを検出するハンドル高さ検出手段と、をさらに備え、コントローラは、ハンドル高さ検出手段により検出されたハンドル高さに基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することが好ましい。この構成によれば、ハンドル高さ検出手段により検出されたハンドル高さに基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定するため、メインフレームおよびサブフレームの連結角度が変化した結果ハンドル高さが変化しても、歩行補助装置の駆動制御に際してハンドル高さの変化の影響を緩和することができる。
【０００８】
本発明の歩行補助装置は、荷物積載部の吊下げ角を検出する吊下げ角検出手段をさらに備え、コントローラは、吊下げ角検出手段により検出された吊下げ角に基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することが好ましい。この構成によれば、吊下げ角検出手段により検出された吊下げ角に基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定するため、荷物積載部が揺れて不安定となりやすい時に、歩行補助装置の安定状態を維持することができる。
【０００９】
また、本発明の歩行補助装置において、各車輪は、車輪にモータが内蔵されたインホイールモータとすればよい。また、本発明の歩行補助装置において、荷物積載部は、各車輪に電力を供給するための電源ユニットを含んで構成されればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定状態を維持することが可能な歩行補助装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１および図２は、本実施形態に係る歩行補助装置１０の外観を示している。また、図３は、本実施形態に係る歩行補助装置１０のブロック図を示している。図１、図２および図３を参照して、本実施形態に係る歩行補助装置１０の構成を説明する。
【００１３】
歩行補助装置１０は手押し車型であり、ハンドル１２、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒ、サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒ、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒ、電源ユニット２２および車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲなどにより構成されている。図２に示されるように、歩行補助装置１０は、歩行者が歩行補助装置１０を手前に配置して、歩行補助装置１０の上端に配置されるハンドル１２を持つことにより、歩行補助装置１０が歩行者を支持し、歩行者の歩行を補助するように構成されている。
【００１４】
歩行補助装置１０のハンドル１２は、歩行者の胸部手前の把持可能な高さにおいて、路面に対して左右方向に水平に延設されている。ハンドル１２には、歩行者が歩行補助装置１０を制御するための複数のスイッチ類１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（使用開始／終了スイッチ１２ｂなど）が設けられている。また、ハンドル１２の内部には、スイッチ類１２ａ，１２ｂ，１２ｃからの信号を取り込んで歩行補助装置１０の動作を制御するためのコントローラ１２ｄが設けられている。また、ハンドル１２の内部には、歩行者がハンドル１２を押す力を検出するための押力センサ１３が設けられている。
【００１５】
一対のメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒは、ハンドル１２の両端から歩行者の前側の斜め下方に向けて延びている。一対のメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒは、ハンドル１２の左端から延びる左側のメインフレーム１４Ｌと、ハンドル１２の右端から延びる右側のメインフレーム１４Ｒとからなる。各メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒは路面近傍まで延びており、各メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの先端には前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲが回転自在に取り付けられている。
【００１６】
一対のサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは、左側メインフレーム１４Ｌから延びる左側サブフレーム１６Ｌと、右側メインフレーム１４Ｒから延びる右側サブフレーム１６Ｒとからなる。一対のサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの途中部分から斜め下方に向けて延びている。より詳しく説明すると、一対のサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの途中部分に設けられたジョイント１８Ｌ，１８Ｒから、歩行者付近の路面に向けて延びている。各サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは路面近傍まで延びており、各サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの先端には後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲが取り付けられている。
【００１７】
メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒに取り付けられた車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲのそれぞれは、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲに駆動力または制動力を付与するためのモータを内蔵するインホイールモータユニットである。このインホイールモータユニット２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲは、コントローラ１２ｄによりそれぞれ独立して制御可能である。すなわち、このインホイールモータユニット２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲのそれぞれは、電源ユニット２２から電力の供給を受けて、コントローラ１２ｄからの制御指令に応じて駆動力または制動力を出力する。
【００１８】
メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの途中部分に設けられた一対のジョイント１８Ｌ，１８Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに対してサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動自在に連結する。一対のジョイント１８Ｌ，１８Ｒのそれぞれには、サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲ（図５参照）を調節するためのジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒが内蔵されている。このジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒは、コントローラ１２ｄによりそれぞれ独立して制御可能である。すなわち、このジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒのそれぞれは、電源ユニット２２から電力の供給を受けて、コントローラ１２ｄからの制御指令に応じてサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動する。このジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒのそれぞれは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに対するサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを検出するためのフレーム角センサ３０Ｌ，３０Ｒを有している。
【００１９】
一対のジョイント１８Ｌ，１８Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに固定された軸受を用いてサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを軸支しており、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに対してサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動可能としている。但し、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの一部でサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動可能にすればよいため、例えば、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒとサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒとの間にゴム製のブッシュを介装した簡素化された構造としてもよい。これにより、歩行補助装置１０を軽量で安価に構成することができる。
【００２０】
電源ユニット２２は、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒから吊り下げられている。左側のジョイント１８Ｌにはフレキシブルな１本の吊下げバンド２４Ｌが掛けられており、吊下げバンド２４Ｌの一端は電源ユニット２２の左前端に固定され、吊下げバンドの他端は電源ユニット２２の左後端に固定されている。また、右側のジョイント１８Ｒにはフレキシブルな１本の吊下げバンド２４Ｒが掛けられており、吊下げバンド２４Ｒの一端は電源ユニット２２の右前端に固定され、吊下げバンド２４Ｒの他端は電源ユニット２２の右後端に固定されている。
【００２１】
吊下げバンド２４Ｌ，２４Ｒがジョイント１８Ｌ，１８Ｒから回動自在に吊り下げられているため、歩行補助装置１０が傾斜した場合にはジョイント１８Ｌ，１８Ｒに対して電源ユニット２２は回動する。ジョイント１８Ｌ，１８Ｒの内部には、電源ユニット２２の吊下げ角γ（図８参照）を検出するための吊下げ角センサ３２が設けられている。電源ユニット２２の吊下げ角γは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの軸線と、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒと電源ユニット２２の重心Ｇとを結ぶ直線とがなす角度であり、路面の前後方向の傾斜角度に応じて変化する。言い換えれば、この吊下げ角センサ３２は、路面の勾配を検出するための勾配センサである。
【００２２】
電源ユニット２２の上側は、歩行者の荷物を積載するための荷室２２ａとなっている。すなわち、電源ユニット２２は、歩行者の荷物を積載するための荷物積載部である。
【００２３】
一対の支持部材２５Ｌ，２５Ｒは、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒから電源ユニット２２の下端まで延びており、電源ユニット２２を支持している。吊下げバンド２４Ｌ，２４Ｒが設けられることにより電源ユニット２２を支持するための十分な強度が得られるが、さらに支持部材２５Ｌ，２５Ｒが設けられることにより荷物を積載した電源ユニット２２を支持するための十分な強度が得られる。左側の支持部材２５Ｌの上端は、左側のジョイント１８Ｌに回動自在に取り付けられており、左側の支持部材２５Ｌの下端は、電源ユニット２２の左側面の下端中央に回動自在に取り付けられている。同様に、右側の支持部材２５Ｒの上端は、右側のジョイント１８Ｒに回動自在に取り付けられており、右側の支持部材２５Ｒの下端は、電源ユニット２２の右側面の下端中央に回動自在に取り付けられている。
【００２４】
コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出値を取り込むと、押力センサ１３の検出値を駆動アシストゲインで増幅し、押力センサ１３の検出値に応じた目標速度を設定する。ここで、目標速度は、歩行補助装置１０から歩行者に適度な反力を与えて、歩行者が歩行補助装置１０に適度に寄り掛かることができる程度に設定される。コントローラ１２ｄは、歩行補助装置１０が目標速度で移動するようにインホイールモータ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを制御する。この歩行補助装置１０の制御方法によれば、歩行者が歩行補助装置１０に与える押力、言い換えれば、歩行補助装置１０が歩行者に与える反力を略一定にする。このため、歩行者は歩行補助装置１０に一定押力で寄り掛かることができるため、歩行者の姿勢を安定させることができると共に、歩行者の使い心地を向上することができる。
【００２５】
図４に示されるように、コントローラ１２ｄは、荷重センサ３４が荷室２２ａに積載された荷物の重量を検出し、コントローラ１２ｄが荷物の重量の増加に応じてメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを大きくするようにジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒを制御する。このようなコントローラ１２ｄの制御により、前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲから後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲまでの車輪間距離が大きくなると共に歩行補助装置１０の重心高さが低下するため、歩行補助装置１０の安定状態を維持することができる。
【００２６】
