電動車椅子の制御装置
【課題】駆動キャスタを備える電動車椅子の制御装置において、電動車椅子の移動方向の変更における応答性を高めることができる制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置１０が制御する電動車椅子は、駆動キャスタ３と、駆動キャスタ３の駆動方向を検出する駆動方向検出手段１０３と、目標移動方向を指示する移動方向指示手段８とを備える。そして、制御装置１０は、電動モータ７０に制御電流を供給する出力手段２２と、駆動方向と目標移動方向との差異である差分角度の大きさが９０以上である場合には、差分角度に１８０°を加減算した角度を回転角度とし、車輪の方向を回転角度分回転させることを出力手段２２に指令するとともに、車輪（９１，９２）の回転駆動の方向を目標移動方向が指示される前と逆にすることを出力手段２２に指令するキャスタ動作指令手段１６を備える。
【解決手段】制御装置１０が制御する電動車椅子は、駆動キャスタ３と、駆動キャスタ３の駆動方向を検出する駆動方向検出手段１０３と、目標移動方向を指示する移動方向指示手段８とを備える。そして、制御装置１０は、電動モータ７０に制御電流を供給する出力手段２２と、駆動方向と目標移動方向との差異である差分角度の大きさが９０以上である場合には、差分角度に１８０°を加減算した角度を回転角度とし、車輪の方向を回転角度分回転させることを出力手段２２に指令するとともに、車輪（９１，９２）の回転駆動の方向を目標移動方向が指示される前と逆にすることを出力手段２２に指令するキャスタ動作指令手段１６を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車椅子の制御装置に関し、特に、電動車椅子に備わる駆動キャスタの回転位置を制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢化社会がさらに進行してきており、道路や病院のみならず一般住居内においても、電動車椅子が利用され始めている。一般住居内は移動スペースが狭いため、大きな回転半径で旋回移動することが困難であり、その場で、電動車椅子自体を回転させる動作が求められる。また、一般住居内で利用される電動車椅子は、例えば、台所での家事において、前後方向のみならず左右方向など全方向に移動することが求められている。そこで、特許文献１から３に示されるように、移動の自由度を拡張し全方向に移動できる電動車椅子の提案がなされている。
【０００３】
上記に示す電動車椅子は、椅子が上方に取り付けられているベース部材と、ベース部材に駆動キャスタが取り付けられている。この駆動キャスタは、車輪が軸支されている支軸がベース部材に回転自在に取り付けられ、所望の移動方向に車輪の駆動方向を向けることができる。そして、ジョイスティックにより乗客によって指示される移動方向に、電動車椅子の制御装置により車輪の駆動方向が向けられ、その方向において車輪が回転駆動させることにより電動車椅子は、乗客の意図する方向に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３６８３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２２７２号公報
【特許文献３】特開２００８−２１３５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電動車椅子において、例えば、左右交互に電動車椅子を移動させる場合のように、移動方向を大きく変更するときには、移動方向に向けて駆動キャスタの車輪の駆動方向を左右に大きく回転させなければならない。このように車輪の駆動方向を大きく回転させる場合、車輪の駆動方向を短い時間で変更することができず、電動車椅子の移動方向の変更における応答性を高めることができない。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、駆動キャスタを備える電動車椅子の制御装置において、電動車椅子の移動方向の変更における応答性を高めることができる制御装置を提供する。
【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、本発明の電動車椅子の制御装置は、椅子が上方に設けられるベース部材と、前記ベース部材に取付けられ、電動モータにより回転駆動する車輪の駆動方向を所望の移動方向に向けることができる駆動キャスタと、前記駆動キャスタの前記車輪の駆動方向を検出する駆動方向検出手段と、目標移動方向を指示する移動方向指示手段とを備え、前記駆動キャスタの前記車輪の回転駆動により移動する電動車椅子、を制御する制御装置において、電動モータに制御電流を供給する出力手段と、前記駆動方向と前記目標移動方向との差異である差分角度の大きさが予め定められた角度未満である場合には、前記差分角度を回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって
新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と同じにすること前記出力手段に指令し、前記差分角度の大きさが予め定められた角度以上である場合には、前記差分角度に略１８０°を加減算した角度を前記回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって前記新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と逆にすることを前記出力手段に指令するキャスタ動作指令手段と、を備えることを特徴とする。そして、前記予め定められた角度は、８０°以上１００°以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、駆動キャスタの駆動方向に対する目標移動方向の差異である差分角度が、８０°から１００°以上である場合、すなわち、駆動方向に対する目標移動方向の差異が略９０°以上である場合には、差分角度から略１８０°を加算または減算した角度を回転角度とする。差分角度が略９０°以上であるときに差分角度から略１８０°を加減産した角度である回転角度は、略９０°以下となる。そのため、この回転角度分、車輪の方向を回転させることにより素早く車輪の方向を変更することができる。
【０００９】
また、回転角度は差分角度から略１８０°を加減算した角度であり、この回転角度分、車輪の方向を回転した場合には、差分角度分回転させた場合に対し同じ向きに車輪の方向は向けられる。そして、車輪の回転駆動の方向を逆とし、この方向に車輪を回転駆動させることにより、車輪の駆動方向を乗客が意図する移動方向に向けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における電動車椅子の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態における電動車椅子の底面図である。
【図３】本発明の実施の形態における駆動キャスタの一部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における電動車椅子の制御装置のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における駆動キャスタの回転角度を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における駆動キャスタの回転角度を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるキャスタ動作指令手段での情報の処理を示すフローチャートである。
