CN102821730A - 搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法 - Google Patents

搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法 Download PDF

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Abstract

具备:使用靠背(2a)的配置在搭乘者(91)的左右的肩胛骨进行接触的区域上的靠背用姿态传感器(9a、9b),检测搭乘者的姿态的变化,由此来判定所述搭乘者的操作意图的接触位置依赖型的操作意图判定部(102);仅在判定为操作意图存在时,根据处于左右对称的位置的传感器输出值之差,来判定搭乘者的向左右旋转的意图的左右变化量比较型的旋转意图判定部(103)。

Description

搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法
技术领域
本发明涉及搭乘者通过姿态变动来进行操作控制的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法。
背景技术
以电动轮椅等为代表的小巧的单人乘坐的移动支援设备通常利用操纵杆作为操作机构。就操纵杆而言,利用手抓住能够自由地向任何方向转动的杆的前端,使杆向希望的旋转方向倾斜来进行方向指示。虽然具有利用一个杆就能够进行任何方向的指示的便利度,但必须使用手进行指示,因此手在持有货物等被占满时,难以进行操作。而且,人体本来的方向指示的感觉与手指尖的倾斜的指示并不一致,因此有在习惯方向指示动作之前需要进行练习等课题。而且,对于手有障碍的搭乘者来说,存在难以使用这样的难点。
以往鉴于上述的课题,提出了一种如下的操作机构,即:通过检测因搭乘者的姿态变化而产生的座位的物理变量来推定与方向转换或加速减速动作相关的搭乘者的意图,并基于推定结果来控制移动设备(专利文献1)。而且,为了避免如加速时姿态不知不觉地变化的情况那样的由于未想进行操作的搭乘者的姿态变化而错误地进行设备控制的情况,预先检测加速时等明显意料之外的姿态变化引起的座位变化量,并利用变化量对因操作的意图而产生的变化量进行修正,由此能够进行准确地反映了操作意图的设备控制(专利文献2)。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2005-094898号公报
专利文献2:日本特开2004-016275号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
然而,专利文献1虽然提出了不使用手而利用人体本来的方向指示感觉能够进行操作的设备控制机构,但是即便在产生意料之外的姿态变化时,只要检测作为物理变量就控制移动设备,因此会产生违反搭乘者的意图的移动设备的动作,不仅操作困难,而且容易引起事故。
专利文献2是解决上述的课题的结构,在不知不觉地姿态稍变化时,通过正确地算出修正变化量而能够避免错误的设备控制。然而,在搭乘者没有进行操作的意图而想要进行操作以外的其他的动作从而引起大的姿态变化时,无法准确地算出修正变化量,从而发生违反意图地控制设备的情况。
例如,在乘降时或搭乘中当人伸手要取得左右的物品时等,搭乘者的姿态多变化为不稳定的搭乘姿态,具有反而容易引起事故的课题。
本发明用于解决上述现有的课题,目的在于提供一种不使用手而使用姿态变动来进行操作,由此除了利用人体本来的方向指示感觉能够操作之外,即使在因意料之外的操作而姿态发生了变化的情况下,也不依赖于该姿态变化的大小,能够保障没有进行误动作的情况的安全性的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法。
【用于解决课题的手段】
为了实现上述目的,本发明如下构成。
根据本发明的一形态,提供一种搭乘型移动体,具备:
移动体主体;
靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;
座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;
多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;
驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯;
靠背用姿态传感器,其配置在所述靠背的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分;
接触位置依赖型的操作意图判定部,其通过所述姿态传感器检测所述搭乘者的姿态的变化,来判定所述搭乘者的操作意图;
左右变化量比较型的旋转意图判定部,其仅在通过所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的压力值之差是否超过就座确认阈值,在判定为所述压力值之差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在;
驱动控制部,其按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,对所述驱动部进行驱动控制。
根据本发明的另一形态,提供一种搭乘型移动体的控制方法,其中,
所述搭乘型移动体具备通过搭乘者的姿态变动来进行操作且设置成在所述搭乘者搭乘时成为大致站姿的座部和靠背部,
所述靠背部具备:固定靠背部,其配置在能够与所述搭乘者的躯干接触的位置,且固定于站姿乘车移动体主体;可动靠背部,其能够相对于成为所述大致站姿的所述搭乘型移动体主体移动且能够追随所述搭乘者的姿态变形,
所述可动靠背部相对于所述固定靠背部成左右对称地配置,并通过靠背用姿态传感器来检测左右的可动位移,
通过驱动控制部,根据由所述传感器分别检测到的所述各个可动位移,分别算出位移量,基于所述位移量而输出驱动指令,使所述搭乘型移动体旋转。
根据本发明的又一形态,提供一种搭乘型移动体的控制方法,对搭乘型移动体的驱动进行控制,所述搭乘型移动体具备:移动体主体;靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯,其中,
配置在所述靠背的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分上的靠背用姿态传感器对所述搭乘者的姿态的变化进行检测,由此,通过接触位置依赖型的操作意图判定部来判定所述搭乘者的操作意图,
通过左右变化量比较型的旋转意图判定部,仅在由所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的各传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值之差是否超过就座确认阈值,在判定为所述压力值之差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在,
按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,通过驱动控制部对所述驱动部进行驱动控制。
【发明效果】
如上述那样,根据本发明的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法,由于具有配置于靠背的姿态传感器、以与接触的区域的接触压的强度为指标进行判断的操作意图判定部、左右变化量比较型的旋转意图判定部,从而能够提供一种即使在想要进行操作以外的其他的动作而引起较大的姿态变化的情况下,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法。
附图说明
本发明的上述及其他的目的和特征通过与关于附图的优选的实施方式相关联的如下的记述而变得明确。在这些附图中,
图1是本发明的第一实施方式的移动体的外观图,
图2是本发明的第一实施方式的移动体的硬件结构框图,
图3A是表示本发明的第一实施方式的移动体的姿态传感器的配置的移动体的侧视图,
图3B是表示本发明的第一实施方式的移动体的姿态传感器的配置的移动体的主视图,
图4A是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4B是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4C是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4D是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4E是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4F是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4G是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4H是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4I是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4J是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4K是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4L是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4M是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4N是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4O是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布图,
图4P是在本发明的第一实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测出的压力分布的范围的说明图,
图5是本发明的第一实施方式的姿态变动的移动体操作控制的结构图,
图6是用于说明本发明的第一实施方式的移动体的电动机用电压换算表的图,
图7是本发明的第一实施方式的移动体的意图判定处理的流程图,
图8是用于说明本发明的第一实施方式的移动体的旋转控制用的电压加法运算值换算表的图,
图9A是本发明的第一实施方式的搭乘者的搭乘姿态的影像图,
图9B是本发明的第一实施方式的搭乘者的搭乘姿态的影像图,
图9C是表示本发明的第一实施方式的存在旋转的意图时的搭乘者姿态的影像的图,
图9D是本发明的第一实施方式的存在旋转的意图时的搭乘者姿态的影像图,
图10是本发明的第二实施方式的移动体的外观图,
图11是本发明的第二实施方式的移动体的硬件结构框图,
图12A是表示本发明的第二实施方式的移动体的姿态传感器的配置的移动体的侧视图,
图12B是表示本发明的第二实施方式的移动体的姿态传感器的配置的移动体的主视图,
图13是本发明的第二实施方式的姿态变动的移动体操作控制的结构图,
图14是本发明的第二实施方式的移动体的意图判定处理的流程图。
图15是本发明的第三实施方式的移动体的外观图,
图16是本发明的第三实施方式的移动体的硬件结构框图,
图17是本发明的第三实施方式的姿态变动的移动体操作控制的结构图,
图18是本发明的第三实施方式的搭乘姿态分析和传感器权重学习处理的流程图,
图19是本发明的第三实施方式的移动体的意图判定处理的流程图,
图20是本发明的第四实施方式的移动体的外观图,
图21是本发明的第四实施方式的移动体的硬件结构框图,
图22是本发明的第四实施方式的姿态变动的移动体操作控制的结构图,
图23是本发明的第四实施方式的搭乘姿态分析和传感器权重学习处理的流程图,
图24是本发明的第四实施方式的移动体的意图判定处理的流程图,