なお、図５には、電源ユニット２２を取り外した歩行補助装置１０が示されている。図５に示されるように、左側連結角度ＡＬは、左側ジョイント１８Ｌを頂点として左側メインフレーム１４Ｌおよび左側サブフレーム１６Ｌがなす角度であり、右側連結角度ＡＲは、右側ジョイント１８Ｒを頂点として右側メインフレーム１４Ｒおよび右側サブフレーム１６Ｒがなす角度である。また、左側車輪間距離ＤＬは、左前側車輪２０ＦＬの回転軸から左後側車輪２０ＲＬの回転軸までの前後方向の離間距離であり、右側車輪間距離ＤＲは、右前側車輪２０ＦＲの回転軸から右後側車輪２０ＲＲの回転軸までの前後方向の離間距離である。
【００２７】
次に、図６〜図１０を参照して、歩行補助装置１０に荷物を積載した時のコントローラ１２ｄの制御を説明する。図６は、荷物積載時のコントローラ１２ｄの制御のフローチャートである。図７は、荷物積載時の歩行補助装置１０の姿勢変化を示している。図８は、ハンドル高さＨの演算方法を説明するための図である。図９は、歩行補助装置１０の姿勢変化に伴う押力方向の変化を示している。図１０は、歩行補助装置１０の姿勢変化に伴う駆動アシストゲインの変化を示している。
【００２８】
ステップ６０１において、コントローラ１２ｄは、荷重センサ３４の検出出力を取り込んで、荷室２２ａの積載重量が変化したか否かを判定する。ここで、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの積載重量が変化した場合には、ステップ６０２の処理に進む。一方、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの積載重量が変化していない場合には、荷室２２ａの積載重量の判定を繰り返す。
【００２９】
ステップ６０２において、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの積載重量の変化に応じて車輪間距離ＤＬ，ＤＲを変更する。例えば、図７（ａ）に示されるように荷物５０が積載されていない状態から、図７（ｂ）に示されるように荷物５０が積載された状態に移行して、荷室２２ａの積載重量が増加する。このような場合には、コントローラ１２ｄは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを大きくするようにジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒを制御する。この結果、荷室２２ａに荷物を載せた時に、前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲから後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲまでの車輪間距離ＤＬ，ＤＲが大きくなり、歩行補助装置１０が安定した姿勢となるため、歩行補助装置１０の安定状態を維持することができる。また、荷室２２ａに荷物を載せた時に、歩行補助装置１０の重心を低くなるため、歩行補助装置１０の安定状態を維持することができる。一方、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａから荷物５０が取り除かれて積載重量が減少した場合には、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを小さくする。
【００３０】
ステップ６０３において、コントローラ１２ｄは、図８に示される歩行補助装置１０の幾何学的関係から、ハンドル高さＨを認識する。すなわち、コントローラ１２ｄにおいてハンドル高さＨを認識する機能は、ハンドル高さＨを検出するためのハンドル高さ検出手段１２ｄａである。例えば、コントローラ１２ｄは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを検出した後に、次の数式（１）に基づいてハンドル高さＨを演算すればよい。
Ｈ ＝ Ｌｍ × ｃｏｓ（ＡＬ／２） ＋ ｒｆ ・・・（１）
ここで、Ｌｍはメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの長さであり、ｒｆは前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲの半径である。なお、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒにおいてジョイント１８Ｌ，１８Ｒから前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲの回転軸までの長さは、サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの長さＬｓに等しい。
【００３１】
ステップ６０４において、コントローラ１２ｄは、ハンドル高さＨに応じて押力センサ１３の感度を変更する。図９に示されるように、ハンドル高さＨが変化した場合には、歩行者がハンドル１２に与える押力の方向は変化する。ハンドル高さＨが高い場合には、押力Ｆａの方向は水平に近く、押力Ｆａの水平成分が大きい。一方、ハンドル高さＨが低い場合には、押力Ｆｂの方向は斜めになり、押力Ｆｂの水平成分が小さくなる。このようにハンドル高さＨに応じて押力の水平成分は変化するため、押力の水平成分の変化に応じて歩行補助装置１０の目標速度が変化してしまい、歩行者は違和感を持つこととなる。このような事態を回避するために、図１０に示されるように、ハンドル高さＨが低くなった場合には、押力センサ１３の検出値を増幅するための駆動アシストゲインを増加させる。これにより、押力の水平成分が変化しても、歩行補助装置１０の目標速度の変化が抑制され、歩行者の使い心地を向上することができる。
【００３２】
次に、図１１および図１２を参照して、荷室２２ａの安定状態を維持するためのコントローラ１２ｄの制御を説明する。図１１は、荷室２２ａの安定状態を維持するためのコントローラ１２ｄの制御のフローチャートである。図１２は、電源ユニット２２が振り子運動しており、不安定となっている歩行補助装置１０の一例を示している。
【００３３】
ステップ１１０１において、コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出出力を取り込んで、歩行者がハンドル１２に与える押力を認識する。ステップ１１０２において、コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出値を駆動アシストゲインで増幅して、押力センサ１３の検出値に応じた目標速度を設定する。そして、コントローラ１２ｄは、歩行補助装置１０が目標速度で移動するようにインホイールモータ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを制御する。
【００３４】
ステップ１１０３において、コントローラ１２ｄは、吊下げ角センサ３２の検出出力を取り込んで、吊下げ角γの角速度が予め設定された閾値を超えているか否かを判定する。ここで、吊下げ角γの角速度が予め設定された閾値を超えていない場合には、荷室２２ａは安定状態であるため、コントローラ１２ｄは、ステップ１１０１〜ステップ１１０２の処理を繰り返す。一方、吊下げ角γの角速度が予め設定された閾値を超えている場合には、例えば図１２に示されるように荷室２２ａは不安定状態であるため、コントローラ１２ｄは、ステップ１１０４の処理に進む。なお、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの吊下げ角γを直接検出して利用するため、荷室２２ａの不安定状態を精度良く検出することができ好適である。
