移動体
【課題】歩行者の意思に応じて移動速度を任意に可変することができ、歩行者の安全を確保することができる歩行者の歩行を補助する移動体を提供する。
【解決手段】移動体１は、本体部２と、電動機６と、回転軸６ａの回転により回転する駆動輪３と、一端８ａが本体部２に軸支され、他端８ｂに歩行者が握る握り部８ｃを有し、一端８ａを中心に前後回りに自在に揺動する杖８と、２次電池５から電動機６に供給される電流を制御する駆動輪制御装置２０とを備える。移動体１は、杖８の揺動角度を検出する角度センサ８ｅと、杖８に作用する軸力を検出する軸力センサ８ｆを有する。駆動輪制御装置２０は、角度信号および軸力信号に基づき、電動機６に供給される電流の電流値を演算し、指令信号を出力する制御演算部と、制御演算部から供給される指令信号に基づき、２次電池５から電動機６に供給される電流を制御するドライバ部とを有する。
【解決手段】移動体１は、本体部２と、電動機６と、回転軸６ａの回転により回転する駆動輪３と、一端８ａが本体部２に軸支され、他端８ｂに歩行者が握る握り部８ｃを有し、一端８ａを中心に前後回りに自在に揺動する杖８と、２次電池５から電動機６に供給される電流を制御する駆動輪制御装置２０とを備える。移動体１は、杖８の揺動角度を検出する角度センサ８ｅと、杖８に作用する軸力を検出する軸力センサ８ｆを有する。駆動輪制御装置２０は、角度信号および軸力信号に基づき、電動機６に供給される電流の電流値を演算し、指令信号を出力する制御演算部と、制御演算部から供給される指令信号に基づき、２次電池５から電動機６に供給される電流を制御するドライバ部とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体に対し、特に、歩行者の歩行を補助する移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
足腰の弱くなった人や視覚障害等の歩行者の歩行を補助する装置として、駆動輪と駆動輪を駆動する電動機を搭載し、駆動輪の駆動により移動する移動体が提案されている。これらの移動体には、歩行者が握る握り部を備えた杖が備えられており、移動体本体または杖には、杖に作用する力や杖の角度を検出するセンサが備えられている。そして、これらのセンサで検出される杖に作用する力や杖の角度により、移動体の移動方向や速度が制御される（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
特許文献１に提案されている移動体は、杖の角度を検出する回転センサが移動体本体に備えられており、杖の移動体本体に対する角度が回転センサにより検出されている。そして、移動体の前進または停止が検出された角度に基づき制御される。
【０００４】
特許文献２に提案されている移動体は、杖に作用する力を検出する軸力センサが杖に備えられており、歩行者が杖に加える力が軸力センサにより検出されている。そして、例えば、歩行者が杖の軸方向に加える力の大きさにより駆動輪のトルクを制御している。
【特許文献１】特開平９−３２７３１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１２１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に提案されている移動体は、前進または停止の動作をするのみでおり、歩行者の意思に応じて移動速度を可変することができない。一方、特許文献２に提案されている移動体は、歩行者が杖の軸方向に加える力の大きさにより駆動輪のトルクを制御しているため、歩行者が路肩等でつまずいた場合など歩行者の意思に反する力が杖に生じた場合に、不用意な動作をするおそれがある。そのため、歩行者の安全を図れないおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明においては、歩行者の意思に応じて移動速度を任意に可変することができ、歩行者の安全を確保することができる歩行者の歩行を補助する移動体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の移動体は、本体部と、前記本体部に取り付けられた２次電池と、前記本体部に取り付けられ、回転軸を有し、前記２次電池から供給される電流により前記回転軸が回転する電動機と、前記本体部に取り付けられ、前記電動機の前記回転軸に連結され、前記回転軸の回転により回転する駆動輪と、棒状に形成され、一端が前記本体部に軸支され、他端に歩行者が握る握り部を有し、前記一端を中心に前記本体部の移動方向の前後回りに自在に揺動する杖と、前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御する駆動輪制御装置とを備え、歩行者の歩行方向に移動し、歩行者の歩行を補助する移動体において、前記移動体は、前記杖の前記一端と前記本体部の間に配置され、前記杖の揺動角度を検出し、前記揺動角度に対応する角度信号を出力する角度センサを有し、前記杖は、前記杖に作用する軸力を検出し、前記軸力に対応する軸力信号を出力する軸力センサを有し、前記駆動輪制御装置は、前記角度センサおよび前記軸力センサに接続され、前記制御演算部、前記２次電池および前記電動機に接続され、前記制御演算部から供給される前記指令信号に基づき、前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御するドライバ部とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明の移動体は、角度センサから供給される角度信号および軸力センサから供給される軸力信号の双方の信号に基づき、移動体を駆動する電動機の電流を制御する。このため、本発明の移動体は、歩行者の意思に応じて移動速度を任意に可変することができ、歩行者の安全を確保することができる歩行者の歩行を補助する移動体となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明の実施形態における移動体１を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態の移動体の側面図である。移動体１は、板状の本体部２と、本体部２の上面２ａの進行方向Ｄｆの前方に取り付けられた２次電池５と、本体部２の下面２ｂの略中央に取り付けられた電動機６とを備える。電動機６は回転軸６ａを有し、２次電池５から供給される電流により電動機６の回転軸６ａは回転される。
【００１０】
本体部２の下面２ｂの進行方向Ｄｆの後方には駆動輪３が配置されており、駆動輪３は、本体部２に取り付けられたシャフト３ｂに回転自在に軸支されている。また、駆動輪３の側面３ｂにはプーリ３ａが設けられており、電動機６の回転軸６ａと駆動輪３のプーリ３ａにベルト７が掛け回されている。このベルト７を介して電動機６の回転軸６ａの回転が駆動輪３に伝達され、駆動輪３は回転軸６ａの回転により回転する。
【００１１】
本体部２の上面２ａの進行方向Ｄｆの前方には操舵装置１０が取り付けられるとともに、操舵装置１０には本体部２を挟んで本体部２の下面２ｂに操舵アーム１０ａが取り付けられている。操舵アーム１０ａには操舵軸１０ｂが取り付けられており、操舵軸１０ｂに舵角輪４が回転自在に取り付けられている。操舵アーム１０ａは操舵装置１０により揺動し、この操舵アーム１０ａの揺動により、舵角輪４は、任意の舵角位置に配置される。
【００１２】
本体部２の上面２ａには、歩行者Ｈが荷物を置くための板状の荷台１１が取り付けられている。
【００１３】
本体部２の上面２ａの略中央には、コの字形状に形成された取り付け部２ｃが、コの字形状の開口部２ｄを紙面上方に向けて取り付けられており、開口部２ｄに摺動軸２ｅが取り付けられている。
【００１４】
本体部２には棒状に形成された杖８が取り付けられている。杖８の一端８ａは、開口部２ｄに取り付けられた摺動軸２ｅに揺動自在に取り付けられており、摺動軸２ｅを介して本体部２に軸支される。このように軸支されることで、杖８は本体部２の走行方向（移動方向）Ｄｆの前後回りに自在に揺動する。
【００１５】