图25A是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25B是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25C是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25D是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25E是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25F是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25G是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25H是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25I是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25J是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25K是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25L是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25M是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25N是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25O是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布图,
图25P是在本发明的第二实施方式的移动体上搭乘有搭乘者时或动作时的通过靠背用压力传感器检测到的压力分布的范围的说明图,
图26A是说明本发明的第五实施方式的站姿乘车移动体的结构的立体图,
图26B是说明第五实施方式的站姿乘车移动体的利用环境的图,
图27是表示第五实施方式的站姿乘车移动体的概略的鸟瞰图,
图28A是说明第五实施方式的站姿乘车移动体的靠背部的形状的图,
图28B是说明第五实施方式的站姿乘车移动体的靠背部的另一形状的图,
图29A是说明第五实施方式的站姿乘车移动体的与搭乘者的身体的部位的位置关系的图,
图29B是说明第五实施方式的站姿乘车移动体与搭乘者的靠背部的位置关系的图,
图30A是转弯控制装置的概略俯视图,(1)、(2)、(3)分别是站姿乘车移动体的搭乘者的未搭乘时(自然状态)、直行时(通常状态)、及转弯时的转弯控制装置的概略俯视图,
图30B是转弯控制装置的概略俯视图,(4)、(5)、(6)分别是站姿乘车移动体的搭乘者的未搭乘时(未载荷时)的弹簧的各种结构例,是在自然长度下平衡的状态、在有张力下平衡的状态、在有张力下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图,
图31A是转弯控制装置的俯视图,(1)、(2)、(3)分别是第五实施方式的变形例的站姿乘车移动体的搭乘者的未搭乘时(自然状态)、直行时(通常状态)、及转弯时的转弯控制装置的俯视图,
图31B是转弯控制装置的俯视图,(4)、(5)、(6)分别是第五实施方式的上述变形例的站姿乘车移动体的搭乘者的未搭乘时(未载荷时)的弹簧的各种结构例,是在自然长度下平衡的状态、在有张力下平衡的状态,在有张力下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图,
图32A是说明第五实施方式的动作的概略图,
图32B是说明第五实施方式的动作的概略图,
图33是表示第五实施方式的行驶控制部的框图,
图34是说明站姿乘车移动体的由通常状态和转弯状态构成的行驶路径的俯视图,
图35A是在具有与以往例子同等的靠背的站姿乘车移动体中表示大致站姿的搭乘者的转向的概略情况的图,
图35B是在具有与以往例子同等的靠背的站姿乘车移动体中表示大致站姿的搭乘者的转向的概略情况的图,
图36是在具有与以往例子同等的靠背的站姿乘车移动体中表示搭乘者与靠背部的关系的概略图,
图37是表示第五实施方式的搭乘者与靠背部的关系(从直行状态到右转弯状态的关系)的概略图,
图38A是表示固定靠背部的形状的概略图,(1)、(2)、(3)分别是表示适合于第五实施方式的固定靠背部(具有恢复成常规姿态的效果的固定靠背部)的各种形状的概略图,
图38B是表示固定靠背部的形状的概略图,(4)、(5)、(6)分别是表示适合于第五实施方式的固定靠背部(具有保持非常规姿态的效果的固定靠背部)的各种形状的概略图,
图39A是表示本发明的第六实施方式的靠背部的结构和动作的概略情况的图,
图39B是表示本发明的第六实施方式的靠背部的结构和动作的概略情况的图,
图39C是表示本发明的第六实施方式的靠背部的结构和动作的概略情况的图,
图39D是表示本发明的第六实施方式的靠背部的结构和动作的概略情况的图,
图40A是表示本发明的第七实施方式的靠背部的结构和动作的概略情况的图,
图40B是表示本发明的第七实施方式的靠背部的结构和动作的概略情况的图,
图40C是表示本发明的第七实施方式的靠背部的结构和动作的概略情况的图,
图41A是表示本发明的第八实施方式的站姿乘车移动体的概略情况的鸟瞰图,
图41B是表示第八实施方式的站姿乘车移动体的概略情况的鸟瞰图,
图42A是说明第八实施方式的靠背部的形状的图,
图42B是说明第八实施方式的靠背部的形状的图,
图43是说明第八实施方式的站姿乘车移动体的结构的图,
图44A是说明第八实施方式的搭乘者的身体的部位与靠背部的位置关系的图,
图44B是说明第八实施方式的搭乘者的身体的部位与靠背部的位置关系的图,
图45A是专利文献3的移动体的概略图,
图45B是专利文献3的移动体的座位的概略图,
图46是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的整体立体图,
图47是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的乘车姿态立体图,
图48A是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的乘车姿态的主视图,
图48B是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的乘车姿态的侧视图,
图49是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的局部的立体图,
图50A是表示本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体进行旋转动作时的从站姿乘车移动体的上部观察到的使用者的头部的动作的说明图,
图50B是表示本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体进行旋转动作时的从站姿乘车移动体的上部观察到的使用者的头部的动作的说明图,
图51是在本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体中,为了说明靠背与座部的规定的位置关系,而从与水平面平行的方向观察到的站姿乘车移动体的靠背及座部的放大图,
图52A是用于表示乘坐在本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体上的使用者的头部的位置与转弯时的旋转中心的关系的乘车姿态的主视图,
图52B是用于表示乘坐在本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体上的使用者的头部的位置与转弯时的旋转中心的关系的乘车姿态的侧视图,
图53是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的压力传感器片的配置图,
图54是本发明的第九实施方式与以往的座部倾斜的椅子的座部的压力分布的比较图,
图55是本发明的第九实施方式与以往的工业用车辆的靠背垫使用时的脚掌的压力分布的比较图,
图56是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的功能框图,
图57是表示本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的动作的流程图,
图58A是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的主视图,
图58B是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的右侧视图,
图58C是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的背视图,
图58D是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的左侧视图,
图58E是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的俯视图,
图58F是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的仰视图,
图58G是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的前方俯瞰图,
图58H是本发明的第九实施方式的站姿乘车移动体的后方俯瞰图,
图59是以往的作业用椅子的就座姿态的侧视图,
图60是以往的作业用椅子的立体图,
图61是以往的工业用车辆的侧视图,
图62A是以往的工业用车辆的就座姿态的侧视图,
图62B是所述以往的工业用车辆的就座姿态的侧视图,
图63是以往的具有起立辅助功能的轮椅的图。
具体实施方式
在继续本发明的记述之前,在附图中,对同一部件标注相同的参照符号。
以下,在参照附图详细说明本发明的实施方式之前,对本发明的各种形态进行说明。
根据本发明的第一形态,提供一种搭乘型移动体,具备:
移动体主体;
靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;
座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;
多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;
驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯;
靠背用姿态传感器,其配置在所述靠背的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分;
接触位置依赖型的操作意图判定部,其通过所述姿态传感器检测所述搭乘者的姿态的变化,来判定所述搭乘者的操作意图;
左右变化量比较型的旋转意图判定部,其仅在通过所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的压力值之差是否超过就座确认阈值,在判定为所述压力值之差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在;
驱动控制部,其按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,对所述驱动部进行驱动控制。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,通过将靠背的姿态传感器确定在搭乘者的左右肩胛骨进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体。
根据本发明的第二形态,提供一种第一形态记载的搭乘型移动体,其中,所述靠背的配置有所述靠背用姿态传感器的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分是指所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的区域。