【００３５】
ステップ１１０４において、コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出値を増幅するための駆動アシストゲインを減少させて、押力センサ１３の検出値を減少後の駆動アシストゲインで増幅して、押力センサ１３の検出値に応じた目標速度を設定する。ここで設定された目標速度は、ステップ１１０１に設定された目標速度よりも減速した目標速度である。そして、コントローラ１２ｄは、歩行補助装置１０が目標速度で移動するようにインホイールモータ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを制御する。その後、コントローラ１２ｄは、ステップ１１０３〜ステップ１１０４の処理を繰り返す。
【００３６】
上述したコントローラ１２ｄの制御によれば、歩行補助装置１０の発進時または停止時や、歩行者が過度に大きな押力を与えた時など、荷室２２ａが揺れて不安定となりやすい時に、歩行補助装置１０の移動速度を減少させるため、荷室２２ａの安定状態を維持することができ、歩行補助装置１０のスムーズな移動を実現することができる。特に、上述したコントローラ１２ｄの制御によれば、歩行補助装置１０の移動速度の変化が緩やかになるため、高齢者にとって歩行補助装置１０の使い心地を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】歩行補助装置の外観を示す斜視図である。
【図２】歩行補助装置の外観を示す側面図である。
【図３】歩行補助装置を示すブロック図である。
【図４】歩行補助装置の姿勢変化を示す説明図である。
【図５】連結角度ＡＬ，ＡＲおよび車輪間距離ＤＬ，ＤＲを示す図である。
【図６】荷物積載時の歩行補助装置の制御を示すフローチャートである。
【図７】荷物積載時の歩行補助装置の姿勢変化を示す説明図である。
【図８】ハンドル高さＨの演算方法を示す説明図である。
【図９】歩行補助装置の姿勢変化に伴う押力方向の変化を示す説明図である。
【図１０】歩行補助装置の姿勢変化に伴う駆動アシストゲインの変化を示す説明図である。
【図１１】荷室の安定状態を維持するための歩行補助装置の制御のフローチャートである。
【図１２】不安定となった歩行補助装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…歩行補助装置、１２ｄ…コントローラ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…スイッチ類、１２…ハンドル、１３…押力センサ、１４Ｌ，１４Ｒ…メインフレーム、１６Ｌ，１６Ｒ…サブフレーム、１８Ｌ，１８Ｒ…ジョイント、１９Ｌ，１９Ｒ…ジョイントアクチュエータ、２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ…車輪（インホイールモータユニット）、２２…電源ユニット（荷物積載部）、２２ａ…荷室、２４Ｌ，２４Ｒ…吊下げバンド、２５Ｌ，２５Ｒ…支持部材、３０Ｌ，３０Ｒ…フレーム角センサ、３２…吊下げ角センサ、３４…荷重センサ、５０…荷物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の歩行を補助するための歩行補助装置、特に手押し車型の歩行補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来文献（特許文献１‐４）には、歩行補助装置または車椅子の一例が示されている。
【特許文献１】特許３１５６３６７号
【特許文献２】特開平１０‐２１６１８３号公報
【特許文献３】特開平１１‐３１４８７４号公報
【特許文献４】特開２００２‐１５３５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
歩行補助装置には、歩行者の歩行を補助すると共に、歩行者の持つ荷物を積載できるように構成されているものがある。歩行補助装置に荷物を積載した場合には、歩行補助装置の重心位置が高くなるため、歩行補助装置は不安定となる。このため、歩行補助装置が過大な横力を受けた場合には、歩行補助装置が転倒する虞がある。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、安定状態を維持することが可能な歩行補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した目的を達成するために、本発明の歩行補助装置は、歩行者が把持可能な高さで路面に対して水平に延設されるハンドルと、ハンドルの両端から歩行者の前側の斜め下方に向けて路面近傍まで延びるメインフレームと、メインフレームの途中部分から歩行者付近の路面に向けて路面近傍まで延びるサブフレームと、メインフレームの途中部分に設けられ、メインフレームに対してサブフレームを回動自在に連結するジョイントと、メインフレームおよびサブフレームの連結角度を制御するアクチュエータと、メインフレームの路面近傍の下端に設けられた前側車輪と、サブフレームの路面近傍の下端に設けられた後側車輪と、ジョイントから吊り下げられ、荷物を積載可能に構成された荷物積載部と、荷物積載部に積載された荷物の重量を検出する荷重検出手段と、荷重検出手段により検出された重量の増加に応じてメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくするようにアクチュエータを制御するコントローラと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の歩行補助装置では、荷重検出手段が荷物積載部に積載された荷物の重量を検出し、コントローラが荷物の重量の増加に応じてメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくするようにアクチュエータを制御する。このため、本発明の歩行補助装置によれば、荷物積載部に荷物を載せた時にメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくすることにより、前側車輪から後側車輪までの車輪間距離を大きくするため、歩行補助装置の安定状態を維持することができる。また、荷物積載部に荷物を載せた時にメインフレームおよびサブフレームの連結角度を大きくすることにより、歩行補助装置の重心高さが低下するため、歩行補助装置の安定状態を維持することができる。
【０００７】
本発明の歩行補助装置は、歩行者がハンドルに与える押力を検出する押力検出手段と、ハンドルの路面からの高さを検出するハンドル高さ検出手段と、をさらに備え、コントローラは、ハンドル高さ検出手段により検出されたハンドル高さに基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することが好ましい。この構成によれば、ハンドル高さ検出手段により検出されたハンドル高さに基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定するため、メインフレームおよびサブフレームの連結角度が変化した結果ハンドル高さが変化しても、歩行補助装置の駆動制御に際してハンドル高さの変化の影響を緩和することができる。