【図８】ジョイスティックの操作と駆動キャスタの回転を説明する図である。
【図９】ジョイスティックの操作と駆動キャスタの回転を説明する図である。
【図１０】停止位置への駆動キャスタの回転を説明する図である。
【図１１】駆動キャスタの停止位置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明の実施の形態である駆動キャスタを用いた電動車椅子について、図面に基づき説明する。図１は、電動車椅子の正面図であり、図２は、電動車椅子の底面図であり、図３は、差動式キャスタの一部断面図である。
【００１２】
図１から図３に示すように、電動車椅子１は、金属の板材よりなるベース部材２と、ベースプレート２に下方に向けて取り付けられている第１から第３駆動キャスタ（３，４，５）と、ベース部材２に設けられた収容部２ａ内に設置されているバッテリ９および制御装置１０と、ベース部材２の上方に立設している脚部材（６，６）と、脚部材（６，６）に座部７ａにて取り付けられている椅子７と、を備える。椅子７の座部７ａからは背もたれ７ｂが一体的に設けられ、背もたれ７ｂの両側には肘掛（７ｃ，７ｄ）が一体的に設けられている。そして、一方の肘掛７ｃには、移動方向指示手段としてのジョイスティック８が取り付けられている。
【００１３】
図２に示すように、ベース部材２において、第１駆動キャスタ３は後方中央に配置され、第２駆動キャスタ４は前方左側に配置され、第３差動式キャスタ５は前方右側に配置されており、第１から第３駆動キャスタ（３，４，５）は、ベース部材２に三角形を形成する位置に配置されている。
【００１４】
次に、図４に基づき、電動車椅子１に備えられている第１駆動キャスタ３について説明する。なお、第２および第３駆動キャスタ（４，５）の構造は、第１駆動キャスタ３の構造と同一であり、第１駆動キャスタ３についてのみ説明し、第２および第３駆動キャスタ（４，５）の各構成部品については、第１駆動キャスタ３の構成部品と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１５】
第１駆動キャスタ３は、ベース部材２に下方から取り付けられる取付け部材５１と、取付け部材５１の内周５１ａに配置されている軸受（５７，５７）と、軸受（５７，５７）の内側に配置され、取付け部材５１に対し回転自在に支持されているスリップリングフォルダ５２と、スリップリングフォルダ５２に取り付けられ、スリップリングフォルダ５２を介して取付け部材５１に対し回転自在に支持されている支軸５３と、支軸５３の一端５３ａに連結ピン５５により、傾斜自在に取付けられている連結棒５４と、連結棒５４の両端に取り付けられている一対の減速機付きモータ（６０，６０）と、減速機付きモータ（６０，６０）の出力軸（８６，８６）にそれぞれ連係された一対の車輪（９１，９２）と、を備える。
【００１６】
さらに、第１駆動キャスタ３は、スリップリングフォルダ５２内に設けられているスリップリング５９と、回転検出装置１００と、スリップリング５９および回転検出装置１００を内包するカバー体Ｃとを有する。スリップリング５９の入力部５９ａには、制御装置１０からの制御電流を供給する給電線Ｌ１が接続され、スリップリング５９の出力部５９ｂには、減速機付きモータ６０にスリップリンク５９を介して制御電流を供給する供給線Ｌ２が接続されている。このように、スリップリング５９を介して供給線（Ｌ１，Ｌ２）を配策することにより、第１駆動キャスタ３がベース部材２に対して回転して、供給線（Ｌ１，Ｌ２）が捩れることがない。
【００１７】
回転検出装置１００は、スリップリングフォルダ５２の外周に一体的に取り付けられているリングギヤ１０１と、リングギヤ１０１と噛合するピニオンギヤ１０２と、ピニオンギヤ１０２が取り付けられ取付け部材５１に固定されている駆動方向検出手段としてのエンコーダ１０３とを備える。スリップリングフォルダ５２は、支軸５３とともにベースプレート２に取り付けられている取付け部材５１に対し回転し、スリップリングフォルダ５２に取付けられているリングギヤ１０１は、ベースプレート２に対する支軸５３の回転と同一の回転を行う。このリングギヤ１０１の回転を、ピニオンギヤ１０２を介してエンコーダ１０３で検出することにより、第１駆動キャスタ３の車輪９０の駆動方向である回転位置を示す支軸５３の回転位置が、エンコーダ１０３により検出される。
【００１８】
減速機付きモータ６０は、電動モータ７０および減速機８０を備える。電動モータ７０は、モータハウジング７３と、モータハウジング７３内に回転自在に配置され、モータ軸７２を有する回転子７１とを備える。そして、モータハウジング７３が連結棒５４の端部に取り付けられているモータフランジ５６に取り付けられることにより、電動モータ７０は、連結棒５４を介して支軸５４に傾斜自在に連係される。また、減速機８０は、電動モータ７０のモータ軸７２に連結されている。
【００１９】
一対の減速機付きモータ（６０，６０）の出力軸（８６，８６）には、一対の車輪（９１，９２）がそれぞれ連係されている。車輪９０は、出力軸８６に取り付けられている第１ホイール９３と、第１ホイール９３の外周にネジ９５により一体的に取付けられ、弾性
を有するリング体９６と、第１ホイール９３の開口を覆う第２ホイール９４とを備えている。そして、第１ホイール９３は、モータフランジ５６の外周に装着されている軸受（５８，５８）に回転自在に支持され、これにより車輪９０は、減速機付きモータ６０の出力軸８６とともに回転自在な構成となっている。
【００２０】
次に、図４から図６に基づき本発明の実施における電動車椅子１の制御装置１０について説明する。制御装置１０は、角度読込手段１１、操作量読込手段１２、目標角度演算手段１３、差分角度演算手段１４、メモリ１５、キャスタ動作指令手段１６、タイマ１７、操作状態判定手段１８、停止位置指令手段１９、選択手段２０、比較手段２１、出力手段２２を備える。
【００２１】
角度読込手段１１には、車輪（９１，９２）の駆動方向を検出するエンコーダ（１０３，１０３，１０３）からの信号が供給され、角度読込手段１１は、この信号から現時点での駆動方向θを求める。操作量読込手段１２には、乗客が移動したい方向に操作するジョイスティック（移動方向指示手段）８からのｘｙ信号が供給され、操作量読込手段１２は、このｘｙ信号を読み込む。そして、目標角度演算手段１３は、このｘｙ信号から合成されるベクトルの方向を求め、このベクトルの方向を目標移動方向φとする。
【００２２】
差分角度演算手段１４には、角度読込手段１１から駆動方向θに対応する信号と、操作量読込手段１２から目標移動方向φに対応する信号が供給される。差分角度演算手段１４においては、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「大きい」か「小さい」かにより処理の方法が異なり、図５は、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「大きい」場合の処理を示し、図６は、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「小さい」場合の処理を示す。
【００２３】
そして、図５に示すように、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「大きい」場合には、駆動方向θに対する目標移動方向φの差異である差異角度εは「正」の値として処理される（ε＞０）。また、図６に示すように、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「小さい」場合には、駆動方向θに対する目標移動方向φの差異である差異角度εは「負」の値として処理される（ε＜０）。