根据本发明的第三形态,提供一种第一或第二形态记载的搭乘型移动体,其中,所述靠背用姿态传感器配置在靠背左右上部能够接触的部分,该靠背左右上部包括所述搭乘者的左右肩胛骨以及脊背肋骨以各个肩胛骨的宽度所处的脊背部分。
根据本发明的第四形态,提供一种第一~第三形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,还具备座部用姿态传感器,该座部用姿态传感器配置在所述座部的所述搭乘者的所述臀部接触的部分。
根据本发明的第五形态,提供一种第一~第四形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,所述旋转意图判定部根据所述姿态传感器从所述搭乘者的从左右肩胛骨到脊背肋骨的部分受到的压力的大小与所述压力表示恒定以上的值的区域的宽度的关联信息,来判定所述搭乘者的旋转意图。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,通过将靠背的姿态传感器确定在搭乘者的左右肩胛骨进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体。
根据本发明的第六形态,提供一种第一~第五形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
所述操作意图判定部在所述靠背用姿态传感器的压力的大小超过靠背压力用阈值或表示恒定以上的值的区域的宽度超过靠背区域用阈值时,且所述座部用姿态传感器的压力的大小超过座部压力用阈值或表示恒定以上的压力的区域的宽度超过座部区域用阈值时,判定为操作意图存在,
所述旋转意图判定部在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分上的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值的左右差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
根据这种结构,除了到所述第五形态为止的搭乘型移动体的效果之外,还能够确认搭乘者以稳定的搭乘状态搭乘的情况,因此即使进行左右旋转控制,也能够保障搭乘者的安全。
根据本发明的第七形态,提供一种第一~第五形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
还具备靠背中央下部用姿态传感器,该靠背中央下部用姿态传感器能够与所述搭乘者的腰椎所处的脊背部分接触的所述靠背部的局部接触,
所述操作意图判定部在所述靠背中央下部用姿态传感器的压力的大小超过靠背中央下部压力用阈值或表示恒定以上的值的区域的宽度超过靠背中央下部区域用阈值时,且所述座部用姿态传感器的压力的大小超过座部压力用阈值或表示恒定以上的压力的区域的宽度超过座部区域用阈值时,判定为操作意图存在,
所述旋转意图判定部在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分上的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值的左右差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
根据这种结构,除了到所述第五形态为止的搭乘型移动体的效果之外,还能够确认搭乘者以稳定的搭乘状态搭乘的情况,因此即使进行左右旋转控制,也能够保障搭乘者的安全。
根据本发明的第八形态,提供一种第一~第五形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
所述操作意图判定部在来自所述靠背中央下部用姿态传感器及所述座部用姿态传感器的传感器压力的大小超过靠背中央下部压力用阈值或表示恒定以上的值的区域的宽度超过靠背中央下部区域用阈值时,判定为操作意图存在,
在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且所述靠背用姿态传感器即所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值的左右差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
根据这种结构,除了到所述第五形态为止的搭乘型移动体的效果之外,还能够确认搭乘者以稳定的搭乘状态搭乘的情况,因此即使进行左右旋转控制,也能够保障搭乘者的安全。
根据本发明的第九形态,提供一种第一~第八形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
还具备:
搭乘姿态判定部,其使用所述姿态传感器表示恒定以上的值的区域的宽度,来分析因所述搭乘者的搭乘姿态而不同的所述姿态传感器的压力分布状况;
权重决定部,其使用由所述搭乘姿态判定部分析的来自所述姿态传感器的输出值的分布状况,来决定所述姿态传感器的输出值的权重,
在对所述操作意图进行判定的所述操作意图判定部或对所述搭乘者的向左右旋转的意图进行判定的所述旋转意图判定部的至少任一方的判定处理中,使用通过所述权重决定部对所述姿态传感器的输出值进行了加权后的所述姿态传感器的输出值。
根据本发明的第十形态,提供一种第一~第九形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
还具备:
搭乘姿态判定部,其通过对所述靠背用姿态传感器和所述座部用姿态传感器的各自的传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值进行比较,来判定搭乘姿态的区别;
权重决定部,其在以能够与所述搭乘者的所述靠背左右上部接触的方式配置的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值、及所述座部用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值处于决定的恒定范围时,使用各传感器的压力总和值相对于对各传感器的压力总和值再进行了求和的整体压力总和值或各传感器的最大压力总和值的比率,来决定向各个传感器的权重,
所述旋转意图判定部由左右变化量比较型的旋转意图判定部形成,所述左右变化量比较型的旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的权重进行了加权后的所述靠背用姿态传感器的左右的压力总和值之差,来判定所述搭乘者的向左右旋转的意图。
根据这种结构,除了到所述第九形态为止的搭乘型移动体的效果之外,还考虑各搭乘者的搭乘姿态的区别,使用按姿态传感器进行了加权的传感器输出值,判断操作的意图及左右旋转的意图,由此能进一步改善搭乘者的就座的姿态的不同引起的判断精度的下降,从而能够进行更高精度的操作的意图的判断。
根据本发明的第十一形态,提供一种第一~第九形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
还具备:
搭乘姿态判定部,其通过对所述靠背用姿态传感器和所述靠背中央下部姿态传感器的各自的传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值进行比较,来判定搭乘姿态的区别;
权重决定部,其在以能够与所述搭乘者的所述靠背左右上部接触的方式配置的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值、及所述靠背中央下部用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值处于决定的恒定范围时,使用各传感器的压力总和值相对于对各传感器的压力总和值再进行了求和的整体压力总和值或各传感器的最大压力总和值的比率,来决定向各个传感器的权重,
所述旋转意图判定部由左右变化量比较型的旋转意图判定部形成,所述左右变化量比较型的旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的权重进行了加权后的所述靠背用姿态传感器的左右的压力总和值之差,来判定所述搭乘者的向左右旋转的意图。
根据这种结构,除了到所述第九形态为止的搭乘型移动体的效果之外,还考虑各搭乘者的搭乘姿态的区别,使用按姿态传感器进行了加权的传感器输出值,判断操作的意图及左右旋转的意图,由此能进一步改善搭乘者的就座的姿态的不同引起的判断精度的下降,从而能够进行更高精度的操作的意图的判断。
根据本发明的第十二形态,提供一种第九~第十一形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
所述权重决定部在来自所述座部用姿态传感器、所述靠背中央下部用姿态传感器、或所述靠背用姿态传感器的输出值超过表示测定上限的阈值时,使对应的传感器的权重比其他的传感器的权重减小或为零,
所述旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的所述权重进行了加权后的所述靠背用姿态传感器的输出值,来判定左右旋转的意图。
根据这种结构,除了所述第九~第十一形态为止的搭乘型移动体的效果之外,还考虑各搭乘者的搭乘姿态的区别,使用按姿态传感器进行了加权的传感器输出值,判断操作的意图及左右旋转的意图,由此能进一步改善搭乘者的就座的姿态的不同引起的判断精度的下降,从而能够进行更高精度的操作的意图的判断。
根据本发明的第十三形态,提供一种第一~第十二形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,还具备通知部,该通知部在利用所述搭乘姿态判定部分析的结果是所述座部用姿态传感器的输出值为就座确认阈值以下时,对所述搭乘者进行通知,以催促其进行与所述座部接触的搭乘。
根据该结构,除了所述第一~第十二形态的搭乘型移动体的效果之外,而且,就搭乘者的移动中的搭乘姿态而言,在座部的传感器的输出值极小时,搭乘者未就座于座部,可能以站姿或仅倚靠靠背的不稳定的姿态搭乘,因此通过以就座于座部的方式进行通知,能够提供一种不仅操作的意图的判断精度提高而且没有事故的安全的搭乘型移动体。
根据本发明的第十四形态,提供一种第一~第十三形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,还具备搁脚板,该搁脚板被支承在所述移动体主体的前部,且对所述搭乘者的脚掌进行支承。
根据本发明的第十五形态,提供一种第一~第十四形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,能够与所述搭乘者的至少脊椎部或腰椎部接触的所述靠背部分具有:无论有无所述搭乘者的接触都被固定的固定靠背部;能够通过所述搭乘者的接触而使所述靠背用姿态传感器的部分移动的可动靠背部。
根据该结构,除了所述第一~第十四形态的搭乘型移动体的效果之外,而且,通过将靠背姿态传感器设置在可动部,搭乘者自身能够了解搭乘者的旋转意图向移动体传递的情况,并且移动体的周边的人们也能够通过目视来判断搭乘者的旋转意图,从而能够更安心且安全地进行移动体的旋转控制。
根据本发明的第十六形态,提供一种第十五形态记载的搭乘型移动体,其中,
所述左右各自的可动靠背部的正面设置在与所述固定靠背部的正面大致同一的平面上,
所述左右各自的可动靠背部的位移的主方向是与所述平面垂直的方向。
根据该结构,除了所述第十五形态的搭乘型移动体的效果之外,而且,通过将靠背姿态传感器设置在可动部,搭乘者自身能够了解搭乘者的旋转意图向移动体传递的情况,并且移动体的周边的人们也能够通过目视来判断搭乘者的旋转意图,从而能够更安心且安全地进行移动体的旋转控制。
根据本发明的第十七形态,提供一种第十五或第十六形态记载的搭乘型移动体,其中,所述驱动控制部将所述左右各自的可动靠背部的位移分别换算成距离,根据所述距离的变化量来变更驱动指令。
根据该结构,除了所述第十五或第十六形态的搭乘型移动体的效果之外,而且,通过将靠背姿态传感器设置在可动部,搭乘者自身能够了解搭乘者的旋转意图向移动体传递的情况,并且移动体的周边的人们也能够通过目视来判断搭乘者的旋转意图,从而能够更安心且安全地进行移动体的旋转控制。
根据本发明的第十八形态,提供一种所述第十五~第十七形态的记载的搭乘型移动体,其中,所述可动靠背部和所述固定靠背部分别由弹性体连结,且相对于所述搭乘型移动体主体能够移动。