【０００８】
本発明の歩行補助装置は、荷物積載部の吊下げ角を検出する吊下げ角検出手段をさらに備え、コントローラは、吊下げ角検出手段により検出された吊下げ角に基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することが好ましい。この構成によれば、吊下げ角検出手段により検出された吊下げ角に基づいて、押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定するため、荷物積載部が揺れて不安定となりやすい時に、歩行補助装置の安定状態を維持することができる。
【０００９】
また、本発明の歩行補助装置において、各車輪は、車輪にモータが内蔵されたインホイールモータとすればよい。また、本発明の歩行補助装置において、荷物積載部は、各車輪に電力を供給するための電源ユニットを含んで構成されればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安定状態を維持することが可能な歩行補助装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１および図２は、本実施形態に係る歩行補助装置１０の外観を示している。また、図３は、本実施形態に係る歩行補助装置１０のブロック図を示している。図１、図２および図３を参照して、本実施形態に係る歩行補助装置１０の構成を説明する。
【００１３】
歩行補助装置１０は手押し車型であり、ハンドル１２、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒ、サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒ、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒ、電源ユニット２２および車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲなどにより構成されている。図２に示されるように、歩行補助装置１０は、歩行者が歩行補助装置１０を手前に配置して、歩行補助装置１０の上端に配置されるハンドル１２を持つことにより、歩行補助装置１０が歩行者を支持し、歩行者の歩行を補助するように構成されている。
【００１４】
歩行補助装置１０のハンドル１２は、歩行者の胸部手前の把持可能な高さにおいて、路面に対して左右方向に水平に延設されている。ハンドル１２には、歩行者が歩行補助装置１０を制御するための複数のスイッチ類１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（使用開始／終了スイッチ１２ｂなど）が設けられている。また、ハンドル１２の内部には、スイッチ類１２ａ，１２ｂ，１２ｃからの信号を取り込んで歩行補助装置１０の動作を制御するためのコントローラ１２ｄが設けられている。また、ハンドル１２の内部には、歩行者がハンドル１２を押す力を検出するための押力センサ１３が設けられている。
【００１５】
一対のメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒは、ハンドル１２の両端から歩行者の前側の斜め下方に向けて延びている。一対のメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒは、ハンドル１２の左端から延びる左側のメインフレーム１４Ｌと、ハンドル１２の右端から延びる右側のメインフレーム１４Ｒとからなる。各メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒは路面近傍まで延びており、各メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの先端には前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲが回転自在に取り付けられている。
【００１６】
一対のサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは、左側メインフレーム１４Ｌから延びる左側サブフレーム１６Ｌと、右側メインフレーム１４Ｒから延びる右側サブフレーム１６Ｒとからなる。一対のサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの途中部分から斜め下方に向けて延びている。より詳しく説明すると、一対のサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの途中部分に設けられたジョイント１８Ｌ，１８Ｒから、歩行者付近の路面に向けて延びている。各サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒは路面近傍まで延びており、各サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの先端には後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲが取り付けられている。
【００１７】
メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒに取り付けられた車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲのそれぞれは、車輪２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲに駆動力または制動力を付与するためのモータを内蔵するインホイールモータユニットである。このインホイールモータユニット２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲは、コントローラ１２ｄによりそれぞれ独立して制御可能である。すなわち、このインホイールモータユニット２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲのそれぞれは、電源ユニット２２から電力の供給を受けて、コントローラ１２ｄからの制御指令に応じて駆動力または制動力を出力する。
【００１８】
メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの途中部分に設けられた一対のジョイント１８Ｌ，１８Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに対してサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動自在に連結する。一対のジョイント１８Ｌ，１８Ｒのそれぞれには、サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲ（図５参照）を調節するためのジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒが内蔵されている。このジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒは、コントローラ１２ｄによりそれぞれ独立して制御可能である。すなわち、このジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒのそれぞれは、電源ユニット２２から電力の供給を受けて、コントローラ１２ｄからの制御指令に応じてサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動する。このジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒのそれぞれは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに対するサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを検出するためのフレーム角センサ３０Ｌ，３０Ｒを有している。