杖８の他端８ｂには、歩行者Ｈが握る握り部８ｃが設けられているとともに、握り部８ｃの上面にはタッチスイッチ８ｄが取り付けられている。このタッチスイッチ８ｄにより、歩行者が握り部８ｃを握っているか否かが判断される。
【００１６】
本体部２に開口部２ｄを介して取り付けられた摺動軸２ｅと、杖８の一端８ａとの間には、角度センサ８ｅが取り付けられている。この角度センサ８ｅにより、本体部２に対する杖８の走行方向（移動方向）Ｄｆの前後回りの揺動角度を検出し、揺動角度に対応ずる角度信号を出力する。
【００１７】
杖８の下方には、軸力センサ８ｆが取り付けされており、この軸力センサ８ｆにより歩行者Ｈが握り部８ｃを介して杖８に加える軸力を検出し、軸力に対応する軸力信号を出力する。なお、歩行者Ｈが握り部８ｃを押し、杖８に圧縮方向の軸力が作用する場合には、圧縮方向の軸力に対応する「正」の信号である第１の軸力信号が出力される。一方、歩行者Ｈが握り部８ｃを引き、杖８に引張り方向の軸力が作用する場合には、引張り方向の軸力に対応する「負」の信号である第２の軸力信号が出力される。
【００１８】
杖８の上方には、操舵角センサ８ｇが取り付けられており、この操舵角センサ８ｇにより歩行者が握り部８ｃを杖８の軸回り方向に回転する角度を検出し、操舵角信号を出力する。
【００１９】
本体部２の上面２ａの後方には、駆動制御装置２０が取り付けられており、駆動制御装置２０には電源スイッチ９が取り付けられている。駆動制御装置２０には、電源スイッチ９、タッチスイッチ８ｄ、角度センサ８ｅ、軸力センサ８ｆ、操舵角センサ８ｇ、２次電池５および電動機６に接続されており、角度センサ８ｅ等から供給される各種信号に基づき、２次転地５から電動機６に供給される電流を制御する。なお、駆動制御装置２０の構成および動作については後述する。
【００２０】
図２に本実施形態の移動体１の使用例を示す。地面Ｇを歩行する歩行者Ｈは、移動体１に揺動自在に取り付けられた杖８の他端８ｂに取り付けられた握り部８ｃを、手Ｈａで握り、歩行方向Ｄｆに移動体１を押し進める。このとき、移動体１は、角度センサ８ｅ等により、杖８の揺動角度等の状態を検出し、これらの状態に基づき駆動輪３の回転力を制御し、歩行者Ｈの歩行を補助する動作を行う。
【００２１】
次に、図３に基づき駆動制御装置２０の構成および動作について説明する。駆動制御装置２０は、制御演算部２１およびドライバ２２を備えている。制御演算部２１には、電源スイッチ９およびタッチスイッチ８ｄが接続されており、電源スイッチ９がオンとなり、かつ、歩行者Ｈが握り部８ｃを握りタッチスイッチ８ｄがオンとなったときに動作し、それ以外の場合には動作が禁止される。
【００２２】
制御演算部２１には、角度センサ８ｅおよび軸力センサ８ｆが接続されており、制御演算部２１は、これらのセンサ（８ｅ、８ｆ）からそれぞれ供給される角度信号および軸力信号に基づき、電動機に供給する電流の電流値を演算し、この演算結果に基づく指令信号を出力する。
【００２３】
ドライバ部２２は、制御演算部２１、２次電池５および電動機６に接続されており、制御演算部２１から供給される指令信号に基づき、２次電池５から電動機６に供給される電流を制御する。
【００２４】
制御演算部２１には、さらに操舵角センサ８ｇが接続されており、制御演算部２１は、操舵角センサ８ｇから供給される操舵角信号に基づき、操舵輪の角度を演算し、制御演算部２１に接続された舵角駆動装置３０に舵角信号を供給する。舵角駆動装置３０は、２次電池５に接続されており、２次電池５から供給される電流により駆動され、舵角駆動装置３０から供給される舵角信号に基づき舵角輪４を所定の舵角位置に配置する。
【００２５】
図４に基づき、駆動制御装置２０において、電動機６の制御に関する部分の構成を詳説する。制御演算部２１には、第１のメモリ２１ａ、第１の比較手段２１ｂ、第２のメモリ２１ｃ、第２の比較手段２１ｄおよび指令信号生成手段２１ｅが備えられている。
【００２６】
第１の比較手段２１ａは、軸力センサ８ｆ、第１のメモリ２１ａおよび指令信号生成手段２１ｅに接続されている。第１のメモリ２１ａには、軸力信号の値として「ゼロ」が記憶されている。
【００２７】
第１の比較手段２１ａは、第１のメモリ２１ａに記憶されている値および軸力センサ８ｆから供給される軸力信号を参照し、軸力センサ８ｆから供給される軸力信号が「ゼロ」を超えるか否か、すなわち、軸力信号が「正」の第１の軸力信号であるか「負」の第２の軸力信号であるか判定する。そして、その判定結果を指令信号生成手段２１ｅに供給する。
【００２８】
第２の比較手段２１ｄは、角度センサ８ｅ、第２のメモリ２１ｃおよび指令信号生成手段２１ｅに接続されている。第２のメモリ２１ｃには、角度信号の値として、第１乃至第５の角度信号が記憶されている。第２の角度信号は、第１の角度信号よりも小さく、第３の角度信号よりも小さい。また、第５の角度信号は、第４の角度信号よりも小さい。
【００２９】
第２の比較手段２１ｄは、第２のメモリ２１ｃに記憶されている値および角度センサ８ｅから供給される角度信号を参照し、角度センサ８ｅから供給される角度信号が第２のメモリ２１ｃに記憶されている値を超えるか否かを判定する。そして、その判定結果を指令信号生成手段２１ｅに供給する。
【００３０】
指令信号生成手段２１ｅは、軸力センサ８ｆ、角度センサ８ｅ、第１の比較手段２１ｂおよび第２の比較手段２１ｄに接続されており、第１及び第２の比較手段２１ｂ、２１ｄからの判定結果に基づき、電流値の演算の処理モードを変更する。そして、各処理モードに対応し、軸力センサ８ｆから供給される軸力信号および角度センサ８ｅから供給される角度信号に応じて、電流値を演算し、演算結果に基づく指令信号をドライバ部２２に供給する。
【００３１】
次に図５および図６に基づき、歩行者Ｈが握り部８ｃを押している場合、すなわち、軸力センサ８ｆが圧縮方向に軸力を検出し、軸力センサ８ｆから圧縮方向の軸力に対応する「正」の値である第１の軸力信号Ｆ＋が駆動制御装置２０に供給されたときにおける駆動制御装置２０および電動機６の動作について説明する。
【００３２】
図５は、握り部に作用する力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図であり、図６は、揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。揺動角度θは、板本体部２の上面２ａに対し鉛直方向に位置する基準位置Ｌ１から杖８の中心線Ｌｓまでの角度をいい、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りを「正」とする。
【００３３】
軸力センサ８ｆから第１の軸力信号が第１の比較手段２１ｂに供給された場合、その旨の信号が、第１の比較手段２１ｂから指令信号生成手段２１ｅに供給される。このとき、指令信号生成手段２１ｅは、杖８の本体部２に対する揺動角度θの大小等に応じ、アシストモード、第１のブレーキモード、第１の遷移モードまたは第２の遷移モードのいずれか一つの処理モードにて動作する。
【００３４】
上述のように第２のメモリ２１ｃには、第１乃至第３の角度が記憶されており、第２の比較手段２１ｄにて、角度センサ８ｅから供給される角度信号と第１乃至第３の角度とを比較し、その比較結果が指令信号生成手段２１ｅに供給される。そして、その結果に基づき各処理モードのいずれか一つが、指令信号生成手段２１ｅで選択され実行される。
【００３５】
アシストモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、基準位置Ｌ１から第１の角度θ１の間で揺動し、角度センサ８ｅから第１の角度θ１以下の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００３６】
アシストモードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの駆動方向の回転力を、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝（Ｆ＋）×ｋ１×ｓｉｎθ×ｒで示される。
【００３７】