根据该结构,除了所述第十五~第十七形态的搭乘型移动体的效果之外,而且,通过将靠背姿态传感器设置在可动部,搭乘者自身能够了解搭乘者的旋转意图向移动体传递的情况,并且移动体的周边的人们也能够通过目视来判断搭乘者的旋转意图,从而能够更安心且安全地进行移动体的旋转控制。
根据本发明的第十九形态,提供一种所述第一~第十八形态的记载的搭乘型移动体,其中,在从与所述靠背面正交的所述移动体主体的相对于行进方向的侧面观察的状态下,所述靠背的所述靠背面后倾,其倾斜角度即该靠背面与铅垂面所成的角度为10度,所述靠背与所述臀部支承部的所述座面所成的角度为135度。
根据本发明的第二十形态,提供一种所述第一~第十九形态的记载的搭乘型移动体,其中,所述搁脚板的所述搁脚板面后倾,其角度即所述搁脚板面与水平面所成的角度为10度,所述靠背的所述靠背面与所述搁脚板的所述搁脚板面所成的角度为90度。
根据本发明的第二十一形态,提供一种搭乘型移动体的控制方法,其中,
所述搭乘型移动体具备通过搭乘者的姿态变动来进行操作且设置成在所述搭乘者搭乘时成为大致站姿的座部和靠背部,
所述靠背部具备:固定靠背部,其配置在能够与所述搭乘者的躯干接触的位置,且固定于站姿乘车移动体主体;可动靠背部,其能够相对于成为所述大致站姿的所述搭乘型移动体主体移动且能够追随所述搭乘者的姿态变形,
所述可动靠背部相对于所述固定靠背部成左右对称地配置,并通过靠背用姿态传感器来检测左右的可动位移,
通过驱动控制部,根据由所述传感器分别检测到的所述各个可动位移,分别算出位移量,基于所述位移量而输出驱动指令,使所述搭乘型移动体旋转。
由此,除了所述形态的效果之外,在对脊椎的负载少的姿态下,能够减少对使用者的腿部及脚部的负载,因此能够以对身体的负载更少的姿态进行搭乘,并实现基于姿态变化的旋转控制。而且,由于是前倾而进行作业的动作或站起动作容易的角度,因此利用基于姿态变化的操作控制,不使用手而能够进行移动操作,由此进一步提高能够确保使用者的作业性的效果。
根据本发明的第二十二形态,提供一种搭乘型移动体的控制方法,对搭乘型移动体的驱动进行控制,所述搭乘型移动体具备:移动体主体;靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯,其中,
配置在所述靠背的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分上的靠背用姿态传感器对所述搭乘者的姿态的变化进行检测,由此,通过接触位置依赖型的操作意图判定部来判定所述搭乘者的操作意图,
通过左右变化量比较型的旋转意图判定部,仅在由所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的各传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值之差是否超过就座确认阈值,在判定为所述压力值之差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在,
按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,通过驱动控制部对所述驱动部进行驱动控制。
通过这种结构,即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,通过将靠背的姿态传感器确定在搭乘者的左右肩胛骨进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体。
以下,参照附图,详细说明本发明的第一~第三实施方式。
以下,在参照附图详细说明本发明的第一~第三实施方式之前,对本发明的各种形态进行说明。
根据本发明的第一形态,提供一种搭乘型移动体,其特征在于,具备:
移动体主体;
靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;
座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;
搁脚板,其被支承在所述移动体主体的前部,且对所述搭乘者的脚掌进行支承;
多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;
驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯;
靠背用姿态传感器,其配置在所述靠背的所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分;
座部用姿态传感器,其配置在所述座部的所述搭乘者的所述臀部进行接触的部分;
接触位置依赖型的操作意图判定部,其通过各姿态传感器的位置与从各姿态传感器输出的值的大小的关联信息,来判定所述搭乘者的操作意图;
左右变化量比较型的旋转意图判定部,其仅在通过所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的压力值之差是否超过阈值,在判定为所述压力值之差超过所述阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在;
驱动控制部,其按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,对所述驱动部进行驱动控制。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。
根据本发明的第二形态,提供一种第一形态记载的搭乘型移动体,其中,所述靠背用姿态传感器配置在靠背左右上部能够接触的部分,该靠背左右上部包括所述靠背的所述搭乘者的左右肩胛骨以及脊背肋骨以各个肩胛骨的宽度所处的脊背部分。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,通过将靠背的姿态传感器的配置位置确定在搭乘者的左右肩胛骨进行接触的位置附近或腰骨附近进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体。
根据本发明的第三形态,提供一种第二形态记载的搭乘型移动体,其中,
操作意图判定部在所述靠背用姿态传感器的输出值的总和值及所述座部用姿态传感器的输出值的总和值中的任一者超过阈值时,判定为操作意图存在,
所述旋转意图判定部在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且来自左右对称的位置的所述靠背用姿态传感器的传感器输出值之差超过阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,通过将靠背的姿态传感器的配置位置确定在搭乘者的左右肩胛骨进行接触的位置附近或腰骨附近进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体。
根据本发明的第四形态,提供一种第一形态记载的搭乘型移动体,其中,
还具备靠背中央下部用姿态传感器,该靠背中央下部用姿态传感器能够与腰椎所处的脊背部分接触的靠背部的局部接触,
所述操作意图判定部根据所述靠背用姿态传感器、所述座部用姿态传感器、所述靠背中央下部用姿态传感器的位置与从所述姿态传感器输出的值的大小的关联信息,来判定所述搭乘者的操作意图。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,通过将靠背的姿态传感器的配置位置确定在搭乘者的左右肩胛骨进行接触的位置附近或腰骨附近进行接触的位置附近、及腰椎所处的脊背部分进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体。
根据本发明的第五形态,提供一种第四形态中记载的搭乘型移动体,其中,
所述操作意图判定部在来自所述靠背中央下部用姿态传感器及所述座部用姿态传感器的输出值均超过阈值时,判定为操作意图存在,
在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且所述靠背用姿态传感器即所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的输出值的左右差超过阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,通过将靠背的姿态传感器的配置位置确定在搭乘者的左右肩胛骨进行接触的位置附近或腰骨附近进行接触的位置附近、及腰椎所处的脊背部分进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体。
根据本发明的第六形态,提供一种第一~第五形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,
还具备:
搭乘姿态判定部,其使用来自所述姿态传感器的输出值,来分析因所述搭乘者的姿态而不同的来自所述姿态传感器的输出值的分布状况;
权重决定部,其使用由所述搭乘姿态判定部分析的来自所述姿态传感器的输出值的分布状况,来决定所述姿态传感器的输出值的权重,
在对所述操作意图进行判定的所述操作意图判定部或对所述搭乘者的向左右旋转的意图进行判定的所述旋转意图判定部的至少任一方的判定处理中,使用通过所述权重决定部对所述姿态传感器的输出值进行了加权后的所述姿态传感器的输出值。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,考虑各搭乘者的搭乘姿态的区别,使用按姿态传感器进行了加权的传感器输出值,判定操作的意图及左右旋转的意图,由此能改善搭乘者的就座的姿态的不同引起的判断精度的下降,并稳定地判定操作的意图,从而能够提供一种不会发生移动体错误地进行动作的安全的搭乘型移动体。
根据本发明的第七形态,提供一种第六形态记载的搭乘型移动体,其中,包括:搭乘姿态判定部,其根据所述靠背用姿态传感器和所述座部用姿态传感器的各自的传感器输出值,来分析搭乘姿态的习惯;权重决定部,其在靠背左右上部传感器输出值及座部传感器输出值处于决定的恒定范围时,使用各传感器的输出值或各传感器输出值相对于各传感器的最大输出值的比率,来决定向各个传感器的权重;左右变化量比较型的旋转意图判定部,其使用以决定的权重进行了加权后的各传感器的左右输出值之差,来判定搭乘者的向左右旋转的意图。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,考虑各搭乘者的搭乘姿态的区别,使用按姿态传感器进行了加权的传感器输出值,判断左右旋转的意图,由此能改善搭乘者的就座的姿态的不同引起的判断精度的下降,并稳定地判定操作的意图,从而能够提供一种不会发生移动体错误地进行动作的安全的搭乘型移动体。
根据本发明的第八形态,提供一种第六形态记载的移动体,其中,
所述搭乘姿态判定部通过将搭乘姿态下的所述靠背用姿态传感器和所述靠背中央下部用姿态传感器的各自的传感器输出值与阈值相比,来分析因所述搭乘者的姿态而不同的来自所述姿态传感器的输出值的分布状况,
所述权重决定部使用所述靠背中央下部用姿态传感器的输出值、所述靠背用姿态传感器的输出值或与输出值的比率,来决定所述靠背中央下部用姿态传感器和所述靠背用姿态传感器的权重,
所述操作意图判定部根据以通过所述权重决定部决定的权重进行了加权后的各传感器输出值,来判定所述搭乘者的操作意图。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,考虑各搭乘者的搭乘姿态的区别,使用按姿态传感器进行了加权的传感器输出值,判断操作的意图,由此能改善搭乘者的就座的姿态的不同引起的判断精度的下降,并稳定地判定操作的意图,从而能够提供一种不会发生移动体错误地进行动作的安全的搭乘型移动体。
根据本发明的第九形态,提供一种第六形态记载的移动体,其中,
所述搭乘姿态判定部通过将搭乘姿态下的座部用姿态传感器及所述靠背用姿态传感器的各自的传感器输出值与阈值相比,来把握因所述搭乘者的姿态而不同的来自所述姿态传感器的输出值的分布状况,
所述权重决定部使用来自所述座部用姿态传感器的输出值或输出值的座部输出总和值与所述靠背用姿态传感器的输出值的靠背的输出总和值的比率,来决定判定为左右旋转的意图时的所述座部和所述靠背的所述传感器的权重,