【００１９】
一対のジョイント１８Ｌ，１８Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに固定された軸受を用いてサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを軸支しており、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒに対してサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動可能としている。但し、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの一部でサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒを回動可能にすればよいため、例えば、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒとサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒとの間にゴム製のブッシュを介装した簡素化された構造としてもよい。これにより、歩行補助装置１０を軽量で安価に構成することができる。
【００２０】
電源ユニット２２は、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒから吊り下げられている。左側のジョイント１８Ｌにはフレキシブルな１本の吊下げバンド２４Ｌが掛けられており、吊下げバンド２４Ｌの一端は電源ユニット２２の左前端に固定され、吊下げバンドの他端は電源ユニット２２の左後端に固定されている。また、右側のジョイント１８Ｒにはフレキシブルな１本の吊下げバンド２４Ｒが掛けられており、吊下げバンド２４Ｒの一端は電源ユニット２２の右前端に固定され、吊下げバンド２４Ｒの他端は電源ユニット２２の右後端に固定されている。
【００２１】
吊下げバンド２４Ｌ，２４Ｒがジョイント１８Ｌ，１８Ｒから回動自在に吊り下げられているため、歩行補助装置１０が傾斜した場合にはジョイント１８Ｌ，１８Ｒに対して電源ユニット２２は回動する。ジョイント１８Ｌ，１８Ｒの内部には、電源ユニット２２の吊下げ角γ（図８参照）を検出するための吊下げ角センサ３２が設けられている。電源ユニット２２の吊下げ角γは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの軸線と、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒと電源ユニット２２の重心Ｇとを結ぶ直線とがなす角度であり、路面の前後方向の傾斜角度に応じて変化する。言い換えれば、この吊下げ角センサ３２は、路面の勾配を検出するための勾配センサである。
【００２２】
電源ユニット２２の上側は、歩行者の荷物を積載するための荷室２２ａとなっている。すなわち、電源ユニット２２は、歩行者の荷物を積載するための荷物積載部である。
【００２３】
一対の支持部材２５Ｌ，２５Ｒは、ジョイント１８Ｌ，１８Ｒから電源ユニット２２の下端まで延びており、電源ユニット２２を支持している。吊下げバンド２４Ｌ，２４Ｒが設けられることにより電源ユニット２２を支持するための十分な強度が得られるが、さらに支持部材２５Ｌ，２５Ｒが設けられることにより荷物を積載した電源ユニット２２を支持するための十分な強度が得られる。左側の支持部材２５Ｌの上端は、左側のジョイント１８Ｌに回動自在に取り付けられており、左側の支持部材２５Ｌの下端は、電源ユニット２２の左側面の下端中央に回動自在に取り付けられている。同様に、右側の支持部材２５Ｒの上端は、右側のジョイント１８Ｒに回動自在に取り付けられており、右側の支持部材２５Ｒの下端は、電源ユニット２２の右側面の下端中央に回動自在に取り付けられている。
【００２４】
コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出値を取り込むと、押力センサ１３の検出値を駆動アシストゲインで増幅し、押力センサ１３の検出値に応じた目標速度を設定する。ここで、目標速度は、歩行補助装置１０から歩行者に適度な反力を与えて、歩行者が歩行補助装置１０に適度に寄り掛かることができる程度に設定される。コントローラ１２ｄは、歩行補助装置１０が目標速度で移動するようにインホイールモータ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを制御する。この歩行補助装置１０の制御方法によれば、歩行者が歩行補助装置１０に与える押力、言い換えれば、歩行補助装置１０が歩行者に与える反力を略一定にする。このため、歩行者は歩行補助装置１０に一定押力で寄り掛かることができるため、歩行者の姿勢を安定させることができると共に、歩行者の使い心地を向上することができる。
【００２５】
図４に示されるように、コントローラ１２ｄは、荷重センサ３４が荷室２２ａに積載された荷物の重量を検出し、コントローラ１２ｄが荷物の重量の増加に応じてメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを大きくするようにジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒを制御する。このようなコントローラ１２ｄの制御により、前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲから後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲまでの車輪間距離が大きくなると共に歩行補助装置１０の重心高さが低下するため、歩行補助装置１０の安定状態を維持することができる。
【００２６】
なお、図５には、電源ユニット２２を取り外した歩行補助装置１０が示されている。図５に示されるように、左側連結角度ＡＬは、左側ジョイント１８Ｌを頂点として左側メインフレーム１４Ｌおよび左側サブフレーム１６Ｌがなす角度であり、右側連結角度ＡＲは、右側ジョイント１８Ｒを頂点として右側メインフレーム１４Ｒおよび右側サブフレーム１６Ｒがなす角度である。また、左側車輪間距離ＤＬは、左前側車輪２０ＦＬの回転軸から左後側車輪２０ＲＬの回転軸までの前後方向の離間距離であり、右側車輪間距離ＤＲは、右前側車輪２０ＦＲの回転軸から右後側車輪２０ＲＲの回転軸までの前後方向の離間距離である。
【００２７】