ここで、「駆動方向の回転力」とは、歩行者Ｈの移動方向Ｄｆに移動体１を進めるように駆動輪３を回転させるように、電動機６の回転軸６ａを回転させたときに生じるトルクである。このように「駆動方向の回転力」が電動機６の回転軸６ａに生じると、移動体１により、歩行者Ｈは歩行方向への歩みを進めることを補助される。
【００３８】
第１のブレーキモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第１の角度θ１を超えて揺動し、角度センサ８ｅから第１の角度θ１以上の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００３９】
第１のブレーキでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ＋）×ｋ２×ｓｉｎθ×ｒで示される。
【００４０】
ここで、「制動方向の回転力」とは、歩行者Ｈの移動方向Ｄｆに移動体１を進むのを阻止するよう駆動輪３を回転させるように、電動機６の回転軸６ａを回転させたときに生じるトルクである。このように「制動方向の回転力」が電動機６の回転軸６ａに生じると、移動体１により、歩行者Ｈが歩行方向への不用意に歩みを進めてしまうことを防止できる。
【００４１】
第１の遷移モードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第１の角度θ１を超えた後に、角度センサ８ｅから第２の角度θ２と第１の角度θ１との間の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００４２】
第１の遷移モードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ＋）×ｋ３×ｓｉｎ（θ−θ２）×ｒで示される。
【００４３】
第２の遷移モードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第１の角度θ１を超えた後に、角度センサ８ｅから第３の角度θ３と第２の角度θ２との間の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００４４】
第２の遷移モードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増大とともに、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を減少させ、揺動角度θ（角度信号）の大きさの減少とともに、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を増大させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このとき制動方向の回転力は、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例する。
【００４５】
制御演算部２１は、杖８の揺動角度θが、第１の角度θ１を超え、さらに第２の遷移モードとなった後に、第３の角度θ３未満となった場合には、再度アシストモードにて動作する。
【００４６】
このように、アシストモードでは、杖８の揺動角度θの増減に対応して駆動方向の回転力を増減させることで、歩行者Ｈが自らの意思で杖８を傾けることにより、移動体１の速度を可変させることが可能である。また、歩行者Ｈがつまづいた場合など、杖８が必要以上に傾いた場合には、第１のブレーキモードとなり移動体１の速度を減速させることにより、移動体１が歩行者Ｈから遠ざかってしまうことを防止でき安全である。
【００４７】
さらに、第１のブレーキモードとなったからアシストモードへの切替には第１および第２の遷移モードを設け、移動体１が急発進することが防止されており、歩行者Ｈにとって安全である。また、駆動方向および制動方向の回転力は、軸力センサ８ｆからの軸力信号に比例して増減するよう設定されているため、杖８の揺動角度のみで移動体１の速度を可変する場合よりも、さらに歩行者Ｈが自らの意思で、移動体１の速度を可変させることが可能である。
【００４８】
次に図７および図８に基づき、歩行者Ｈが握り部８ｃを引いている場合、すなわち、軸力センサ８ｆが引張り方向に軸力を検出し、軸力センサ８ｆから引張り方向の軸力に対応する「負」の値である第２の軸力信号Ｆ−が駆動制御装置２０に供給されたときにおける駆動制御装置２０および電動機６の動作について説明する。
【００４９】
図７は、握り部に作用する力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図であり、図８は、揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。図７では図５と同様に、揺動角度θは、板本体部２の上面２ａに対し鉛直方向に位置する基準位置Ｌ１から杖８の中心線Ｌｓまでの角度をいい、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りを「正」とする。
【００５０】
軸力センサ８ｆから第２の軸力信号Ｆ−が第１の比較手段２１ｂに供給された場合、その旨の信号が、第１の比較手段２１ｂから指令信号生成手段２１ｅに供給される。このとき、指令信号生成手段２１ｅは、杖８の本体部２に対する揺動角度θの大小等に応じ、フリーモード、第２のブレーキモードまたは第３の遷移モードのいずれか一つの処理モードにて動作する。
【００５１】
上述のように第２のメモリ２１ｃには、第１乃至第３の角度が記憶されており、第２の比較手段２１ｄにて、角度センサ８ｅから供給される角度信号と第１乃至第３の角度とを比較し、その比較結果が指令信号生成手段２１ｅに供給される。そして、その結果に基づき各処理モードのいずれか一つが、指令信号生成手段２１ｅで選択され実行される。
【００５２】
フリーモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、基準位置Ｌ１から第４の角度θ４の間で揺動し、角度センサ８ｅから第４の角度θ４以下の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００５３】
フリーモードでは、電動機６の回転軸６ａの駆動方向および制動方向の回転力を「ゼロ」にすべく、ゼロ信号の指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝０で示される。
【００５４】
第２のブレーキモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第４の角度θ４を超えて揺動し、角度センサ８ｅから第４の角度θ４以上の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００５５】
ブレーキでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第２の軸力信号Ｆ−の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ−）×ｋ４×ｓｉｎθ×ｒで示される。
【００５６】
第３の遷移モードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第４の角度θ４を超えた後に、角度センサ８ｅから第５の角度θ５と第４の角度θ４との間の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００５７】
第３の遷移モードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第２の軸力信号Ｆ−の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ−）×ｋ３×ｓｉｎ（θ−θ５）×ｒで示される。
【００５８】
制御演算部２１は、杖８の揺動角度θが、第４の角度θ４を超え、さらに第３の遷移モードとなった後に、第５の角度θ５未満となった場合には、再度フリーモードにて動作する。
【００５９】