所述旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的所述权重进行了加权后的传感器输出值,根据左右对称的位置的传感器值之差,来判定搭乘者的向左右旋转的意图。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,考虑各搭乘者的搭乘姿态的区别,使用按姿态传感器进行了加权的传感器输出值,判断操作的意图,由此能改善搭乘者的就座的姿态的不同引起的判断精度的下降,并稳定地判定操作的意图,从而能够提供一种不会发生移动体错误地进行动作的安全的搭乘型移动体。
根据本发明的第十形态,提供一种第一形态记载的搭乘型移动体,其中,
所述权重决定部在来自所述座部用姿态传感器或所述靠背用姿态传感器的输出值超过表示测定上限的阈值时,使对应的传感器的权重比其他的传感器的权重减小或为零,
所述旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的所述权重进行了加权后的所述传感器的输出值,来判定左右旋转的意图。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,在因搭乘姿态而各传感器输出值超过了测定上限阈值时,通过进行使对应的传感器的权重为零的处理,而将无法反映左右旋转的意图的传感器排除,从而能够提供一种更高精度地反映了旋转的意图的没有误动作的搭乘型移动体。
根据本发明的第十一形态,提供一种第一~第十形态中任一形态记载的搭乘型移动体,其中,还具备通知部,该通知部在利用搭乘姿态判定部分析的结果是座部的传感器输出值为就座确认阈值以下时,对所述搭乘者进行通知,以催促其进行与所述座部接触的搭乘。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体。而且,就搭乘者的移动中的搭乘姿态而言,在座部的传感器的输出值极小时,搭乘者未就座于座部,可能以站姿或仅倚靠靠背的不稳定的姿态搭乘,因此通过以就座于座部的方式进行通知,能够提供一种不仅操作的意图的判断精度提高而且没有事故的安全的搭乘型移动体。
根据本发明的第十二形态,提供一种搭乘型移动体的控制方法,对搭乘型移动体的驱动进行控制,所述搭乘型移动体具备:移动体主体;靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;搁脚板,其被支承在所述移动体主体的前部,且对所述搭乘者的脚掌进行支承;多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯,
所述搭乘型移动体的控制方法的特征在于,
根据配置在所述靠背的所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分上的靠背用姿态传感器、配置在所述座部的所述搭乘者的所述臀部进行接触的部分上的座部用姿态传感器的各自的位置与从各姿态传感器输出的值的大小的关联信息,通过接触位置依赖型的操作意图判定部来判定所述搭乘者的操作意图,
通过左右变化量比较型的旋转意图判定部,仅在由所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的压力值之差是否超过阈值,在判定为所述压力值之差超过所述阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在,
按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,通过驱动控制部对所述驱动部进行驱动控制。
根据这种结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体的控制方法。
以下,参照附图,说明本发明的第一~第三实施方式。
(第一实施方式)
图1、图2是能够适用本发明的第一实施方式的搭乘型移动体的控制方法的搭乘型移动体(移动支援设备的例子)的例子即站姿乘车移动体100的外观图及硬件结构框图。
需要说明的是,在以下的说明中,移动体100中,搭乘者91搭乘于移动体100时比腰靠上的上半身进行接触的部分称为靠背,搭乘者91的比股关节靠下的下半身进行接触的部分称为座部。而且,包含搭乘者91的左右肩胛骨50a、50b以及脊背肋骨以各个肩胛骨的宽度所处的脊背部分51a、51b在内的范围称为靠背左右上部。而且,搭乘者91的腰椎所处的脊背部分52进行接触的靠背部的一部分称为靠背中央下部。
图1所示的站姿乘车移动体100至少具备:作为椅子发挥功能的座位3,其至少包括靠背2a和座部2b,该靠背2a具有对搭乘于站姿乘车移动体100的搭乘者91的腰至脊背(至少脊背)进行支承的靠背面,该座部2b具有对搭乘于站姿乘车移动体100的搭乘者91的臀部和坐骨(至少臀部)进行支承的座面;板状的搁脚板1,其具有对搭乘于站姿乘车移动体100的搭乘者91的脚掌进行支承的搁脚板面。
更详细而言,站姿乘车移动体100具有移动体主体5、支承在移动体主体5的上方的靠背2a、配置在移动体主体5的上方且与靠背2a连结而配置在靠背2a的下方的座部2b、固定地支承在移动体主体5的下部的前部上的搁脚板1,移动体主体5收纳有控制部93和驱动部92,该控制部93在其下部包含电源12,该驱动部92包含电源13及电动机15a、15b等。
具有靠背2a和座部2b的座位3从移动体主体5的下部经由支柱4以能够沿着上下方向进行位置调整的方式配置在站姿乘车移动体100的上部侧。在移动体主体5的下部例如其两侧面配置有分别能够旋转的总计4个车轮6a、6b、7a、7b,站姿乘车移动体100借助4个车轮6a、6b、7a、7b能够前后移动且能够转弯。在第一实施方式的站姿乘车移动体100中,在搁脚板1的左右设有能够自由旋转的前轮7a、7b,在主体5的下部的后部的左右设置驱动轮6a、6b,从而构成移动机构。而且,驱动部92具备作为驱动控制部的一例发挥功能的电动机控制器14、电动机电源13、左右的电动机6a、6b。由此,驱动部92对配置在移动体主体5的下部的多个驱动车轮6a、6b分别独立地驱动,从而使站姿乘车移动体100前进、后退、或转弯。
在搁脚板1例如前侧的左右设置有2个脚开关8a、8b,一方的脚开关8a用于前进用,并且另一方的脚开关8b用于后退用。这一对脚开关8a、8b是搭乘者91用于进行站姿乘车移动体100的操作的操作输入机构的例子。在第一实施方式的例子中,脚开关8a、8b左右成对配置,例如右侧的脚开关8a是通过开关的踏入,来输入前进的指示的开关,左侧的脚开关8b是通过开关的踏入来输入后退的指示的开关。
另外,在靠背2a和座部2b设置有作为姿态传感器(例如压力传感器)的一例的压力传感器片9a、9b、9c。即,作为靠背用姿态传感器的一例的左右的靠背用压力传感器片9a、9b配置在靠背左右上部的范围能够接触的靠背2a的部分(详细而言,靠背左右上部的范围能够接触的区域),该靠背左右上部的范围包括搭乘者91的左右肩胛骨50a、50b以及脊背肋骨以各个肩胛骨50a、50b的宽度所处的脊背部分51a、51b。作为座部用姿态传感器的一例的座部用压力传感器片9c配置在座部2b的搭乘者91的臀部能够接触的、座部2b的局部或整面(详细而言,臀部能够接触的区域的局部或整个区域)。压力传感器片9a、9b、9c在下面另外进行详细说明,感知搭乘者91操作移动体100的意图(指示)。
在移动体主体5内置有传感器控制器10、传感器电源12、驱动部92(电动机控制器14、电动机电源13、电动机15a、15b)、PC(个人计算机)11。
传感器控制器10被输入构成各压力传感器片9a、9b、9c的压力元件的输出值,算出构成各压力传感器片9a、9b、9c的压力元件的输出值的总和值,并输出各传感器片9a、9b、9c的压力值。
另外,PC11以脚开关8a、8b的输出信号及所述传感器控制器10的输出总和值为输入,具备前进后退控制决定处理101、操作意图判定部102、左右旋转意图判定部103、左右旋转控制决定部104、前进后退控制决定部101、电压值变换部105,并进行前进后退控制决定处理101、操作意图判定部102、左右旋转意图判定部103、左右旋转控制决定部104、电压变换部105的处理,输出左右电动机15a、15b的电压值。前进后退控制决定部101接受来自2个脚开关8a、8b的接通切断输出信号,在变换成左右两轮驱动用电动机用电压值之后,向电压值变换部105输出。操作意图判定部102被输入来自压力传感器片9a、9b、9c的输出信息,并将操作意图判定信息向左右旋转意图判定部103输出。左右旋转意图判定部103被输入来自压力传感器片9a、9b、9c的输出信息和来自操作意图判定部102的操作意图判定信息,并将左右旋转意图判定信息向左右旋转控制决定部104输出。左右旋转控制决定部104被输入来自左右旋转意图判定部103的左右旋转意图判定信息,将左右旋转意图判定信息变换为左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值而向电压值变换部105输出。电压值变换部105根据来自前进后退控制决定部101的左右两轮驱动用电动机用电压值和来自左右旋转控制决定部104的左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值,求出用于驱动各个左右轮用电动机15b、15a的电压值而向电动机控制器14输出。
传感器用电源12是压力传感器片9a、9b、9c及传感器控制器10用的电源,电动机用电源13是用于驱动电动机控制器14及电动机15a、15b的电源。需要说明的是,PC11在PC内部内置有电源。电动机控制器14以来自电压值变换部105的左右轮用电动机15a、15b的电压值为输入,利用电动机控制器14包含的速度变换部106,将电压值变换为电动机15a、15b的旋转速度来驱动电动机。具体而言,电动机控制器14根据由PC11决定的各电动机电压,利用速度变换部106来决定各电动机15a、15b的旋转速度,按照脚开关8a、8b的输入,输出前进或后退的指令。电动机15a、15b按照电动机控制器14的输出分别独立地被进行正反旋转驱动。
PC11进行传感器控制器10与电动机控制器14之间的信号的交换和控制。
图3A及图3B通过虚线表示压力传感器片9a、9b、9c的位置。靠背2a在搭乘者91的左右的肩胛骨50a、50b的宽度内的肋骨的脊背侧的部分51a、51b的一部分接触的位置即靠背上部的左右的2个部位(即,靠背左右上部)设置片传感器而构成压力传感器片9a、9b。例如,将所述的条件以一般成人的体型进行换算时,在靠背上部的宽度为38cm(±5cm)的情况下,压力传感器片9a、9b成为包括距左右各自的上拐角为宽度5cm~10cm、高度15cm~30cm的位置的尺寸。若将配置所述的左右的片传感器9a、9b的2个部位的区域全部包含,则可以用一张片传感器来代用,反之,可以将各个部位分割成多个,片的张数并不局限于1张或2张。压力传感器片9a、9b的一例即片传感器是指将例如多个压电型的感压元件(压电元件)纵横排列的片。
暗示了所述靠背左右上部的2个部位适合作为用于判定左右旋转的意图的传感器9a、9b的位置的情况的实验结果如图4A~图4K所示。在此,为了判定搭乘者91进行的左右旋转的意图,需要在考虑了如下的(1)至(3)的条件的位置上配置传感器。
(1)相对于存在左右旋转的意图时自然变动的姿态,反映了其变动的位置。
(2)即使反映了意图的动作存在个人差,也反映变动的位置。
(3)在没有左右旋转的意图时,不变动的位置。
图4A~图4E分别是5人的搭乘者搭乘于站姿乘车移动体100时的由靠背用压力传感器片9a、9b检测到的压力分布图。图4A、图4B、图4E分别是女性,图4C、图4D分别是男性。可知的是,虽然男女产生的压力分布的区别存在,但即使为同一性别,在假定不倚靠靠背2a而就座的图4A的情况及图4B的情况、及将体重托付于靠背2a的图4C~图4E的情况下,压力分布也不同,同样地,即使将体重托付于靠背2a,根据体重的托付程度,压力分布也不同,由于搭乘者91的姿态的习惯而压力分布状况也不同。即,在此所说的搭乘者91的姿态的习惯是指因搭乘者91的不同而搭乘者91存在固有的姿态,由于该搭乘者91的姿态而不同的压力分布状况。图9A及图9B表示各个就座姿态的影像图。图9A是搭乘者91几乎未倚靠靠背2a而就座的影像图,图9B是就座于座部2b且以倚靠靠背2a的姿态就座的影像图。