【００２４】
メモリ１５には、基準差分角度として、「＋０°」、「＋９０°」、「＋１８０°」、「＋２７０°」、「＋３６０°」、「−０°」、「−９０°」、「−１８０°」、「−２７０°」、「−３６０°」に対応するデータが記憶されている。
【００２５】
次に、キャスタ動作指令手段１６の動作について、図５、図６および図７に基づき説明する。ここで、図７は、キャスタ動作指令手段１６での情報の処理を示すフローチャートである。キャスタ動作指令手段１６には、差分角度演算手段１４から差異角度εに対応する信号が供給され、この差異角度εに対応する信号とメモリ１５に記憶されているデータとを対比し、回転角度ξと車輪９０の回転駆動の方向を決定する。なお、回転角度ξは、現時点で電動車椅子１の移動方向に向けられている車輪の方向を、目標移動方向に向ける角度をいう。
【００２６】
まず、図５および図７に基づき差分角度εが「正」の場合について説明する（ε＞０）。キャスタ動作指令手段１６での処理が開始されると（Ｓ１）、差分角度εに対応する信号と、メモリ１５に記憶されている基準差分角度（「＋０°」、「＋９０°」、「＋１８０°」、「＋２７０°」、「＋３６０°」）に対応するデータとが対比される（Ｓ２）。
【００２７】
図５（ａ１）に示すように、差分角度εが「＋０°」以上「＋９０°」未満であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合には（｜
ε｜＜９０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εを回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ３）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ４）。
【００２８】
また、図５（ｂ１）（ｃ１）に示すように、差分角度εが「＋９０°」以上「＋２７０°」以下であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」以上「２７０°」以下である場合には（９０°≦｜ε｜≦２７０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εから１８０°を減算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ５）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「逆」にすることを決定する（Ｓ６）。
【００２９】
また、図５（ｄ１）に示すように、差分角度εが「＋２７０°」を超え「＋３６０°」以下であると判断された場合には、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εから３６０°を減算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ７）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ８）。
【００３０】
次に、図６および図７に基づき差分角度εが「負」の場合について説明する（ε＜０）。上記と同様に、キャスタ動作指令手段１６での処理が開始されると（Ｓ１）、差分角度εに対応する信号と、メモリ１５に記憶されている基準差分角度（「−０°」、「−９０°」、「−１８０°」、「−２７０°」、「−３６０°」）に対応するデータとが対比される（Ｓ２）。
【００３１】
図６（ａ２）に示すように、差分角度εが「−９０°」を超え「−０°」以下であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合には（｜ ε｜＜９０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εを回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ３）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ４）。
【００３２】
また、図６（ｂ２）（ｃ２）に示すように、差分角度εが「−２７０°」以上「−９０°」以下であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」以上「２７０°」以下である場合には（９０°≦｜ε｜≦２７０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εに１８０°を加算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ９）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「逆」にすることを決定する（Ｓ１０）。
【００３３】
また、図６（ｄ２）に示すように、差分角度εが「−３６０°」以上「−２７０°」未満であると判断された場合には、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εに３６０°を加算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ７）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ８）。
【００３４】
ここで、図５（ｄ１）と図６（ａ２）を対比すると、実質上、差分角度εの値は同じである。従って、上記にて、図６（ａ２）において説明したように、図５（ｄ１）も差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合（｜ ε｜＜９０°）に相当し、差分角度εを回転角度ξとすることと等価となる。同様に、図６（ｄ２）と図５（ａ１）を対比すると、実質上、差分角度εの値は同じである。従って、上記にて、図５（ａ１）において説明したように、図６（ｄ２）も差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合（｜ ε｜＜９０°）に相当し、差分角度εを回転角度ξとすることと等価となる。
【００３５】
以上より、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εの大きさ（｜ε｜）が９０°未満である場合には、差分角度εを回転角度ξとすることを決定するとともに、車輪の回転駆動の方向を目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすること決定し、差分角度の大きさ（｜ε｜）が９０°以上である場合には、差分角度εに１８０°を加減算した角度を回転角度ξすることを決定するとともに、車輪９０の回転駆動の方向を目標移動方向θが指示される前と「逆」にすること決定する。そして、後述するように、決定された回転角度ξおよび回転駆動の方向が出力手段２２に向けて指令される。なお、本実施の形態では、差分角度εの大きさ（｜ε｜）が９０°以上であるか否かにより制御方向を変更したが、９０°に限られるものでないことは言うまでもなく、８０°から１００°以上であるか否かにより御方向を変更してもよい。
【００３６】
次に、図４に基づき、タイマ１７、操作状態判定手段１８、停止位置指令手段１９、選択手段２０、比較手段２１、出力手段２１について説明する。
【００３７】
操作状態判定手段１８には、乗客がジョイスティック（移動方向指示手段）８を移動したい方向に操作したときに形成されるｘｙ信号が操作量読込手段１２から供給される。そして、操作状態判定手段１８は、このｘｙ信号が供給されている状態において、ｘｙ信号が供給されていることを示す信号を、予め定められた周期ごとにタイマ１７に供給する。タイマ１７は、操作状態判定手段１８からの信号が供給されるたびごとに逐次カウント値をリセットするとともに更にカウント値のインクリメント動作を行う。