このように、歩行者Ｈが握り部８ｃを引張り、軸力センサ８ｆから第２の軸力信号Ｆ−が出力されているときは、原則としてフリーモードとしている。これにより、歩行者Ｈが移動体１を引き寄せたに歩行者Ｈの意思に逆らうことなく、移動体１が歩行者Ｈの近傍に移動させることができる。また、杖８を大きく傾けたときは、第２のブレーキモードとなることにより、歩行者Ｈが不用意に杖８を引いたときに移動体１が急に近づくことがなく安全である。さらに、ひとたび第２のブレーキモードとなった後には、第３の遷移モードを経由させることとしたため、ブレーキが急に解除されることがなく安全である。
【００６０】
以上のように、本実施形態の移動体１は、角度センサ８ｅから供給される角度信号および軸力センサ８ｆから供給される軸力信号の双方の信号に基づき、移動体１を駆動する電動機６の動作を制御する。このため、本発明の移動体は、歩行者の意思に応じて移動速度を任意に可変することができ、歩行者の安全を確保することができる歩行者の歩行を補助する移動体となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態における移動体の側面図である。
【図２】本発明の実施形態における移動体の使用例である。
【図３】本発明の実施形態における移動体の駆動制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態における移動体の制御演算部のブロック図である。
【図５】握り部に作用する圧縮方向の軸力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図である。
【図６】圧縮方向の軸力が杖に作用する場合における揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。
【図７】握り部に作用する引張り方向の軸力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図である。
【図８】引張り方向の軸力が杖に作用する場合における揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 移動体
２ 本体部
３ 駆動輪
５ ２次電池
６ 電動機
６ａ 回転軸
８ 杖
８ａ 一端
８ｂ 他端
８ｃ 握り部
８ｅ 角度センサ
８ｆ軸力センサ
２０ 駆動制御装置
２１ 制御演算部
２２ ドライバ部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体に対し、特に、歩行者の歩行を補助する移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
足腰の弱くなった人や視覚障害等の歩行者の歩行を補助する装置として、駆動輪と駆動輪を駆動する電動機を搭載し、駆動輪の駆動により移動する移動体が提案されている。これらの移動体には、歩行者が握る握り部を備えた杖が備えられており、移動体本体または杖には、杖に作用する力や杖の角度を検出するセンサが備えられている。そして、これらのセンサで検出される杖に作用する力や杖の角度により、移動体の移動方向や速度が制御される（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
特許文献１に提案されている移動体は、杖の角度を検出する回転センサが移動体本体に備えられており、杖の移動体本体に対する角度が回転センサにより検出されている。そして、移動体の前進または停止が検出された角度に基づき制御される。
【０００４】
特許文献２に提案されている移動体は、杖に作用する力を検出する軸力センサが杖に備えられており、歩行者が杖に加える力が軸力センサにより検出されている。そして、例えば、歩行者が杖の軸方向に加える力の大きさにより駆動輪のトルクを制御している。
【特許文献１】特開平９−３２７３１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１２１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に提案されている移動体は、前進または停止の動作をするのみでおり、歩行者の意思に応じて移動速度を可変することができない。一方、特許文献２に提案されている移動体は、歩行者が杖の軸方向に加える力の大きさにより駆動輪のトルクを制御しているため、歩行者が路肩等でつまずいた場合など歩行者の意思に反する力が杖に生じた場合に、不用意な動作をするおそれがある。そのため、歩行者の安全を図れないおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明においては、歩行者の意思に応じて移動速度を任意に可変することができ、歩行者の安全を確保することができる歩行者の歩行を補助する移動体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の移動体は、本体部と、前記本体部に取り付けられた２次電池と、前記本体部に取り付けられ、回転軸を有し、前記２次電池から供給される電流により前記回転軸が回転する電動機と、前記本体部に取り付けられ、前記電動機の前記回転軸に連結され、前記回転軸の回転により回転する駆動輪と、棒状に形成され、一端が前記本体部に軸支され、他端に歩行者が握る握り部を有し、前記一端を中心に前記本体部の移動方向の前後回りに自在に揺動する杖と、前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御する駆動輪制御装置とを備え、歩行者の歩行方向に移動し、歩行者の歩行を補助する移動体において、前記移動体は、前記杖の前記一端と前記本体部の間に配置され、前記杖の揺動角度を検出し、前記揺動角度に対応する角度信号を出力する角度センサを有し、前記杖は、前記杖に作用する軸力を検出し、前記軸力に対応する軸力信号を出力する軸力センサを有し、前記駆動輪制御装置は、前記角度センサおよび前記軸力センサに接続され、前記制御演算部、前記２次電池および前記電動機に接続され、前記制御演算部から供給される前記指令信号に基づき、前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御するドライバ部とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
このように、本発明の移動体は、角度センサから供給される角度信号および軸力センサから供給される軸力信号の双方の信号に基づき、移動体を駆動する電動機の電流を制御する。このため、本発明の移動体は、歩行者の意思に応じて移動速度を任意に可変することができ、歩行者の安全を確保することができる歩行者の歩行を補助する移動体となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明の実施形態における移動体１を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態の移動体の側面図である。移動体１は、板状の本体部２と、本体部２の上面２ａの進行方向Ｄｆの前方に取り付けられた２次電池５と、本体部２の下面２ｂの略中央に取り付けられた電動機６とを備える。電動機６は回転軸６ａを有し、２次電池５から供給される電流により電動機６の回転軸６ａは回転される。
【００１０】
本体部２の下面２ｂの進行方向Ｄｆの後方には駆動輪３が配置されており、駆動輪３は、本体部２に取り付けられたシャフト３ｂに回転自在に軸支されている。また、駆動輪３の側面３ｂにはプーリ３ａが設けられており、電動機６の回転軸６ａと駆動輪３のプーリ３ａにベルト７が掛け回されている。このベルト７を介して電動機６の回転軸６ａの回転が駆動輪３に伝達され、駆動輪３は回転軸６ａの回転により回転する。
【００１１】
本体部２の上面２ａの進行方向Ｄｆの前方には操舵装置１０が取り付けられるとともに、操舵装置１０には本体部２を挟んで本体部２の下面２ｂに操舵アーム１０ａが取り付けられている。操舵アーム１０ａには操舵軸１０ｂが取り付けられており、操舵軸１０ｂに舵角輪４が回転自在に取り付けられている。操舵アーム１０ａは操舵装置１０により揺動し、この操舵アーム１０ａの揺動により、舵角輪４は、任意の舵角位置に配置される。
【００１２】
本体部２の上面２ａには、歩行者Ｈが荷物を置くための板状の荷台１１が取り付けられている。