另外,图4F~图4J是促使先前的5人的搭乘者91进行左旋转时的靠背用压力传感器片9a、9b的压力分布。图4G、图4I、图4J表示了先前的3人的搭乘者91将其身体向右扭转而旋转的意图,而图4F、图4H表示了先前的2人的搭乘者91未将其身体扭转而使身体右倾并旋转的意图。各自的旋转姿态如图9C、图9D所示。除了搭乘时的压力分布的个人差之外,由于搭乘者91的旋转姿态的区别而压力分布较大不同。然而,在图4F~图4J的虚线所示的靠背左上部(图4F~图4J中的右上所示的虚线的方形的区域),任何搭乘者91均同样地施加压力。这样的话,根据图4A~图4J可知,无论个人的体型或旋转姿态的区别如何,压力均集中地施加在靠背左上部。该倾向在右旋转的情况下也同样可知,压力集中地施加在靠背右上部。
图4K~图4O是搭乘者91没有进行左右旋转的意图时的压力分布的例子。图4K及图4L表示搭乘者91在搭乘于站姿乘车移动体100的过程中进行要取得位于搭乘者91的左前的货物的动作时的靠背的压力分布。图4M及图4N表示搭乘者91在搭乘于站姿乘车移动体100的过程中要对搭乘者91的前方靠左的门进行开闭而将手向中央靠左的门把手伸出时的靠背2a的压力分布。图4O表示搭乘者91搭乘于站姿乘车移动体100时的压力分布。在这些作业姿态的变化中,压力几乎不作用于靠背左上部,可以想到的是,通过利用靠背左上部的压力值,能够与具有旋转的意图而改变姿态的情况进行区别。
从上述的结果可知,靠背左上部满足判定左旋转的意图所需的所述3个条件(1)~(3)。
图5表示第一实施方式的移动体100的控制处理的框图。
前进用的脚开关8a或后退用的脚开关8b的接通切断输出信号向PC11输入,并利用处于PC11内的前进后退控制决定部101变换成左右两轮驱动用电动机用电压值。例如,前进后退控制决定部101进行的电压变换遵照图6的表。将该表的内容预先存储在前进后退控制决定部101的内部存储部。根据该表,电动机15a、15b为接受0V至5V的电压值的规格,若电动机15a、15b接受2.5V以上的电压值,则通过前进后退控制决定部101判定为向前进方向旋转。若电动机15a、15b接受小于2.5V的电压值,则通过前进后退控制决定部101判定为向后退方向旋转。当电动机15a、15b接受到2.5V的电压值时,通过前进后退控制决定部101判定为电动机15a、15b旋转停止。如此以通过前进后退控制决定部101进行判定的方式设计的情况的例子为图6的表。为了安全起见,其规格是在将两方的开关8a、8b同时接通时,通过前进后退控制决定部101判定为旋转停止。
压力传感器片9a、9b、9c的各压电元件的输出经由传感器控制器10向个人计算机11输入,利用PC11的操作意图判定部102及左右旋转意图判定部103分别独立地判定操作的意图和左右旋转的意图的有无。
图7表示详细的意图判定流程。
首先,在步骤S150中,压力传感器片9a、9b、9c的各压电元件的压力值按照压力传感器片9a、9b、9c通过传感器控制器10算出总和值。
以下,压力传感器片9a、9b、9c的各自的压力总和值为各传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值,称为“靠背右上压力总和值”、“靠背左上压力总和值”、“座部压力总和值”。而且,关于靠背2a,将靠背右上压力总和值与靠背左上压力总和值相加所得到的值称为“靠背压力总和值”。而且,关于座部2b,分别通过传感器控制器10算出比座部中央靠右半部分的压电元件的总和值(以下,称为“座部右侧压力总和值”)和靠左半部分的压电元件的总和值(以下,称为“座部左侧压力总和值”)。而且,在传感器控制器10中,也算出靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值。
接下来,在步骤S151中,操作意图判定部102判定从传感器控制器10输出的靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值是否超过预先设定在操作意图判定部102内的各个就座确认阈值。仅在通过操作意图判定部102判定为靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值超过就座确认阈值时,操作意图判定部102判定为存在操作的意图,进入步骤S152。
此时的所述就座确认阈值设定为低于搭乘者91搭乘于移动体100而采取想要进行操作的姿态时的靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值。并且,若不将所述就座确认阈值设定得大于虽然搭乘者91未搭乘于座位3但利用单手来按压靠背2a或座部2b时所示的压力值,则存在仅通过单手按压座部2b就通过操作意图判定部102误判定为搭乘者91就座的危险。
因此,例如在经验上,座部2b的就座确认阈值如下选取比较妥当,即:假定靠背2a由单侧7×10个压电元件构成,座部2b由20×10个压电元件构成,各个压电元件以1~5阶段来表示压力值时,将座部2b的一半的面表示压力值2的200作为就座确认阈值。
另外,就座确认阈值可以使用固定值,但在最初使用移动体100时,可以通过操作意图判定部102来记录搭乘者91最初搭乘于移动体100时的各传感器9a、9b、9c的输出实测值的靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值,并将该输出实测值的总和值乘以0.5至0.7所得到的值设定作为就座确认阈值。
在步骤S151中,通过操作意图判定部102判定为靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值为就座确认阈值以下时,操作意图判定部102判定为没有操作的意图,中止判定处理及其后的控制处理,移动体100继续当前动作(维持当前状态)。所述意图的判定的条件根据是否超过预先设定的阈值而通过操作意图判定部102来判定,但也可以通过操作意图判定部102分别设定对于靠背右上压力总和值、靠背左上压力总和值、座部右侧压力总和值、座部左侧压力总和值的就座确认阈值,在通过操作意图判定部102判定为左右对称位置处的就座确认阈值均超过了就座确认阈值时,操作意图判定部102判定为存在操作的意图。此时,仅在搭乘者91相对于座位3不会极端地向右侧或左侧偏斜而搭乘在中央时,通过操作意图判定部102判定为存在操作的意图,因此能够提供一种更安全的移动体100及其控制方法。
接下来,在步骤S152中,通过旋转意图判定部103,算出靠背右上部压力总和值与靠背左上部压力总和值之差(靠背左右压力差)的绝对值、及座部右侧压力总和值与座部左侧压力总和值之差(座部左右压力差)的绝对值。
接下来,在步骤S153中,在通过旋转意图判定部103判定为由旋转意图判定部103算出的各个差的总和值的绝对值超过了预先设定在旋转意图判定部103内的左右压力差阈值时,旋转意图判定部103判定为存在旋转的意图。例如,在就座确认阈值为所述的200的情况下,当通过旋转意图判定部103判定为单侧100的一半即50以上按照旋转的意图而向相反侧移动(例如,右侧为150,左侧为50)时,若旋转意图判定部103假定判定为存在旋转的意图,则左右压力差阈值设定为50的2倍即100。
在该步骤S153中,在通过旋转意图判定部103判定为各个差的总和值为正值且其绝对值超过了左右压力差阈值时,通过旋转意图判定部103判定为右转弯,在通过旋转意图判定部103判定为各个差的总和值为负值且其绝对值超过了左右压力差阈值时,通过旋转意图判定部103判定为左转弯。此时的左右压力差阈值并非始终局限于搭乘者91左右对称地就座于座位3的情况,因此需要设定得大于搭乘者91向右或左偏移而就座于座位3时的左右的压力差的绝对值。例如在经验上,将预先邀请多人就座时的、左右压力差的绝对值的最大值的1.2倍的值作为左右压力差阈值比较妥当。
通过旋转意图判定部103,利用所述的步骤S153的处理看作存在左右旋转的意图时,利用左右旋转控制决定部104,通过步骤S154的处理,基于判定的结果而变换为左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值。此时的变换如下设定,即:若利用左右旋转控制决定部104决定旋转方向为左或右,则电压加法运算值唯一决定,例如,按照图8的表,若决定为右旋转,则将右轮用电动机15a加上-0.5V,将左轮用电动机15b加上+0.5V。接下来,在同一步骤S154中,电压值变换部105将通过前进后退控制决定部101算出的左右驱动轮6a、6b的各电压值加上利用左右旋转控制决定部104算出的左右各自的电压加法运算值所得到的值设为左右各自的电动机驱动用的电压值,并利用电动机控制器14转换成旋转速度,使各自的左右轮用电动机15b、15a进行驱动。
根据所述第一实施方式的结构,能够提供一种即使在有意地进行操作以外的其他的动作而引起较大的姿态变化时,也不会发生移动体100错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体100或搭乘型移动体的控制方法。而且,通过将靠背2a的姿态传感器9a、9b的配置位置确定在搭乘者91的左右肩胛骨50a、50b进行接触的位置附近,即使在就座的姿态因搭乘者91的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体100错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法。
(第二实施方式)
本发明的第二实施方式的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法在靠背2a的中央下部追加配置作为靠背中央下部用姿态传感器的一例发挥功能的靠背中央下部用压力传感器片(压力传感器的一例)9d,与第一实施方式相比,能够更准确地识别存在旋转操作的意图的姿态变化和其他的作业的姿态变化。
即,第一实施方式无论是在搭乘者91较深地就座于座部2b的情况下还是在倚靠靠背2a且较浅地就座于座部2b的情况下,通过姿态变动都能够稳定地操作,但在实际的移动同时的操作下搭乘者自身具有安心感的是前者的较深地就座的情况。在以搭乘者91较深地就座的情况为前提的情况下,根据本发明的第二实施方式所示的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法,与第一实施方式相比,能够更准确地识别存在旋转操作的意图的姿态变化和其他的作业的姿态变化。
图10及图11是本发明的第二实施方式的移动体的外观图及硬件结构框图。硬件结构在第一实施方式说明的图1及图2的外观图及硬件结构图中,除了在靠背2a的中央下部追加配置了靠背中央下部用压力传感器片9d以外,与图1及图2相同。
图12A及图12B表示第二实施方式的压力传感器片9a、9b、9c、9d的位置。搭乘者91的臀部能够接触的座部用压力传感器片9c配置在座部2b的局部或整面上。而且,在靠背2a上,在搭乘者91的左右或肩胛骨50a、50b的宽度内的肋骨的脊背侧的部分51a、51b的一部分接触的位置即靠背左右上部的2个部位上配置有压力传感器片9a、9b。而且,在搭乘者91的腰椎所处的部位即中央下部52也配置有与其他的压力传感器片同样的压力传感器片9d作为靠背中央下部用压力传感器片。例如,靠背左右上部的压力传感器片9a、9b的片尺寸与第一实施方式记载的尺寸同样地,靠背中央下部的压力传感器片9d的片尺寸是以距靠背2a的上部35cm~40cm的位置为上部中央而宽度为左右3~5cm且高度为15~20cm的尺寸。只要包括该左右上部2个部位50a、50b与中央下部52接触的位置即可,可以为一张片传感器,片的张数任意。而且,作为靠背中央下部用压力传感器片9d的结构,例如使用将压电型的感压元件(压电元件)纵横排列的片。
所述靠背左右上部的2个部位适合作为用于判定左右旋转的意图的传感器的位置的情况如第一实施方式所示,但暗示了在腰椎所处的部位即中央下部52配置的靠背中央下部用压力传感器片9d适合于判定操作的意图的情况的实验结果如图12所示。
为了判定操作的意图,需要在满足以下的条件的位置配置传感器。
(4)在存在操作意图的状况(移动中搭乘的自然的姿态)下进行接触的位置,
(5)即使在搭乘中,也能了解操作的意图不存在的作业(乘降、门开闭、购物中作业等)与所述的操作的意图存在的状况的区别的位置。