【００３８】
そして、操作状態判定手段１８に操作量読込手段１２からｘｙ信号が供給されず、ｘｙ信号が供給されていることを示す信号が、操作状態判定手段１８からタイマ１７に所定の時間以上供給されない場合には、タイマ１７はカウントアップし、カウントアップしたことを示す信号がタイマ１７から操作状態判定手段１８に供給される。このように、カウントアップしたことを示す信号がタイマ１７から操作状態判定手段１８に供給されると、操作状態判定手段１８は停止信号を出力する。なお、本実施の形態においては、タイマ１７がカウントアップする時間は「４秒」に設定されている。
【００３９】
停止位置指令手段１９は、操作状態判定手段１８から停止信号が供給されると駆動キャスタ（３，４，５）の停止位置を示す停止位置信号を出力する。この停止位置信号に示される駆動キャスタ（３，４，５）の停止位置は、それぞれの駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向が互いに中心を向く回転位置、すなわち、隣接する駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向の角度が互いに１２０°となる回転位置に設定されている。
【００４０】
選択手段２０には、キャスタ動作指令手段１６からの回転角度ξおよび回転駆動の方向に関する指令信号と、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が供給される。そして、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が選択手段２０に供給された場合には、この停止位置信号が優先して選択され、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が比較手段２１を経由して、電動モータ７０に制御電流を供給する出力手段２２に供給される。
【００４１】
比較手段２１には、角度読込手段１１から現時点での車輪９０の駆動方向θに対応する信号が供給されており、停止位置指令手段１９からの停止位置信号と駆動方向θに対応する信号とが対比され、車輪９０の駆動方向θが停止位置指令手段１９からの停止位置信号と一致するまで停止位置信号が出力手段２２に供給される。
【００４２】
一方、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が選択手段２０に供給されない場合には、キャスタ動作指令手段１６からの指令信号が選択手段２０で選択され、比較手段２１を経由して、出力手段２２に供給される。比較手段２１では、キャスタ動作指令手段１６から出力される回転角度ξに対応する信号と駆動角度θに対応する信号が比較され、車輪
９０が回転角度ξ分回転するまでキャスタ動作指令手段１６からの指令信号が出力手段２２に供給される。この指令信号により出力手段２２は電動モータ７０に制御電流を供給し、差動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向を回転角度ξ分回転させ、もって車輪９０の方向を新たな車輪９０の方向とする。そして、キャスタ動作指令手段１６からの指令信号に対応した回転駆動の方向に車輪９０を回転駆動させる。
【００４３】
次に、図８および図９に基づき本発明の制御装置１０の有する第１の効果について説明する。図８は、図５（ａ１）（ｄ１）および図６（ａ２）（ｄ２）にて示す、差分角度εの大きさが９０°未満（｜ε｜＜９０°）のときの駆動キャスタ（３，４，５）の動作を示す。一方、図９は、図５（ｂ１）（ｃ１）および図６（ｂ２）（ｃ２）にて示す、差分角度εの大きさが９０°以上（｜ε｜≧９０°）のときの駆動キャスタ（３，４，５）の動作を示す。
【００４４】
図８に示すように、差分角度εの大きさが９０°未満（｜ε｜＜９０°）のときは、差分角度εを回転角度ξとし、差分角度εに相当する分だけ駆動キャスタ（３，４，５）の車輪（９１，９２）の方向を回転させる。このとき、回転角度ξは、９０°未満であるため車輪（９１，９２）の方向を目的とする方向に回転させるのに多くに時間を要さない。そして、車輪（９１，９２）の回転駆動の方向を目標移動方向が指示される前と同じ方向とすることで、目標移動方向に速やかに電動車椅子１を移動させることができる。
【００４５】
一方、図９に示すように、差分角度εの大きさが９０°以上（｜ε｜≧９０°）のときは、差分角度εに１８０°を加減算した角度を回転角度ξとし、回転角度ξに相当する分だけ駆動キャスタ（３，４，５）の車輪（９１，９２）の方向を回転させる。このとき、回転角度ξは、差分角度εに１８０°を加減算した角度であり、９０°未満に設定されるため車輪（９１，９２）の方向を目的とする方向に回転させるのに多くに時間を要さない。そして、車輪（９１，９２）の回転駆動の方向を目標移動方向が指示される前と逆の方向とすることで、目標移動方向に速やかに電動車椅子１を移動させることができる。
【００４６】
次に、図１０および図１１に基づき本実施の形態の制御装置１０の有する第２の効果について説明する。上記のように、乗客によるジョイスティック８の操作が所定の時間以上ない場合、すなわち、電動車椅子１が操作されない場合には、図１０に示すように駆動キャスタ（３，４，５）は停止位置に向けて車輪９０の方向を回転するよう指示される。そして、図１１に示す位置に駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向は向けられる。
【００４７】
同図に示すように、駆動キャスタ（３，４，５）の停止位置は、互いの車輪９０の向きが１２０°の角度で交差する方向となっている。そのため、駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０にはブレーキ機構が備わっていないにも拘わらず、電動車椅子１が操作されないときに外部の様々な方向から力が加わったとしても、電動車椅子１が移動されることがない。つまり、ブレーキ機構を備えることなくして、電動車椅子１を安定して停止状態に保つことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電動車椅子
２ ベース部材
３ 第１差動式キャスタ（駆動キャスタ）
４ 第２差動式キャスタ（駆動キャスタ）
５ 第３差動式キャスタ（駆動キャスタ）
７ 椅子
８ ジョイスティック（移動方向指示手段）
１０ 制御装置
１１ 角度読込手段
１２ 操作量読込手段
１３ 目標角度演算手段
１４ 差分角度演算手段
１５ メモリ
１６ キャスタ動作指令手段
１７ タイマ
１８ 操作状態判定手段
１９ 停止位置指令手段
２０ 選択手段
２１ 比較手段
２２ 出力手段
９０ 車輪
１０３ エンコーダ（駆動方向検出手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動車椅子の制御装置に関し、特に、電動車椅子に備わる駆動キャスタの回転位置を制御する制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高齢化社会がさらに進行してきており、道路や病院のみならず一般住居内においても、電動車椅子が利用され始めている。一般住居内は移動スペースが狭いため、大きな回転半径で旋回移動することが困難であり、その場で、電動車椅子自体を回転させる動作が求められる。また、一般住居内で利用される電動車椅子は、例えば、台所での家事において、前後方向のみならず左右方向など全方向に移動することが求められている。そこで、特許文献１から３に示されるように、移動の自由度を拡張し全方向に移動できる電動車椅子の提案がなされている。