【００１３】
本体部２の上面２ａの略中央には、コの字形状に形成された取り付け部２ｃが、コの字形状の開口部２ｄを紙面上方に向けて取り付けられており、開口部２ｄに摺動軸２ｅが取り付けられている。
【００１４】
本体部２には棒状に形成された杖８が取り付けられている。杖８の一端８ａは、開口部２ｄに取り付けられた摺動軸２ｅに揺動自在に取り付けられており、摺動軸２ｅを介して本体部２に軸支される。このように軸支されることで、杖８は本体部２の走行方向（移動方向）Ｄｆの前後回りに自在に揺動する。
【００１５】
杖８の他端８ｂには、歩行者Ｈが握る握り部８ｃが設けられているとともに、握り部８ｃの上面にはタッチスイッチ８ｄが取り付けられている。このタッチスイッチ８ｄにより、歩行者が握り部８ｃを握っているか否かが判断される。
【００１６】
本体部２に開口部２ｄを介して取り付けられた摺動軸２ｅと、杖８の一端８ａとの間には、角度センサ８ｅが取り付けられている。この角度センサ８ｅにより、本体部２に対する杖８の走行方向（移動方向）Ｄｆの前後回りの揺動角度を検出し、揺動角度に対応ずる角度信号を出力する。
【００１７】
杖８の下方には、軸力センサ８ｆが取り付けされており、この軸力センサ８ｆにより歩行者Ｈが握り部８ｃを介して杖８に加える軸力を検出し、軸力に対応する軸力信号を出力する。なお、歩行者Ｈが握り部８ｃを押し、杖８に圧縮方向の軸力が作用する場合には、圧縮方向の軸力に対応する「正」の信号である第１の軸力信号が出力される。一方、歩行者Ｈが握り部８ｃを引き、杖８に引張り方向の軸力が作用する場合には、引張り方向の軸力に対応する「負」の信号である第２の軸力信号が出力される。
【００１８】
杖８の上方には、操舵角センサ８ｇが取り付けられており、この操舵角センサ８ｇにより歩行者が握り部８ｃを杖８の軸回り方向に回転する角度を検出し、操舵角信号を出力する。
【００１９】
本体部２の上面２ａの後方には、駆動制御装置２０が取り付けられており、駆動制御装置２０には電源スイッチ９が取り付けられている。駆動制御装置２０には、電源スイッチ９、タッチスイッチ８ｄ、角度センサ８ｅ、軸力センサ８ｆ、操舵角センサ８ｇ、２次電池５および電動機６に接続されており、角度センサ８ｅ等から供給される各種信号に基づき、２次転地５から電動機６に供給される電流を制御する。なお、駆動制御装置２０の構成および動作については後述する。
【００２０】
図２に本実施形態の移動体１の使用例を示す。地面Ｇを歩行する歩行者Ｈは、移動体１に揺動自在に取り付けられた杖８の他端８ｂに取り付けられた握り部８ｃを、手Ｈａで握り、歩行方向Ｄｆに移動体１を押し進める。このとき、移動体１は、角度センサ８ｅ等により、杖８の揺動角度等の状態を検出し、これらの状態に基づき駆動輪３の回転力を制御し、歩行者Ｈの歩行を補助する動作を行う。
【００２１】
次に、図３に基づき駆動制御装置２０の構成および動作について説明する。駆動制御装置２０は、制御演算部２１およびドライバ２２を備えている。制御演算部２１には、電源スイッチ９およびタッチスイッチ８ｄが接続されており、電源スイッチ９がオンとなり、かつ、歩行者Ｈが握り部８ｃを握りタッチスイッチ８ｄがオンとなったときに動作し、それ以外の場合には動作が禁止される。
【００２２】
制御演算部２１には、角度センサ８ｅおよび軸力センサ８ｆが接続されており、制御演算部２１は、これらのセンサ（８ｅ、８ｆ）からそれぞれ供給される角度信号および軸力信号に基づき、電動機に供給する電流の電流値を演算し、この演算結果に基づく指令信号を出力する。
【００２３】
ドライバ部２２は、制御演算部２１、２次電池５および電動機６に接続されており、制御演算部２１から供給される指令信号に基づき、２次電池５から電動機６に供給される電流を制御する。
【００２４】
制御演算部２１には、さらに操舵角センサ８ｇが接続されており、制御演算部２１は、操舵角センサ８ｇから供給される操舵角信号に基づき、操舵輪の角度を演算し、制御演算部２１に接続された舵角駆動装置３０に舵角信号を供給する。舵角駆動装置３０は、２次電池５に接続されており、２次電池５から供給される電流により駆動され、舵角駆動装置３０から供給される舵角信号に基づき舵角輪４を所定の舵角位置に配置する。
【００２５】
図４に基づき、駆動制御装置２０において、電動機６の制御に関する部分の構成を詳説する。制御演算部２１には、第１のメモリ２１ａ、第１の比較手段２１ｂ、第２のメモリ２１ｃ、第２の比較手段２１ｄおよび指令信号生成手段２１ｅが備えられている。
【００２６】
第１の比較手段２１ａは、軸力センサ８ｆ、第１のメモリ２１ａおよび指令信号生成手段２１ｅに接続されている。第１のメモリ２１ａには、軸力信号の値として「ゼロ」が記憶されている。
【００２７】
第１の比較手段２１ａは、第１のメモリ２１ａに記憶されている値および軸力センサ８ｆから供給される軸力信号を参照し、軸力センサ８ｆから供給される軸力信号が「ゼロ」を超えるか否か、すなわち、軸力信号が「正」の第１の軸力信号であるか「負」の第２の軸力信号であるか判定する。そして、その判定結果を指令信号生成手段２１ｅに供給する。
【００２８】
第２の比較手段２１ｄは、角度センサ８ｅ、第２のメモリ２１ｃおよび指令信号生成手段２１ｅに接続されている。第２のメモリ２１ｃには、角度信号の値として、第１乃至第５の角度信号が記憶されている。第２の角度信号は、第１の角度信号よりも小さく、第３の角度信号よりも小さい。また、第５の角度信号は、第４の角度信号よりも小さい。
【００２９】
第２の比較手段２１ｄは、第２のメモリ２１ｃに記憶されている値および角度センサ８ｅから供給される角度信号を参照し、角度センサ８ｅから供給される角度信号が第２のメモリ２１ｃに記憶されている値を超えるか否かを判定する。そして、その判定結果を指令信号生成手段２１ｅに供給する。
【００３０】
指令信号生成手段２１ｅは、軸力センサ８ｆ、角度センサ８ｅ、第１の比較手段２１ｂおよび第２の比較手段２１ｄに接続されており、第１及び第２の比較手段２１ｂ、２１ｄからの判定結果に基づき、電流値の演算の処理モードを変更する。そして、各処理モードに対応し、軸力センサ８ｆから供給される軸力信号および角度センサ８ｅから供給される角度信号に応じて、電流値を演算し、演算結果に基づく指令信号をドライバ部２２に供給する。
【００３１】
次に図５および図６に基づき、歩行者Ｈが握り部８ｃを押している場合、すなわち、軸力センサ８ｆが圧縮方向に軸力を検出し、軸力センサ８ｆから圧縮方向の軸力に対応する「正」の値である第１の軸力信号Ｆ＋が駆動制御装置２０に供給されたときにおける駆動制御装置２０および電動機６の動作について説明する。
【００３２】
図５は、握り部に作用する力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図であり、図６は、揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。揺動角度θは、板本体部２の上面２ａに対し鉛直方向に位置する基準位置Ｌ１から杖８の中心線Ｌｓまでの角度をいい、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りを「正」とする。
【００３３】
軸力センサ８ｆから第１の軸力信号が第１の比較手段２１ｂに供給された場合、その旨の信号が、第１の比較手段２１ｂから指令信号生成手段２１ｅに供給される。このとき、指令信号生成手段２１ｅは、杖８の本体部２に対する揺動角度θの大小等に応じ、アシストモード、第１のブレーキモード、第１の遷移モードまたは第２の遷移モードのいずれか一つの処理モードにて動作する。
【００３４】
上述のように第２のメモリ２１ｃには、第１乃至第３の角度が記憶されており、第２の比較手段２１ｄにて、角度センサ８ｅから供給される角度信号と第１乃至第３の角度とを比較し、その比較結果が指令信号生成手段２１ｅに供給される。そして、その結果に基づき各処理モードのいずれか一つが、指令信号生成手段２１ｅで選択され実行される。
【００３５】
アシストモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、基準位置Ｌ１から第１の角度θ１の間で揺動し、角度センサ８ｅから第１の角度θ１以下の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００３６】
アシストモードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの駆動方向の回転力を、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝（Ｆ＋）×ｋ１×ｓｉｎθ×ｒで示される。
【００３７】
ここで、「駆動方向の回転力」とは、歩行者Ｈの移動方向Ｄｆに移動体１を進めるように駆動輪３を回転させるように、電動機６の回転軸６ａを回転させたときに生じるトルクである。このように「駆動方向の回転力」が電動機６の回転軸６ａに生じると、移動体１により、歩行者Ｈは歩行方向への歩みを進めることを補助される。
【００３８】
第１のブレーキモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第１の角度θ１を超えて揺動し、角度センサ８ｅから第１の角度θ１以上の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００３９】
第１のブレーキでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ＋）×ｋ２×ｓｉｎθ×ｒで示される。
【００４０】
ここで、「制動方向の回転力」とは、歩行者Ｈの移動方向Ｄｆに移動体１を進むのを阻止するよう駆動輪３を回転させるように、電動機６の回転軸６ａを回転させたときに生じるトルクである。このように「制動方向の回転力」が電動機６の回転軸６ａに生じると、移動体１により、歩行者Ｈが歩行方向への不用意に歩みを進めてしまうことを防止できる。
【００４１】
第１の遷移モードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第１の角度θ１を超えた後に、角度センサ８ｅから第２の角度θ２と第１の角度θ１との間の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００４２】
第１の遷移モードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ＋）×ｋ３×ｓｉｎ（θ−θ２）×ｒで示される。
【００４３】
第２の遷移モードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第１の角度θ１を超えた後に、角度センサ８ｅから第３の角度θ３と第２の角度θ２との間の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００４４】
第２の遷移モードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増大とともに、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を減少させ、揺動角度θ（角度信号）の大きさの減少とともに、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を増大させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このとき制動方向の回転力は、第１の軸力信号Ｆ＋の大きさに比例する。
【００４５】
制御演算部２１は、杖８の揺動角度θが、第１の角度θ１を超え、さらに第２の遷移モードとなった後に、第３の角度θ３未満となった場合には、再度アシストモードにて動作する。
【００４６】
このように、アシストモードでは、杖８の揺動角度θの増減に対応して駆動方向の回転力を増減させることで、歩行者Ｈが自らの意思で杖８を傾けることにより、移動体１の速度を可変させることが可能である。また、歩行者Ｈがつまづいた場合など、杖８が必要以上に傾いた場合には、第１のブレーキモードとなり移動体１の速度を減速させることにより、移動体１が歩行者Ｈから遠ざかってしまうことを防止でき安全である。
【００４７】
さらに、第１のブレーキモードとなったからアシストモードへの切替には第１および第２の遷移モードを設け、移動体１が急発進することが防止されており、歩行者Ｈにとって安全である。また、駆動方向および制動方向の回転力は、軸力センサ８ｆからの軸力信号に比例して増減するよう設定されているため、杖８の揺動角度のみで移動体１の速度を可変する場合よりも、さらに歩行者Ｈが自らの意思で、移動体１の速度を可変させることが可能である。
【００４８】
次に図７および図８に基づき、歩行者Ｈが握り部８ｃを引いている場合、すなわち、軸力センサ８ｆが引張り方向に軸力を検出し、軸力センサ８ｆから引張り方向の軸力に対応する「負」の値である第２の軸力信号Ｆ−が駆動制御装置２０に供給されたときにおける駆動制御装置２０および電動機６の動作について説明する。
【００４９】
図７は、握り部に作用する力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図であり、図８は、揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。図７では図５と同様に、揺動角度θは、板本体部２の上面２ａに対し鉛直方向に位置する基準位置Ｌ１から杖８の中心線Ｌｓまでの角度をいい、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りを「正」とする。
【００５０】
軸力センサ８ｆから第２の軸力信号Ｆ−が第１の比較手段２１ｂに供給された場合、その旨の信号が、第１の比較手段２１ｂから指令信号生成手段２１ｅに供給される。このとき、指令信号生成手段２１ｅは、杖８の本体部２に対する揺動角度θの大小等に応じ、フリーモード、第２のブレーキモードまたは第３の遷移モードのいずれか一つの処理モードにて動作する。
【００５１】
上述のように第２のメモリ２１ｃには、第１乃至第３の角度が記憶されており、第２の比較手段２１ｄにて、角度センサ８ｅから供給される角度信号と第１乃至第３の角度とを比較し、その比較結果が指令信号生成手段２１ｅに供給される。そして、その結果に基づき各処理モードのいずれか一つが、指令信号生成手段２１ｅで選択され実行される。
【００５２】
フリーモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、基準位置Ｌ１から第４の角度θ４の間で揺動し、角度センサ８ｅから第４の角度θ４以下の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００５３】
フリーモードでは、電動機６の回転軸６ａの駆動方向および制動方向の回転力を「ゼロ」にすべく、ゼロ信号の指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝０で示される。
【００５４】
第２のブレーキモードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第４の角度θ４を超えて揺動し、角度センサ８ｅから第４の角度θ４以上の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００５５】
ブレーキでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第２の軸力信号Ｆ−の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ−）×ｋ４×ｓｉｎθ×ｒで示される。
【００５６】
第３の遷移モードは、杖８が、基準位置Ｌ１から移動体１の移動方向Ｄｆの後方回りに傾倒し、第４の角度θ４を超えた後に、角度センサ８ｅから第５の角度θ５と第４の角度θ４との間の揺動角度θに対応する角度信号が制御演算部２１に供給された場合に、指令信号生成手段２１ｅで実行される処理モードである。
【００５７】
第３の遷移モードでは、揺動角度θ（角度信号）の大きさの増減に対応し、電動機６の回転軸６ａの制動方向の回転力を、第２の軸力信号Ｆ−の大きさに比例して増減させる指令信号をドライバ部２２に供給する処理モードである。このときの駆動方向の回転力Ｔｒは、Ｔｒ＝−（Ｆ−）×ｋ３×ｓｉｎ（θ−θ５）×ｒで示される。