次に、図６〜図１０を参照して、歩行補助装置１０に荷物を積載した時のコントローラ１２ｄの制御を説明する。図６は、荷物積載時のコントローラ１２ｄの制御のフローチャートである。図７は、荷物積載時の歩行補助装置１０の姿勢変化を示している。図８は、ハンドル高さＨの演算方法を説明するための図である。図９は、歩行補助装置１０の姿勢変化に伴う押力方向の変化を示している。図１０は、歩行補助装置１０の姿勢変化に伴う駆動アシストゲインの変化を示している。
【００２８】
ステップ６０１において、コントローラ１２ｄは、荷重センサ３４の検出出力を取り込んで、荷室２２ａの積載重量が変化したか否かを判定する。ここで、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの積載重量が変化した場合には、ステップ６０２の処理に進む。一方、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの積載重量が変化していない場合には、荷室２２ａの積載重量の判定を繰り返す。
【００２９】
ステップ６０２において、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの積載重量の変化に応じて車輪間距離ＤＬ，ＤＲを変更する。例えば、図７（ａ）に示されるように荷物５０が積載されていない状態から、図７（ｂ）に示されるように荷物５０が積載された状態に移行して、荷室２２ａの積載重量が増加する。このような場合には、コントローラ１２ｄは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを大きくするようにジョイントアクチュエータ１９Ｌ，１９Ｒを制御する。この結果、荷室２２ａに荷物を載せた時に、前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲから後側車輪２０ＲＬ，２０ＲＲまでの車輪間距離ＤＬ，ＤＲが大きくなり、歩行補助装置１０が安定した姿勢となるため、歩行補助装置１０の安定状態を維持することができる。また、荷室２２ａに荷物を載せた時に、歩行補助装置１０の重心を低くなるため、歩行補助装置１０の安定状態を維持することができる。一方、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａから荷物５０が取り除かれて積載重量が減少した場合には、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを小さくする。
【００３０】
ステップ６０３において、コントローラ１２ｄは、図８に示される歩行補助装置１０の幾何学的関係から、ハンドル高さＨを認識する。すなわち、コントローラ１２ｄにおいてハンドル高さＨを認識する機能は、ハンドル高さＨを検出するためのハンドル高さ検出手段１２ｄａである。例えば、コントローラ１２ｄは、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒおよびサブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの連結角度ＡＬ，ＡＲを検出した後に、次の数式（１）に基づいてハンドル高さＨを演算すればよい。
Ｈ ＝ Ｌｍ × ｃｏｓ（ＡＬ／２） ＋ ｒｆ ・・・（１）
ここで、Ｌｍはメインフレーム１４Ｌ，１４Ｒの長さであり、ｒｆは前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲの半径である。なお、メインフレーム１４Ｌ，１４Ｒにおいてジョイント１８Ｌ，１８Ｒから前側車輪２０ＦＬ，２０ＦＲの回転軸までの長さは、サブフレーム１６Ｌ，１６Ｒの長さＬｓに等しい。
【００３１】
ステップ６０４において、コントローラ１２ｄは、ハンドル高さＨに応じて押力センサ１３の感度を変更する。図９に示されるように、ハンドル高さＨが変化した場合には、歩行者がハンドル１２に与える押力の方向は変化する。ハンドル高さＨが高い場合には、押力Ｆａの方向は水平に近く、押力Ｆａの水平成分が大きい。一方、ハンドル高さＨが低い場合には、押力Ｆｂの方向は斜めになり、押力Ｆｂの水平成分が小さくなる。このようにハンドル高さＨに応じて押力の水平成分は変化するため、押力の水平成分の変化に応じて歩行補助装置１０の目標速度が変化してしまい、歩行者は違和感を持つこととなる。このような事態を回避するために、図１０に示されるように、ハンドル高さＨが低くなった場合には、押力センサ１３の検出値を増幅するための駆動アシストゲインを増加させる。これにより、押力の水平成分が変化しても、歩行補助装置１０の目標速度の変化が抑制され、歩行者の使い心地を向上することができる。
【００３２】
次に、図１１および図１２を参照して、荷室２２ａの安定状態を維持するためのコントローラ１２ｄの制御を説明する。図１１は、荷室２２ａの安定状態を維持するためのコントローラ１２ｄの制御のフローチャートである。図１２は、電源ユニット２２が振り子運動しており、不安定となっている歩行補助装置１０の一例を示している。
【００３３】
ステップ１１０１において、コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出出力を取り込んで、歩行者がハンドル１２に与える押力を認識する。ステップ１１０２において、コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出値を駆動アシストゲインで増幅して、押力センサ１３の検出値に応じた目標速度を設定する。そして、コントローラ１２ｄは、歩行補助装置１０が目標速度で移動するようにインホイールモータ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを制御する。
【００３４】
ステップ１１０３において、コントローラ１２ｄは、吊下げ角センサ３２の検出出力を取り込んで、吊下げ角γの角速度が予め設定された閾値を超えているか否かを判定する。ここで、吊下げ角γの角速度が予め設定された閾値を超えていない場合には、荷室２２ａは安定状態であるため、コントローラ１２ｄは、ステップ１１０１〜ステップ１１０２の処理を繰り返す。一方、吊下げ角γの角速度が予め設定された閾値を超えている場合には、例えば図１２に示されるように荷室２２ａは不安定状態であるため、コントローラ１２ｄは、ステップ１１０４の処理に進む。なお、コントローラ１２ｄは、荷室２２ａの吊下げ角γを直接検出して利用するため、荷室２２ａの不安定状態を精度良く検出することができ好適である。
【００３５】
ステップ１１０４において、コントローラ１２ｄは、押力センサ１３の検出値を増幅するための駆動アシストゲインを減少させて、押力センサ１３の検出値を減少後の駆動アシストゲインで増幅して、押力センサ１３の検出値に応じた目標速度を設定する。ここで設定された目標速度は、ステップ１１０１に設定された目標速度よりも減速した目標速度である。そして、コントローラ１２ｄは、歩行補助装置１０が目標速度で移動するようにインホイールモータ２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲを制御する。その後、コントローラ１２ｄは、ステップ１１０３〜ステップ１１０４の処理を繰り返す。
【００３６】