【０００３】
上記に示す電動車椅子は、椅子が上方に取り付けられているベース部材と、ベース部材に駆動キャスタが取り付けられている。この駆動キャスタは、車輪が軸支されている支軸がベース部材に回転自在に取り付けられ、所望の移動方向に車輪の駆動方向を向けることができる。そして、ジョイスティックにより乗客によって指示される移動方向に、電動車椅子の制御装置により車輪の駆動方向が向けられ、その方向において車輪が回転駆動させることにより電動車椅子は、乗客の意図する方向に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３６８３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２２７２号公報
【特許文献３】特開２００８−２１３５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電動車椅子において、例えば、左右交互に電動車椅子を移動させる場合のように、移動方向を大きく変更するときには、移動方向に向けて駆動キャスタの車輪の駆動方向を左右に大きく回転させなければならない。このように車輪の駆動方向を大きく回転させる場合、車輪の駆動方向を短い時間で変更することができず、電動車椅子の移動方向の変更における応答性を高めることができない。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、駆動キャスタを備える電動車椅子の制御装置において、電動車椅子の移動方向の変更における応答性を高めることができる制御装置を提供する。
【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、本発明の電動車椅子の制御装置は、椅子が上方に設けられるベース部材と、前記ベース部材に取付けられ、電動モータにより回転駆動する車輪の駆動方向を所望の移動方向に向けることができる駆動キャスタと、前記駆動キャスタの前記車輪の駆動方向を検出する駆動方向検出手段と、目標移動方向を指示する移動方向指示手段とを備え、前記駆動キャスタの前記車輪の回転駆動により移動する電動車椅子、を制御する制御装置において、電動モータに制御電流を供給する出力手段と、前記駆動方向と前記目標移動方向との差異である差分角度の大きさが予め定められた角度未満である場合には、前記差分角度を回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって
新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と同じにすること前記出力手段に指令し、前記差分角度の大きさが予め定められた角度以上である場合には、前記差分角度に略１８０°を加減算した角度を前記回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって前記新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と逆にすることを前記出力手段に指令するキャスタ動作指令手段と、を備えることを特徴とする。そして、前記予め定められた角度は、８０°以上１００°以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、駆動キャスタの駆動方向に対する目標移動方向の差異である差分角度が、８０°から１００°以上である場合、すなわち、駆動方向に対する目標移動方向の差異が略９０°以上である場合には、差分角度から略１８０°を加算または減算した角度を回転角度とする。差分角度が略９０°以上であるときに差分角度から略１８０°を加減産した角度である回転角度は、略９０°以下となる。そのため、この回転角度分、車輪の方向を回転させることにより素早く車輪の方向を変更することができる。
【０００９】
また、回転角度は差分角度から略１８０°を加減算した角度であり、この回転角度分、車輪の方向を回転した場合には、差分角度分回転させた場合に対し同じ向きに車輪の方向は向けられる。そして、車輪の回転駆動の方向を逆とし、この方向に車輪を回転駆動させることにより、車輪の駆動方向を乗客が意図する移動方向に向けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における電動車椅子の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態における電動車椅子の底面図である。
【図３】本発明の実施の形態における駆動キャスタの一部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における電動車椅子の制御装置のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態における駆動キャスタの回転角度を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における駆動キャスタの回転角度を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるキャスタ動作指令手段での情報の処理を示すフローチャートである。
【図８】ジョイスティックの操作と駆動キャスタの回転を説明する図である。
【図９】ジョイスティックの操作と駆動キャスタの回転を説明する図である。
【図１０】停止位置への駆動キャスタの回転を説明する図である。
【図１１】駆動キャスタの停止位置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明の実施の形態である駆動キャスタを用いた電動車椅子について、図面に基づき説明する。図１は、電動車椅子の正面図であり、図２は、電動車椅子の底面図であり、図３は、差動式キャスタの一部断面図である。
【００１２】
図１から図３に示すように、電動車椅子１は、金属の板材よりなるベース部材２と、ベースプレート２に下方に向けて取り付けられている第１から第３駆動キャスタ（３，４，５）と、ベース部材２に設けられた収容部２ａ内に設置されているバッテリ９および制御装置１０と、ベース部材２の上方に立設している脚部材（６，６）と、脚部材（６，６）に座部７ａにて取り付けられている椅子７と、を備える。椅子７の座部７ａからは背もたれ７ｂが一体的に設けられ、背もたれ７ｂの両側には肘掛（７ｃ，７ｄ）が一体的に設けられている。そして、一方の肘掛７ｃには、移動方向指示手段としてのジョイスティック８が取り付けられている。
【００１３】
図２に示すように、ベース部材２において、第１駆動キャスタ３は後方中央に配置され、第２駆動キャスタ４は前方左側に配置され、第３差動式キャスタ５は前方右側に配置されており、第１から第３駆動キャスタ（３，４，５）は、ベース部材２に三角形を形成する位置に配置されている。
【００１４】
次に、図４に基づき、電動車椅子１に備えられている第１駆動キャスタ３について説明する。なお、第２および第３駆動キャスタ（４，５）の構造は、第１駆動キャスタ３の構造と同一であり、第１駆動キャスタ３についてのみ説明し、第２および第３駆動キャスタ（４，５）の各構成部品については、第１駆動キャスタ３の構成部品と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１５】