【００５８】
制御演算部２１は、杖８の揺動角度θが、第４の角度θ４を超え、さらに第３の遷移モードとなった後に、第５の角度θ５未満となった場合には、再度フリーモードにて動作する。
【００５９】
このように、歩行者Ｈが握り部８ｃを引張り、軸力センサ８ｆから第２の軸力信号Ｆ−が出力されているときは、原則としてフリーモードとしている。これにより、歩行者Ｈが移動体１を引き寄せたに歩行者Ｈの意思に逆らうことなく、移動体１が歩行者Ｈの近傍に移動させることができる。また、杖８を大きく傾けたときは、第２のブレーキモードとなることにより、歩行者Ｈが不用意に杖８を引いたときに移動体１が急に近づくことがなく安全である。さらに、ひとたび第２のブレーキモードとなった後には、第３の遷移モードを経由させることとしたため、ブレーキが急に解除されることがなく安全である。
【００６０】
以上のように、本実施形態の移動体１は、角度センサ８ｅから供給される角度信号および軸力センサ８ｆから供給される軸力信号の双方の信号に基づき、移動体１を駆動する電動機６の動作を制御する。このため、本発明の移動体は、歩行者の意思に応じて移動速度を任意に可変することができ、歩行者の安全を確保することができる歩行者の歩行を補助する移動体となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態における移動体の側面図である。
【図２】本発明の実施形態における移動体の使用例である。
【図３】本発明の実施形態における移動体の駆動制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態における移動体の制御演算部のブロック図である。
【図５】握り部に作用する圧縮方向の軸力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図である。
【図６】圧縮方向の軸力が杖に作用する場合における揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。
【図７】握り部に作用する引張り方向の軸力および本体部に対する杖の揺動角度を示す移動体の側面図である。
【図８】引張り方向の軸力が杖に作用する場合における揺動角度と電動機の回転軸の回転力との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 移動体
２ 本体部
３ 駆動輪
５ ２次電池
６ 電動機
６ａ 回転軸
８ 杖
８ａ 一端
８ｂ 他端
８ｃ 握り部
８ｅ 角度センサ
８ｆ軸力センサ
２０ 駆動制御装置
２１ 制御演算部
２２ ドライバ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に取り付けられた２次電池と、
前記本体部に取り付けられ、回転軸を有し、前記２次電池から供給される電流により前記回転軸が回転する電動機と、
前記本体部に取り付けられ、前記電動機の前記回転軸に連結され、前記回転軸の回転により回転する駆動輪と、
棒状に形成され、一端が前記本体部に軸支され、他端に歩行者が握る握り部を有し、前記一端を中心に前記本体部の移動方向の前後回りに自在に揺動する杖と、
前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御する駆動輪制御装置とを備え、歩行者の歩行方向に移動し、歩行者の歩行を補助する移動体において、
前記移動体は、前記杖の前記一端と前記本体部の間に配置され、前記杖の揺動角度を検出し、前記揺動角度に対応する角度信号を出力する角度センサを有し、
前記杖は、前記杖に作用する軸力を検出し、前記軸力に対応する軸力信号を出力する軸力センサを有し、
前記駆動輪制御装置は、
前記角度センサおよび前記軸力センサに接続され、前記角度センサから供給される角度信号および前記軸力センサから供給される軸力信号に基づき、前記電動機に供給される電流の電流値を演算し、この演算結果に基づく指令信号を出力する制御演算部と、
前記制御演算部、前記２次電池および前記電動機に接続され、前記制御演算部から供給される前記指令信号に基づき、前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御するドライバ部とを有することを特徴とする移動体。
【請求項２】
前記制御演算部は、
前記軸力センサが圧縮方向の軸力を検出し、圧縮方向の軸力に対応する第１の軸力信号が前記軸力センサから供給されたときにおいて、
前記杖が、予め定められた基準位置から前記移動体の移動方向の後方回りに傾倒し、前記基準位置から予め定められた第１の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第１の角度以下の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減に対応し、前記電動機の回転軸の駆動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給するアシストモードにて動作し、
前記杖が、前記第１の角度を超えて揺動し、前記角度センサから前記第１の角度を超えた揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第１のブレーキモードにて動作し、
前記杖が、前記第１の角度を超えた後に、前記第１の角度よりも小さい予め定められた第２の角度から前記第１の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第２の角度と前記第１の角度の間の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第１の遷移モードにて動作し、
前記杖が、前記第１の角度を超えた後に、前記第２の角度よりも小さい予め定められた第３の角度から前記第２の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第３の角度と前記第２の角度の間の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増大とともに前記電動機の回転軸の駆動方向の回転力を減少させ、前記角度信号の大きさの減少とともに前記電動機の回転軸の駆動方向の回転力を増大させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第２の遷移モードにて動作し、
前記杖が前記第１の角度を超えた後に前記第３の角度の未満で揺動し、前記角度センサから前記第３の角度未満の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、再度、前記アシストモードにて動作することを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記制御演算部は、
前記第１の軸力信号の大きさに比例し、前記電動機の回転軸の駆動方向または制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給することを特徴とする請求項２に記載の移動体。
【請求項４】
前記制御演算部は、
前記軸力センサが引張り方向の軸力を検出し、圧縮方向の軸力に対応する第１の軸力信号が前記軸力センサから供給されたときにおいて、
前記杖が、前記基準角度から前記移動体の移動方向の後方回りに傾倒し、前記基準角度から予め定められた第４の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第４の角度以下の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記電動機の回転軸の駆動方向および制動方向の回転力をゼロにさせるべく、ゼロ信号の指令信号を前記ドライバ部に供給するフリーモードにて動作し、
前記杖が前記第４の角度を超えて揺動し、前記角度センサから前記第４の角度を超えた揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第２のブレーキモードにて動作し、