上述したコントローラ１２ｄの制御によれば、歩行補助装置１０の発進時または停止時や、歩行者が過度に大きな押力を与えた時など、荷室２２ａが揺れて不安定となりやすい時に、歩行補助装置１０の移動速度を減少させるため、荷室２２ａの安定状態を維持することができ、歩行補助装置１０のスムーズな移動を実現することができる。特に、上述したコントローラ１２ｄの制御によれば、歩行補助装置１０の移動速度の変化が緩やかになるため、高齢者にとって歩行補助装置１０の使い心地を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】歩行補助装置の外観を示す斜視図である。
【図２】歩行補助装置の外観を示す側面図である。
【図３】歩行補助装置を示すブロック図である。
【図４】歩行補助装置の姿勢変化を示す説明図である。
【図５】連結角度ＡＬ，ＡＲおよび車輪間距離ＤＬ，ＤＲを示す図である。
【図６】荷物積載時の歩行補助装置の制御を示すフローチャートである。
【図７】荷物積載時の歩行補助装置の姿勢変化を示す説明図である。
【図８】ハンドル高さＨの演算方法を示す説明図である。
【図９】歩行補助装置の姿勢変化に伴う押力方向の変化を示す説明図である。
【図１０】歩行補助装置の姿勢変化に伴う駆動アシストゲインの変化を示す説明図である。
【図１１】荷室の安定状態を維持するための歩行補助装置の制御のフローチャートである。
【図１２】不安定となった歩行補助装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…歩行補助装置、１２ｄ…コントローラ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…スイッチ類、１２…ハンドル、１３…押力センサ、１４Ｌ，１４Ｒ…メインフレーム、１６Ｌ，１６Ｒ…サブフレーム、１８Ｌ，１８Ｒ…ジョイント、１９Ｌ，１９Ｒ…ジョイントアクチュエータ、２０ＦＬ，２０ＦＲ，２０ＲＬ，２０ＲＲ…車輪（インホイールモータユニット）、２２…電源ユニット（荷物積載部）、２２ａ…荷室、２４Ｌ，２４Ｒ…吊下げバンド、２５Ｌ，２５Ｒ…支持部材、３０Ｌ，３０Ｒ…フレーム角センサ、３２…吊下げ角センサ、３４…荷重センサ、５０…荷物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行者が把持可能な高さで路面に対して水平に延設されるハンドルと、
前記ハンドルの両端から歩行者の前側の斜め下方に向けて路面近傍まで延びるメインフレームと、
前記メインフレームの途中部分から歩行者付近の路面に向けて路面近傍まで延びるサブフレームと、
前記メインフレームの前記途中部分に設けられ、前記メインフレームに対して前記サブフレームを回動自在に連結するジョイントと、
前記メインフレームおよび前記サブフレームの連結角度を制御するアクチュエータと、
前記メインフレームの路面近傍の下端に設けられた前側車輪と、
前記サブフレームの路面近傍の下端に設けられた後側車輪と、
前記ジョイントから吊り下げられ、荷物を積載可能に構成された荷物積載部と、
前記荷物積載部に積載された荷物の重量を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段により検出された重量の増加に応じて前記メインフレームおよび前記サブフレームの連結角度を大きくするように前記アクチュエータを制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
歩行者が前記ハンドルに与える押力を検出する押力検出手段と、前記ハンドルの路面からの高さを検出するハンドル高さ検出手段と、をさらに備え、
前記コントローラは、前記ハンドル高さ検出手段により検出されたハンドル高さに基づいて、前記押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。
【請求項３】
前記荷物積載部の吊下げ角を検出する吊下げ角検出手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記吊下げ角検出手段により検出された吊下げ角に基づいて、前記押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の歩行補助装置。
【請求項４】
前記各車輪は、車輪にモータが内蔵されたインホイールモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
【請求項５】
前記荷物積載部は、前記各車輪に電力を供給するための電源ユニットを含んで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
【請求項１】
歩行者が把持可能な高さで路面に対して水平に延設されるハンドルと、
前記ハンドルの両端から歩行者の前側の斜め下方に向けて路面近傍まで延びるメインフレームと、
前記メインフレームの途中部分から歩行者付近の路面に向けて路面近傍まで延びるサブフレームと、
前記メインフレームの前記途中部分に設けられ、前記メインフレームに対して前記サブフレームを回動自在に連結するジョイントと、
前記メインフレームおよび前記サブフレームの連結角度を制御するアクチュエータと、
前記メインフレームの路面近傍の下端に設けられた前側車輪と、
前記サブフレームの路面近傍の下端に設けられた後側車輪と、
前記ジョイントから吊り下げられ、荷物を積載可能に構成された荷物積載部と、
前記荷物積載部に積載された荷物の重量を検出する荷重検出手段と、
前記荷重検出手段により検出された重量の増加に応じて前記メインフレームおよび前記サブフレームの連結角度を大きくするように前記アクチュエータを制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする歩行補助装置。
【請求項２】
歩行者が前記ハンドルに与える押力を検出する押力検出手段と、前記ハンドルの路面からの高さを検出するハンドル高さ検出手段と、をさらに備え、
前記コントローラは、前記ハンドル高さ検出手段により検出されたハンドル高さに基づいて、前記押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。
【請求項３】
前記荷物積載部の吊下げ角を検出する吊下げ角検出手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記吊下げ角検出手段により検出された吊下げ角に基づいて、前記押力検出手段により検出された押力を増幅するゲインを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の歩行補助装置。
【請求項４】
前記各車輪は、車輪にモータが内蔵されたインホイールモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
【請求項５】
前記荷物積載部は、前記各車輪に電力を供給するための電源ユニットを含んで構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歩行補助装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１８９５７２（Ｐ２００９−１８９５７２Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５４６（Ｐ２００８−３３５４６）
【出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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