第１駆動キャスタ３は、ベース部材２に下方から取り付けられる取付け部材５１と、取付け部材５１の内周５１ａに配置されている軸受（５７，５７）と、軸受（５７，５７）の内側に配置され、取付け部材５１に対し回転自在に支持されているスリップリングフォルダ５２と、スリップリングフォルダ５２に取り付けられ、スリップリングフォルダ５２を介して取付け部材５１に対し回転自在に支持されている支軸５３と、支軸５３の一端５３ａに連結ピン５５により、傾斜自在に取付けられている連結棒５４と、連結棒５４の両端に取り付けられている一対の減速機付きモータ（６０，６０）と、減速機付きモータ（６０，６０）の出力軸（８６，８６）にそれぞれ連係された一対の車輪（９１，９２）と、を備える。
【００１６】
さらに、第１駆動キャスタ３は、スリップリングフォルダ５２内に設けられているスリップリング５９と、回転検出装置１００と、スリップリング５９および回転検出装置１００を内包するカバー体Ｃとを有する。スリップリング５９の入力部５９ａには、制御装置１０からの制御電流を供給する給電線Ｌ１が接続され、スリップリング５９の出力部５９ｂには、減速機付きモータ６０にスリップリンク５９を介して制御電流を供給する供給線Ｌ２が接続されている。このように、スリップリング５９を介して供給線（Ｌ１，Ｌ２）を配策することにより、第１駆動キャスタ３がベース部材２に対して回転して、供給線（Ｌ１，Ｌ２）が捩れることがない。
【００１７】
回転検出装置１００は、スリップリングフォルダ５２の外周に一体的に取り付けられているリングギヤ１０１と、リングギヤ１０１と噛合するピニオンギヤ１０２と、ピニオンギヤ１０２が取り付けられ取付け部材５１に固定されている駆動方向検出手段としてのエンコーダ１０３とを備える。スリップリングフォルダ５２は、支軸５３とともにベースプレート２に取り付けられている取付け部材５１に対し回転し、スリップリングフォルダ５２に取付けられているリングギヤ１０１は、ベースプレート２に対する支軸５３の回転と同一の回転を行う。このリングギヤ１０１の回転を、ピニオンギヤ１０２を介してエンコーダ１０３で検出することにより、第１駆動キャスタ３の車輪９０の駆動方向である回転位置を示す支軸５３の回転位置が、エンコーダ１０３により検出される。
【００１８】
減速機付きモータ６０は、電動モータ７０および減速機８０を備える。電動モータ７０は、モータハウジング７３と、モータハウジング７３内に回転自在に配置され、モータ軸７２を有する回転子７１とを備える。そして、モータハウジング７３が連結棒５４の端部に取り付けられているモータフランジ５６に取り付けられることにより、電動モータ７０は、連結棒５４を介して支軸５４に傾斜自在に連係される。また、減速機８０は、電動モータ７０のモータ軸７２に連結されている。
【００１９】
一対の減速機付きモータ（６０，６０）の出力軸（８６，８６）には、一対の車輪（９１，９２）がそれぞれ連係されている。車輪９０は、出力軸８６に取り付けられている第１ホイール９３と、第１ホイール９３の外周にネジ９５により一体的に取付けられ、弾性
を有するリング体９６と、第１ホイール９３の開口を覆う第２ホイール９４とを備えている。そして、第１ホイール９３は、モータフランジ５６の外周に装着されている軸受（５８，５８）に回転自在に支持され、これにより車輪９０は、減速機付きモータ６０の出力軸８６とともに回転自在な構成となっている。
【００２０】
次に、図４から図６に基づき本発明の実施における電動車椅子１の制御装置１０について説明する。制御装置１０は、角度読込手段１１、操作量読込手段１２、目標角度演算手段１３、差分角度演算手段１４、メモリ１５、キャスタ動作指令手段１６、タイマ１７、操作状態判定手段１８、停止位置指令手段１９、選択手段２０、比較手段２１、出力手段２２を備える。
【００２１】
角度読込手段１１には、車輪（９１，９２）の駆動方向を検出するエンコーダ（１０３，１０３，１０３）からの信号が供給され、角度読込手段１１は、この信号から現時点での駆動方向θを求める。操作量読込手段１２には、乗客が移動したい方向に操作するジョイスティック（移動方向指示手段）８からのｘｙ信号が供給され、操作量読込手段１２は、このｘｙ信号を読み込む。そして、目標角度演算手段１３は、このｘｙ信号から合成されるベクトルの方向を求め、このベクトルの方向を目標移動方向φとする。
【００２２】
差分角度演算手段１４には、角度読込手段１１から駆動方向θに対応する信号と、操作量読込手段１２から目標移動方向φに対応する信号が供給される。差分角度演算手段１４においては、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「大きい」か「小さい」かにより処理の方法が異なり、図５は、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「大きい」場合の処理を示し、図６は、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「小さい」場合の処理を示す。
【００２３】
そして、図５に示すように、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「大きい」場合には、駆動方向θに対する目標移動方向φの差異である差異角度εは「正」の値として処理される（ε＞０）。また、図６に示すように、駆動方向θに対応する値に対し目標移動方向φに対応する値が「小さい」場合には、駆動方向θに対する目標移動方向φの差異である差異角度εは「負」の値として処理される（ε＜０）。
【００２４】
メモリ１５には、基準差分角度として、「＋０°」、「＋９０°」、「＋１８０°」、「＋２７０°」、「＋３６０°」、「−０°」、「−９０°」、「−１８０°」、「−２７０°」、「−３６０°」に対応するデータが記憶されている。
【００２５】
次に、キャスタ動作指令手段１６の動作について、図５、図６および図７に基づき説明する。ここで、図７は、キャスタ動作指令手段１６での情報の処理を示すフローチャートである。キャスタ動作指令手段１６には、差分角度演算手段１４から差異角度εに対応する信号が供給され、この差異角度εに対応する信号とメモリ１５に記憶されているデータとを対比し、回転角度ξと車輪９０の回転駆動の方向を決定する。なお、回転角度ξは、現時点で電動車椅子１の移動方向に向けられている車輪の方向を、目標移動方向に向ける角度をいう。
【００２６】
まず、図５および図７に基づき差分角度εが「正」の場合について説明する（ε＞０）。キャスタ動作指令手段１６での処理が開始されると（Ｓ１）、差分角度εに対応する信号と、メモリ１５に記憶されている基準差分角度（「＋０°」、「＋９０°」、「＋１８０°」、「＋２７０°」、「＋３６０°」）に対応するデータとが対比される（Ｓ２）。
【００２７】
図５（ａ１）に示すように、差分角度εが「＋０°」以上「＋９０°」未満であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合には（｜
ε｜＜９０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εを回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ３）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ４）。
【００２８】
また、図５（ｂ１）（ｃ１）に示すように、差分角度εが「＋９０°」以上「＋２７０°」以下であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」以上「２７０°」以下である場合には（９０°≦｜ε｜≦２７０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εから１８０°を減算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ５）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「逆」にすることを決定する（Ｓ６）。