前記杖が前記第４の角度を超えた後に、前記第４の角度よりも小さい予め定められた第５の角度から前記第４の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第５の角度と前記第４の角度の間の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第３の遷移モードにて動作し、
前記杖が前記第４の角度を超えた後に前記第５の角度の未満で揺動し、前記角度センサから前記第５の角度未満の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、再度、前記フリーモードにて動作することを特徴とする請求項３に記載の移動体。
【請求項５】
前記制御演算部は、
前記第２の軸力信号の大きさに比例し、前記電動機の回転軸の駆動方向または制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給することを特徴とする請求項４に記載の移動体。
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に取り付けられた２次電池と、
前記本体部に取り付けられ、回転軸を有し、前記２次電池から供給される電流により前記回転軸が回転する電動機と、
前記本体部に取り付けられ、前記電動機の前記回転軸に連結され、前記回転軸の回転により回転する駆動輪と、
棒状に形成され、一端が前記本体部に軸支され、他端に歩行者が握る握り部を有し、前記一端を中心に前記本体部の移動方向の前後回りに自在に揺動する杖と、
前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御する駆動輪制御装置とを備え、歩行者の歩行方向に移動し、歩行者の歩行を補助する移動体において、
前記移動体は、前記杖の前記一端と前記本体部の間に配置され、前記杖の揺動角度を検出し、前記揺動角度に対応する角度信号を出力する角度センサを有し、
前記杖は、前記杖に作用する軸力を検出し、前記軸力に対応する軸力信号を出力する軸力センサを有し、
前記駆動輪制御装置は、
前記角度センサおよび前記軸力センサに接続され、前記角度センサから供給される角度信号および前記軸力センサから供給される軸力信号に基づき、前記電動機に供給される電流の電流値を演算し、この演算結果に基づく指令信号を出力する制御演算部と、
前記制御演算部、前記２次電池および前記電動機に接続され、前記制御演算部から供給される前記指令信号に基づき、前記２次電池から前記電動機に供給される電流を制御するドライバ部とを有することを特徴とする移動体。
【請求項２】
前記制御演算部は、
前記軸力センサが圧縮方向の軸力を検出し、圧縮方向の軸力に対応する第１の軸力信号が前記軸力センサから供給されたときにおいて、
前記杖が、予め定められた基準位置から前記移動体の移動方向の後方回りに傾倒し、前記基準位置から予め定められた第１の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第１の角度以下の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減に対応し、前記電動機の回転軸の駆動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給するアシストモードにて動作し、
前記杖が、前記第１の角度を超えて揺動し、前記角度センサから前記第１の角度を超えた揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第１のブレーキモードにて動作し、
前記杖が、前記第１の角度を超えた後に、前記第１の角度よりも小さい予め定められた第２の角度から前記第１の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第２の角度と前記第１の角度の間の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第１の遷移モードにて動作し、
前記杖が、前記第１の角度を超えた後に、前記第２の角度よりも小さい予め定められた第３の角度から前記第２の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第３の角度と前記第２の角度の間の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増大とともに前記電動機の回転軸の駆動方向の回転力を減少させ、前記角度信号の大きさの減少とともに前記電動機の回転軸の駆動方向の回転力を増大させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第２の遷移モードにて動作し、
前記杖が前記第１の角度を超えた後に前記第３の角度の未満で揺動し、前記角度センサから前記第３の角度未満の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、再度、前記アシストモードにて動作することを特徴とする請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記制御演算部は、
前記第１の軸力信号の大きさに比例し、前記電動機の回転軸の駆動方向または制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給することを特徴とする請求項２に記載の移動体。
【請求項４】
前記制御演算部は、
前記軸力センサが引張り方向の軸力を検出し、圧縮方向の軸力に対応する第１の軸力信号が前記軸力センサから供給されたときにおいて、
前記杖が、前記基準角度から前記移動体の移動方向の後方回りに傾倒し、前記基準角度から予め定められた第４の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第４の角度以下の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記電動機の回転軸の駆動方向および制動方向の回転力をゼロにさせるべく、ゼロ信号の指令信号を前記ドライバ部に供給するフリーモードにて動作し、
前記杖が前記第４の角度を超えて揺動し、前記角度センサから前記第４の角度を超えた揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第２のブレーキモードにて動作し、
前記杖が前記第４の角度を超えた後に、前記第４の角度よりも小さい予め定められた第５の角度から前記第４の角度の間で揺動し、前記角度センサから前記第５の角度と前記第４の角度の間の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、前記角度信号の大きさの増減とともに前記電動機の回転軸の制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給する第３の遷移モードにて動作し、
前記杖が前記第４の角度を超えた後に前記第５の角度の未満で揺動し、前記角度センサから前記第５の角度未満の揺動角度に対応する角度信号が前記制御演算部に供給される場合には、再度、前記フリーモードにて動作することを特徴とする請求項３に記載の移動体。
【請求項５】
前記制御演算部は、
前記第２の軸力信号の大きさに比例し、前記電動機の回転軸の駆動方向または制動方向の回転力を増減させる前記指令信号を前記ドライバ部に供給することを特徴とする請求項４に記載の移動体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１２５２２１（Ｐ２０１０−１２５２２１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０５３９６（Ｐ２００８−３０５３９６）
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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