图25A~图25E分别是5人的搭乘者搭乘于站姿乘车移动体100时的通过靠背用压力传感器片9a、9b及靠背中央下部用压力传感器片9d检测的压力分布图。图25A及图25B表示就座于座部且几乎未倚靠靠背2a而进行搭乘,图25C~图25E表示就座于座部2b且以倚靠靠背2a的姿态进行搭乘。如第一实施方式中说明那样,图9A及图9BA及图25B正如记载的影像那样。因此,靠背2a的中部至上部的部分在图25A及图25B中几乎未被施加压力,但图25C~图25E中的靠背2a的中部及图25D中的靠背上部被施加压力。然而,在全部图25A~图25E中可知,在靠背中央下部(中央下部所示的双点划线的方形的区域)上能观测到恒定以上的压力值。
而且,图25F~图25J所示的具有左旋转的意图时的靠背压力分布也同样,在全部图25F~图25J中可知,在靠背中央下部能观测到恒定以上的压力值。
另一方面,图25K~图25O的未伴随着旋转的意图的各种作业的压力分布中,为了作业而姿态前倾,在靠背2a上未观测到压力分布。
因此,靠背中央下部是操作的意图存在时和操作的意图不存在时产生显著区别的部分,可认为是适合于判定操作的意图的位置。
图13表示第二实施方式的移动体100的控制处理的框图。与第一实施方式的图5相同的结构的动作也相同,标注相同符号,省略它们的说明。
在图12所示的虚线围成的4部位上设定的压力传感器片9a、9b、9c、9d的各压电元件的输出经由传感器控制器10向个人计算机11输入,利用个人计算机11内的接触位置依赖型的操作意图判定部110,进行搭乘者91的姿态分析和基于此的左右旋转操作的意图推定,而且,利用左右变化量比较型的旋转意图判定部111,进行使移动体100向左右哪一方旋转的意图的推定。
图14表示详细的意图判定流程。
首先,在步骤S160中,压力传感器片9a、9b、9c、9d的各压电元件的压力值按照压力传感器片9a、9b、9c、9d由传感器控制器10算出总和值。以下,将压力传感器片9a、9b、9c、9d的各自的压力总和值称为“靠背右上压力总和值”、“靠背左上压力总和值”、“靠背中央下压力总和值”、“座部压力总和值”。而且,关于座部2b,分别通过传感器控制器10算出比座部中央靠右半部分的压电元件的总和值(以后,称为“座部右侧压力总和值”)和靠左半部分的压电元件的总和值(以后,称为“座部左侧压力总和值”)。
接下来,在步骤S161中,操作意图判定部110判定从传感器控制器10输出的靠背中央下压力总和值和座部压力总和值是否超过了预先设定在操作意图判定部110内的各自的就座确认阈值。在通过操作意图判定部110判定为靠背中央下压力总和值和座部压力总和值均超过各自的就座确认阈值时,操作意图判定部110判定为操作的意图存在,进入步骤S162。
此时的靠背中央下压力总和值的就座确认阈值按照与第一实施方式中的靠背的就座确认阈值同样的方针进行设定的情况比较妥当。
例如作为具体例子,在通过由10×4的压电元件构成的片传感器以1~5这5阶段输出各个压电元件压力值时,将约1/4的压电元件表示1以上的值的10设为就座确认阈值。但是,在丝毫未接触时的片的压力总和值超过10时,将超过了该值的值设为就座确认阈值。座部压力总和值与第一实施方式的就座确认阈值同样地设定。
在步骤S161中,在通过操作意图判定部110只要判定为靠背中央下压力总和值和座部压力总和值中的任一方为就座确认阈值以下时,就通过操作意图判定部110认为操作的意图不存在,无论其他的压力值如何,都中止判定处理及其后的控制处理,移动体100继续当前动作(维持当前状态)。就座确认阈值的决定方法与前面的第一实施方式同样。所述意图判定的条件根据靠背中央下压力总和值、座部压力总和值是否超过预先设定的各自的就座确认阈值而通过操作意图判定部110进行判定,但也可以在通过操作意图判定部110判定为靠背中央下压力总和值超过就座确认阈值且座部右侧压力总和值及座部左侧压力总和值超过各自的就座确认阈值时,通过操作意图判定部110判定为操作的意图存在,此时,仅在搭乘者91相对于座位3不会极端地向右侧或左侧偏斜而搭乘在中央时,通过操作意图判定部102判定为存在操作的意图,因此能够提供一种更安全的移动体100及其控制方法。
接下来,在旋转意图判定部103中,利用步骤S162、S165,分别算出座部右侧压力总和值与座部左侧压力总和值之差(座部左右压力差)、及靠背右侧压力总和值与靠背左侧压力总和值之差(靠背左右压力差)。
接下来的步骤S163中的左右旋转控制决定部104的处理、步骤S164中的电压变换部105的处理与第一实施方式的步骤S153的处理及步骤S154的处理同样地进行,分别驱动各电动机15b、15a。
即,在步骤S163中,在通过旋转意图判定部103判定为利用旋转意图判定部103算出的座部右侧压力总和值与座部左侧压力总和值之差(座部左右压力差)超过了预先设定在旋转意图判定部103内的左右压力差阈值时,旋转意图判定部103判定为旋转的意图存在。例如,在就座确认阈值为所述的200时,当通过旋转意图判定部103判定为单侧100的一半即50以上按照旋转的意图而向相反侧移动(例如,右侧为150,左侧为50)时,若旋转意图判定部103假定判定为存在旋转的意图,则左右压力差阈值设定为50的2倍即100。
在通过旋转意图判定部103判定为座部右侧压力总和值与座部左侧压力总和值之差(座部左右压力差)为预先设定在旋转意图判定部103内的左右压力差阈值以下时,旋转意图判定部103判定为旋转的意图不存在,中止判定处理及其后的控制处理,移动体100继续当前动作(维持当前状态)。
在该步骤S163中,在通过旋转意图判定部103判定为所述差为正值且超过了左右压力差阈值时,通过旋转意图判定部103判定为右转弯,在通过旋转意图判定部103判定为所述差为负值且成为左右压力差阈值以下时,通过旋转意图判定部103判定为左转弯。此时的左右压力差阈值并非始终局限于搭乘者91左右对称地就座于座位3的情况,因此需要设定得大于搭乘者91向右或左偏移而就座于座位3时的左右的压力差的绝对值。例如在经验上,将预先邀请多人就座时的、左右压力差的绝对值的最大值的1.2倍的值作为左右压力差阈值比较妥当。
利用所述的步骤S163的处理通过旋转意图判定部103看作存在左右旋转的意图时,在步骤S164中,利用左右旋转控制决定部104,基于判定的结果,变换为左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值。此时的变换如下设定,即:若利用左右旋转控制决定部104决定旋转方向为左或右,则电压加法运算值唯一决定,例如,按照图8的表,若决定为右旋转,则将右轮用电动机15a加上-0.5V,将左轮用电动机15b加上+0.5V。接下来,在同一步骤S164中,电压值变换部105将通过前进后退控制决定部101算出的左右驱动轮6a、6b的各电压值加上利用左右旋转控制决定部104算出的左右各自的电压加法运算值所得到的值设为左右各自的电动机驱动用的电压值,并利用电动机控制器14具有的速度变换部106转换成旋转速度,使各自的左右轮用电动机15b、15a进行驱动。
根据该第二实施方式的结构,能够提供一种即使在有意地进行操作以外的其他的动作而引起较大的姿态变化时,也不会发生移动体100错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体100或搭乘型移动体的控制方法。而且,通过将靠背2a的姿态传感器9a、9b的配置位置确定在搭乘者91的左右肩胛骨50a、50b进行接触的位置附近或腰骨附近进行接触的位置附近、及腰椎所处的脊背部分进行接触的位置附近(中央下部52),即使在就座的姿态因搭乘者91的习惯而不同的情况下,在无意地操作而使姿态向左右较大地发生了变动时,也不会发生移动体100错误地进行左右旋转或移动动作的情况,从而可提供一种能够稳定地进行意图判定的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法。
(第三实施方式)
在以下的本发明的第三实施方式的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法中,说明在第一实施方式中追加配置向搭乘者91通知的通知机构(通知部)例如扬声器20的实施方式。
图15及图16是本发明的第三实施方式的移动体100的外观图及硬件结构的框图。压力传感器片9a、9b、9c的位置与第一实施方式的图3相同。
前进用及后退用脚开关8a、8b的接通切断输出信号按照第一实施方式中叙述的规格来执行,利用脚开关8a、8b能够前进及后退。左右旋转与所述的第一及第二实施方式同样地,使用姿态传感器9a、9b、9c进行。在此,作为姿态传感器9a、9b、9c,也使用压力传感器片9a、9b、9c。
图17是第三实施方式的移动体100的结构,图18表示搭乘姿态分析和权重的学习处理的流程。
图17的移动体100的结构具备个人计算机11、搭乘姿态判定部120、权重决定部121、操作意图判定部122、旋转意图判定部123、左右旋转控制决定部104、前进后退控制决定部101、电压值变换部105。前进后退控制决定部101接受来自2个脚开关8a、8b的接通切断输出信号,变换成左右两轮驱动用电动机用电压值之后,向电压值变换部105输出。搭乘姿态判定部120被输入来自压力传感器片9a、9b、9c的输出信息,基于该输出信息进行搭乘姿态的判定,并将其决定结果的信息向权重决定部121输出。权重决定部121基于来自前进后退控制决定部101的前进后退控制决定信息,进行权重决定,并将其决定结果的信息向操作意图判定部122输出。在权重决定部121连接有预先记录了权重信息的权重信息存储部174,基于权重信息存储部174存储的权重信息,进行权重决定。操作意图判定部122基于来自权重决定部121的信息,进行操作意图判定,并将其判定的信息向旋转意图判定部123输出。旋转意图判定部123基于来自操作意图判定部122的信息,进行旋转意图判定,并将其判定的信息向左右旋转控制决定部104输出。左右旋转控制决定部104被输入来自旋转意图判定部123的信息,并将该信息变换成左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值而向电压值变换部105输出。电压值变换部105根据来自前进后退控制决定部101的左右两轮驱动用电动机用电压值和来自左右旋转控制决定部104的左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值,求出用于驱动各个左右轮用电动机15b、15a的电压值而向电动机控制器14输出。
在使用移动体100时,首先,在使用移动体100之前促使搭乘者91进行搭乘,利用搭乘姿态判定部120,预先比较搭乘者91的自然的搭乘姿态下的各传感器9a、9b、9c的输出值与阈值,把握搭乘者91的习惯。
预先设定用于确认搭乘者91是否与靠背2a及座部2b分别接触的就座确认阈值、为了通过旋转意图判定部123准确地算出传感器9a、9b、9c的左右压力差而用于确认传感器9a、9b、9c的输出值是否超过上限值的测定容许阈值。就座确认阈值是不低于靠背2a没有任何接触时的压力值的程度的小值,例如由7×10个压电元件构成且各个压电元件输出1~5这5阶段的压力值时,可以将整体的20%的压电元件表示1以上的值的20设为阈值。而且,座部2b与前面的第一实施方式记载的阈值同样地决定。而且,测定容许阈值例如可以设定为分别形成各压力传感器片9a、9b、9c的全压电元件数的80%的压电元件表示输出值3以上时的值。
促使搭乘者91进行搭乘,利用搭乘姿态判定部120,例如通过后述的扬声器20或未图示的显示装置等促使搭乘者91进行搭乘之后,每隔规定间隔例如5秒钟,确认压力传感器片9a、9b、9c的输出值的变动。就变动而言,通过搭乘姿态判定部120将各压力传感器片9a、9b、9c的输出值与5秒前的输出值进行比较,在其差低于当前输出值的5%的值时,通过搭乘姿态判定部120判定为没有变动的状态。在5秒钟内,通过搭乘姿态判定部120判定为各压力传感器片9a、9b、9c的输出值没有±5%的变动的状态时,通过传感器控制器10算出靠背左右上部的输出总和值及座部输出总和值。在图18的步骤S170中,在通过搭乘姿态判定部120判定为所述测定值均比所述就座确认阈值小时,通过搭乘姿态判定部120判定为搭乘者91既未与靠背2a接触也未与座部2b接触,例如搭乘者91可能以站姿的状态搭乘在搁脚板1上,而进入步骤170B,基于PC11的搭乘姿态判定部120的所述判定处理,在搭乘姿态判定部120的控制下,通过扬声器20向搭乘者91通知使搭乘者91以接触座部2b的姿态搭乘的情况。例如,可以从扬声器20将“请就座于座部”这样的信息向搭乘者91发送。然后,再次返回步骤170。