【００２９】
また、図５（ｄ１）に示すように、差分角度εが「＋２７０°」を超え「＋３６０°」以下であると判断された場合には、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εから３６０°を減算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ７）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ８）。
【００３０】
次に、図６および図７に基づき差分角度εが「負」の場合について説明する（ε＜０）。上記と同様に、キャスタ動作指令手段１６での処理が開始されると（Ｓ１）、差分角度εに対応する信号と、メモリ１５に記憶されている基準差分角度（「−０°」、「−９０°」、「−１８０°」、「−２７０°」、「−３６０°」）に対応するデータとが対比される（Ｓ２）。
【００３１】
図６（ａ２）に示すように、差分角度εが「−９０°」を超え「−０°」以下であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合には（｜ ε｜＜９０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εを回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ３）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ４）。
【００３２】
また、図６（ｂ２）（ｃ２）に示すように、差分角度εが「−２７０°」以上「−９０°」以下であると判断された場合には、すなわち、差分角度εの大きさが「９０°」以上「２７０°」以下である場合には（９０°≦｜ε｜≦２７０°）、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εに１８０°を加算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ９）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「逆」にすることを決定する（Ｓ１０）。
【００３３】
また、図６（ｄ２）に示すように、差分角度εが「−３６０°」以上「−２７０°」未満であると判断された場合には、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εに３６０°を加算した角度を回転角度ξとすることを決定するとともに（Ｓ７）、車輪９０の回転駆動の方向をジョイスティック８から目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすることを決定する（Ｓ８）。
【００３４】
ここで、図５（ｄ１）と図６（ａ２）を対比すると、実質上、差分角度εの値は同じである。従って、上記にて、図６（ａ２）において説明したように、図５（ｄ１）も差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合（｜ ε｜＜９０°）に相当し、差分角度εを回転角度ξとすることと等価となる。同様に、図６（ｄ２）と図５（ａ１）を対比すると、実質上、差分角度εの値は同じである。従って、上記にて、図５（ａ１）において説明したように、図６（ｄ２）も差分角度εの大きさが「９０°」未満である場合（｜ ε｜＜９０°）に相当し、差分角度εを回転角度ξとすることと等価となる。
【００３５】
以上より、キャスタ動作指令手段１６は、差分角度εの大きさ（｜ε｜）が９０°未満である場合には、差分角度εを回転角度ξとすることを決定するとともに、車輪の回転駆動の方向を目標移動方向θが指示される前と「同じ」にすること決定し、差分角度の大きさ（｜ε｜）が９０°以上である場合には、差分角度εに１８０°を加減算した角度を回転角度ξすることを決定するとともに、車輪９０の回転駆動の方向を目標移動方向θが指示される前と「逆」にすること決定する。そして、後述するように、決定された回転角度ξおよび回転駆動の方向が出力手段２２に向けて指令される。なお、本実施の形態では、差分角度εの大きさ（｜ε｜）が９０°以上であるか否かにより制御方向を変更したが、９０°に限られるものでないことは言うまでもなく、８０°から１００°以上であるか否かにより御方向を変更してもよい。
【００３６】
次に、図４に基づき、タイマ１７、操作状態判定手段１８、停止位置指令手段１９、選択手段２０、比較手段２１、出力手段２１について説明する。
【００３７】
操作状態判定手段１８には、乗客がジョイスティック（移動方向指示手段）８を移動したい方向に操作したときに形成されるｘｙ信号が操作量読込手段１２から供給される。そして、操作状態判定手段１８は、このｘｙ信号が供給されている状態において、ｘｙ信号が供給されていることを示す信号を、予め定められた周期ごとにタイマ１７に供給する。タイマ１７は、操作状態判定手段１８からの信号が供給されるたびごとに逐次カウント値をリセットするとともに更にカウント値のインクリメント動作を行う。
【００３８】
そして、操作状態判定手段１８に操作量読込手段１２からｘｙ信号が供給されず、ｘｙ信号が供給されていることを示す信号が、操作状態判定手段１８からタイマ１７に所定の時間以上供給されない場合には、タイマ１７はカウントアップし、カウントアップしたことを示す信号がタイマ１７から操作状態判定手段１８に供給される。このように、カウントアップしたことを示す信号がタイマ１７から操作状態判定手段１８に供給されると、操作状態判定手段１８は停止信号を出力する。なお、本実施の形態においては、タイマ１７がカウントアップする時間は「４秒」に設定されている。
【００３９】
停止位置指令手段１９は、操作状態判定手段１８から停止信号が供給されると駆動キャスタ（３，４，５）の停止位置を示す停止位置信号を出力する。この停止位置信号に示される駆動キャスタ（３，４，５）の停止位置は、それぞれの駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向が互いに中心を向く回転位置、すなわち、隣接する駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向の角度が互いに１２０°となる回転位置に設定されている。
【００４０】
選択手段２０には、キャスタ動作指令手段１６からの回転角度ξおよび回転駆動の方向に関する指令信号と、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が供給される。そして、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が選択手段２０に供給された場合には、この停止位置信号が優先して選択され、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が比較手段２１を経由して、電動モータ７０に制御電流を供給する出力手段２２に供給される。
【００４１】
比較手段２１には、角度読込手段１１から現時点での車輪９０の駆動方向θに対応する信号が供給されており、停止位置指令手段１９からの停止位置信号と駆動方向θに対応する信号とが対比され、車輪９０の駆動方向θが停止位置指令手段１９からの停止位置信号と一致するまで停止位置信号が出力手段２２に供給される。
【００４２】
一方、停止位置指令手段１９からの停止位置信号が選択手段２０に供給されない場合には、キャスタ動作指令手段１６からの指令信号が選択手段２０で選択され、比較手段２１を経由して、出力手段２２に供給される。比較手段２１では、キャスタ動作指令手段１６から出力される回転角度ξに対応する信号と駆動角度θに対応する信号が比較され、車輪
９０が回転角度ξ分回転するまでキャスタ動作指令手段１６からの指令信号が出力手段２２に供給される。この指令信号により出力手段２２は電動モータ７０に制御電流を供給し、差動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向を回転角度ξ分回転させ、もって車輪９０の方向を新たな車輪９０の方向とする。そして、キャスタ動作指令手段１６からの指令信号に対応した回転駆動の方向に車輪９０を回転駆動させる。
【００４３】
次に、図８および図９に基づき本発明の制御装置１０の有する第１の効果について説明する。図８は、図５（ａ１）（ｄ１）および図６（ａ２）（ｄ２）にて示す、差分角度εの大きさが９０°未満（｜ε｜＜９０°）のときの駆動キャスタ（３，４，５）の動作を示す。一方、図９は、図５（ｂ１）（ｃ１）および図６（ｂ２）（ｃ２）にて示す、差分角度εの大きさが９０°以上（｜ε｜≧９０°）のときの駆動キャスタ（３，４，５）の動作を示す。
【００４４】
図８に示すように、差分角度εの大きさが９０°未満（｜ε｜＜９０°）のときは、差分角度εを回転角度ξとし、差分角度εに相当する分だけ駆動キャスタ（３，４，５）の車輪（９１，９２）の方向を回転させる。このとき、回転角度ξは、９０°未満であるため車輪（９１，９２）の方向を目的とする方向に回転させるのに多くに時間を要さない。そして、車輪（９１，９２）の回転駆動の方向を目標移動方向が指示される前と同じ方向とすることで、目標移動方向に速やかに電動車椅子１を移動させることができる。
【００４５】
一方、図９に示すように、差分角度εの大きさが９０°以上（｜ε｜≧９０°）のときは、差分角度εに１８０°を加減算した角度を回転角度ξとし、回転角度ξに相当する分だけ駆動キャスタ（３，４，５）の車輪（９１，９２）の方向を回転させる。このとき、回転角度ξは、差分角度εに１８０°を加減算した角度であり、９０°未満に設定されるため車輪（９１，９２）の方向を目的とする方向に回転させるのに多くに時間を要さない。そして、車輪（９１，９２）の回転駆動の方向を目標移動方向が指示される前と逆の方向とすることで、目標移動方向に速やかに電動車椅子１を移動させることができる。
【００４６】
次に、図１０および図１１に基づき本実施の形態の制御装置１０の有する第２の効果について説明する。上記のように、乗客によるジョイスティック８の操作が所定の時間以上ない場合、すなわち、電動車椅子１が操作されない場合には、図１０に示すように駆動キャスタ（３，４，５）は停止位置に向けて車輪９０の方向を回転するよう指示される。そして、図１１に示す位置に駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０の方向は向けられる。
【００４７】
同図に示すように、駆動キャスタ（３，４，５）の停止位置は、互いの車輪９０の向きが１２０°の角度で交差する方向となっている。そのため、駆動キャスタ（３，４，５）の車輪９０にはブレーキ機構が備わっていないにも拘わらず、電動車椅子１が操作されないときに外部の様々な方向から力が加わったとしても、電動車椅子１が移動されることがない。つまり、ブレーキ機構を備えることなくして、電動車椅子１を安定して停止状態に保つことができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 電動車椅子
２ ベース部材
３ 第１差動式キャスタ（駆動キャスタ）
４ 第２差動式キャスタ（駆動キャスタ）
５ 第３差動式キャスタ（駆動キャスタ）
７ 椅子
８ ジョイスティック（移動方向指示手段）
１０ 制御装置
１１ 角度読込手段
１２ 操作量読込手段
１３ 目標角度演算手段
１４ 差分角度演算手段
１５ メモリ
１６ キャスタ動作指令手段
１７ タイマ
１８ 操作状態判定手段
１９ 停止位置指令手段
２０ 選択手段
２１ 比較手段
２２ 出力手段
９０ 車輪
１０３ エンコーダ（駆動方向検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
椅子が上方に設けられるベース部材と、前記ベース部材に取付けられ、電動モータにより回転駆動する車輪の駆動方向を所望の移動方向に向けることができる駆動キャスタと、前記駆動キャスタの前記車輪の駆動方向を検出する駆動方向検出手段と、目標移動方向を指示する移動方向指示手段とを備え、前記駆動キャスタの前記車輪の回転駆動により移動する電動車椅子、を制御する制御装置において、
電動モータに制御電流を供給する出力手段と、
前記駆動方向と前記目標移動方向との差異である差分角度の大きさが予め定められた角度未満である場合には、前記差分角度を回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と同じにすること前記出力手段に指令し、
前記差分角度の大きさが予め定められた角度以上である場合には、前記差分角度に略１８０°を加減算した角度を前記回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって前記新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と逆にすることを前記出力手段に指令するキャスタ動作指令手段と、を備えることを特徴とする電動車椅子の制御装置。
【請求項２】
前記予め定められた角度は、８０°以上１００°以下であることを特徴とする請求項１に記載の電動車椅子の制御装置。
【請求項１】
椅子が上方に設けられるベース部材と、前記ベース部材に取付けられ、電動モータにより回転駆動する車輪の駆動方向を所望の移動方向に向けることができる駆動キャスタと、前記駆動キャスタの前記車輪の駆動方向を検出する駆動方向検出手段と、目標移動方向を指示する移動方向指示手段とを備え、前記駆動キャスタの前記車輪の回転駆動により移動する電動車椅子、を制御する制御装置において、
電動モータに制御電流を供給する出力手段と、
前記駆動方向と前記目標移動方向との差異である差分角度の大きさが予め定められた角度未満である場合には、前記差分角度を回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と同じにすること前記出力手段に指令し、
前記差分角度の大きさが予め定められた角度以上である場合には、前記差分角度に略１８０°を加減算した角度を前記回転角度とし、前記車輪の方向を前記回転角度分回転させ、もって前記新たな車輪の方向とすることを前記出力手段に指令するとともに、前記車輪の回転駆動の方向を前記目標移動方向が指示される前と逆にすることを前記出力手段に指令するキャスタ動作指令手段と、を備えることを特徴とする電動車椅子の制御装置。
【請求項２】
前記予め定められた角度は、８０°以上１００°以下であることを特徴とする請求項１に記載の電動車椅子の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−６７５５６（Ｐ２０１１−６７５５６Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２３３４３（Ｐ２００９−２２３３４３）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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