在步骤170中,在5秒钟内,通过搭乘姿态判定部120检测到各传感器9a、9b、9c的输出值收敛于±5%的变动的状态时,通过搭乘姿态判定部120算出靠背2a与座部2b的输出总和值。在通过搭乘姿态判定部120判定为算出的输出总和值超过了就座确认阈值时,进入步骤S170A,将能够测定的情况从扬声器20向搭乘者91通知。然后,进入步骤S171。作为该步骤S170中的靠背上部就座确认阈值的一例,设定为靠背单侧的全压电元件(7×10个)的20%以上表示1以上的值的情况即14。而且,作为该步骤S170中的座部就座确认阈值的一例,在座部具有20×10个压电元件且压力由1~5这5阶段表示时,可以设定为座部的一半表示2的200。
在步骤170中,在通过各传感器9a、9b、9c连续测定规定次数例如5次的由搭乘姿态判定部120算出的传感器的输出值也未成为就座确认阈值以上时,通知不能测定的情况或进行进一步指定各部位的详细的指示。例如,在通过搭乘姿态判定部120判定为座部2b小于就座确认阈值时,基于其信息,在搭乘姿态判定部120的控制下,从扬声器20向搭乘者91如“请较深地将体重托付于座部”那样发出通知,促使搭乘者91以接触至靠背附近的方式就座。而且,在通过搭乘姿态判定部120判定为靠背2a小于就座确认阈值时,基于其信息,在搭乘姿态判定部120的控制下,从扬声器20向搭乘者91如“请再稍微使后背倚靠着就座”那样进行通知,促使搭乘者91以倚靠于靠背的方式就座。这样,在搭乘姿态判定部120中,保持种类不同的多个输出声音数据,根据搭乘姿态的确认结果,选择与其结果对应的输出声音数据,并进行控制而通过扬声器20输出。在步骤S171中,通过搭乘姿态判定部120判定靠背左右上部的输出总和值及座部输出总和值这两者是否均大于测定容许阈值。作为靠背左右上部的能够测定阈值(表示测定上限的阈值)的一例,可以将各压电元件(例如,单侧7×10个)的超过80%的压电元件表示压力值3以上的210设定为各自的阈值。而且,作为座部的能够测定阈值的一例,可以将20×10个压电元件的80%表示3以上的480设定为阈值。
在步骤S171中,在通过搭乘姿态判定部120判定为靠背左右上部的输出总和值及座部输出总和值这两者均大于测定容许阈值时,进入步骤S171A,存在搭乘者91的体重超过恒定值或体型过大而无法进行正确的测定的可能性,在搭乘姿态判定部120的控制下,将不能测定的情况从扬声器20向搭乘者91通知。例如可以从扬声器20发送“十分抱歉,无法进行正确的操作”这样的信息。然后,结束这一连串的搭乘姿态分析和权重的学习处理。
另外,在步骤S171中,在通过搭乘姿态判定部120判定为来自靠背2a及座部2b中的任一者的传感器9a、9b、9c的靠背左右上部总和值和座部总和值处于就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S172。
接下来,在步骤S172及S173中,利用权重决定部121,基于权重信息存储部174存储的权重信息,设定(决定)各个传感器9a、9b、9c的权重。即,在通过搭乘姿态判定部120判定为仅靠背2a及座部2b中的任一者的传感器的输出值(靠背左右上部总和值或座部总和值)处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,将对应的传感器的权重设为1,将所述范围外的传感器的权重设为零(步骤S172、S173)。
具体而言,首先,在步骤S172中,通过权重决定部121判定靠背2a的传感器9a、9b的靠背左右上部总和值是否处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围。在通过权重决定部121判定为靠背2a的传感器9a、9b的靠背左右上部总和值处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S173。在通过权重决定部121判定为靠背2a的传感器9a、9b的靠背左右上部总和值未处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S172A,通过权重决定部121,将靠背2a的传感器9a、9b的权重设为零,将座部2b的传感器9c的权重设为1。然后,结束这一连串的搭乘姿态分析和权重的学习处理。
在步骤S173中,通过权重决定部121判定座部2b的传感器9c的座部总和值是否处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围。在通过权重决定部121判定为座部2b的传感器9c的座部总和值未处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S173A,通过权重决定部121,将座部2b的传感器9c的权重设为零,将靠背2a的传感器9a、9b的权重设为1。然后,结束这一连串的搭乘姿态分析和权重的学习处理。
在步骤S173中,在通过权重决定部121判定为座部2b的传感器9c的座部总和值处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S173B。即,在通过权重决定部121判定为哪个传感器9a、9b、9c的无论是靠背左右上部总和值还是座部总和值均处于所述的范围时,从步骤S172经由步骤S173而进入步骤S173B,以使用对应的全部传感器9a、9b、9c能够判定操作的意图或左右旋转的意图的方式通过权重决定部121来设定权重(步骤S173B)。例如可以直接将全部的传感器权重设定为1,但在通过权重决定部121判定为靠背2a与座部2b的压力总和值的绝对值存在较大区别例如存在5倍以上区别时,若将权重设为1,则总和值大的部位作为判定基准而引起支配性的问题,因此可以通过权重决定部121,(作为传感器输出值的比率的一例)而将各传感器输出值的倒数设为权重。而且,所述的总和值的大的差会引起与各个传感器9a、9b、9c接触的面积较大的不同,因此为了在传感器9a、9b、9c的整个面积上进行正规化,可以通过权重决定部121,将面积的倒数设为权重。然后,结束这一连串的搭乘姿态分析和权重的学习处理。
在图3所示的虚线围成的3个部位上设定的压力传感器片9a、9b、9c的各压电元件的输出经由传感器控制器10向计算机11输入,利用搭乘姿态判定部120和接触位置依赖型的操作意图判定部122等,进行搭乘者91的姿态分析和基于此的左右旋转操作的意图推定,并利用左右变化量比较型的旋转意图判定部123,进行使移动体100向左右哪一方旋转的意图的推定。
意图判定的处理的流程如图19所示。
在步骤S150中,各压电元件的压力值按照压力传感器片9a、9b、9c由传感器控制器10算出总和值,而且,座部右侧压力总和值、座部左侧压力总和值由传感器控制器10算出。
接下来,在步骤S151中,操作意图判定部122判定将从传感器控制器10输出的靠背右上压力总和值与靠背左上压力总和值相加、并将相加后的靠背压力总和值与座部压力总和值再相加所得到的值是否超过就座确认阈值。
仅在通过操作意图判定部122判定为靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值超过就座确认阈值时,操作意图判定部122判定为操作的意图存在,进入步骤S180。
在通过操作意图判定部122判定为靠背压力总和值与座部压力总和值的总和值为就座确认阈值以下时,操作意图判定部122判定为操作的意图不存在,中止判定处理及其后的控制处理,移动体100继续当前动作。
在此,所述意图判定的条件根据是否超过预先设定的就座确认阈值通过操作意图判定部122进行了判定,但也可以分别设定对于靠背右上压力总和值、靠背左上压力总和值、座部右侧压力总和值、座部左侧压力总和值的就座确认阈值,在通过操作意图判定部122判定为处于左右对称的位置的就座确认阈值均超过了就座确认阈值时,操作意图判定部122判定为操作的意图存在。此时,仅在搭乘者91相对于座位3不会极端地向右侧或左侧偏斜而搭乘在中央时,通过操作意图判定部122判定为存在操作的意图,因此能够提供一种更安全的移动体100及其控制方法。
另外,所述阈值可以预先将多个人搭乘时的压力值的最低值固定为基准来使用,也可以设定为从权重学习时测定的各个传感器输出值的最低值减去一定值而得到的阈值。
接下来,在步骤S180中,在旋转意图判定部123中,将靠背右上压力总和值、靠背左上压力总和值、座部右侧压力总和值、座部左侧压力总和值分别与基于权重信息存储部174存储的权重信息而由所述权重决定部121决定的权重相乘所得到的值设定为各个传感器值。
接下来,在步骤S181中,使用所述传感器值,通过旋转意图判定部123分别算出靠背左右传感器值之差及座部左右的传感器值之差。
接下来,在步骤S182中,通过旋转意图判定部123判定各个差的总和值是否超过了预先设定的左右旋转意图判定阈值。
在通过旋转意图判定部123判定为各个差的总和值超过了预先设定的左右旋转意图判定阈值时,旋转意图判定部123判定为旋转的意图存在,进入步骤S183。
在通过旋转意图判定部123判定为各个差的总和值为预先设定的左右旋转意图判定阈值以下时,旋转意图判定部123判定为旋转的意图不存在,中止判定处理及其后的控制处理,移动体100继续当前动作(维持当前状态)。
在该步骤S182中,在通过旋转意图判定部123判定为各个差的总和值为正值且超过了左右旋转意图判定阈值时,通过旋转意图判定部123判定为右转弯,在通过旋转意图判定部123判定为各个差的总和值为负值且成为左右旋转意图判定阈值以下时,通过旋转意图判定部123判定为左转弯。
该步骤S182的左右旋转控制决定部104的处理、接下来的步骤S183的电压变换部105的处理与第一实施方式的步骤S153的处理及步骤S154的处理同样地进行,分别驱动各电动机15b、15a。
即,利用左右旋转控制决定部104,通过所述的步骤S182的处理,若决定旋转方向为左或右,则电压加法运算值唯一决定,例如,按照图8的表,若决定为右旋转,则将右轮用电动机15a加上-0.5V,将左轮用电动机15b加上+0.5V。接下来,在同一步骤S183中,电压值变换部105将通过前进后退控制决定部101算出的左右驱动轮6a、6b的各电压值加上利用左右旋转控制决定部104算出的左右各自的电压加法运算值所得到的值设为左右各自的电动机驱动用的电压值,并利用电动机控制器14内的速度变换部106转换成旋转速度,使各自的左右轮用电动机15b、15a进行驱动。根据该第三实施方式的结构,能够提供一种即使在有意地进行操作以外的其他的动作而引起较大的姿态变化时,也不会发生移动体100错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体100或搭乘型移动体的控制方法。而且,就搭乘者91的移动中的搭乘姿态而言,在座部2b的传感器9c的输出值极端小时,存在搭乘者91未就座于座部2b而以站姿或仅依靠靠背2a的不稳定的姿态进行搭乘的可能性,因此通过扬声器20以就座于座部2b那样进行通知,从而能够提供一种不仅操作的意图的判定精度提高而且没有事故的安全的搭乘型移动体100及搭乘型移动体的控制方法。
(第四实施方式)
以下的本发明的第四实施方式的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法中,说明在第二实施方式中追加配置向搭乘者91的通知机构例如扬声器20的实施方式。
图20及图21是本发明的第四实施方式的移动体100的外观图及硬件结构的框图。硬件结构除了在第三实施方式中说明的图15及图16的外观图及硬件结构图的靠背2a的中央下部追加配置压力传感器片9d以外,与图15及图16相同。压力传感器片9d的位置与第二实施方式的图5相同。
本第四实施方式为了即使在搭乘者91的就座的体型或习惯不同时,也能够高精度地判定第二实施方式的压力传感器片9a、9b、9c、9d的操作的意图,而预先分析搭乘者91的搭乘姿态,根据分析结果,通过权重决定部131来决定最适合于搭乘者91的各压力传感器片9a、9b、9c、9d的权重。
图22表示处理结构图,图23表示搭乘姿态分析和权重决定的流程。
图22的移动体100的结构中,个人计算机11具备搭乘姿态判定部130、权重决定部131、操作意图判定部132、旋转意图判定部133、左右旋转控制决定部104、前进后退控制决定部101、电压值变换部105。前进后退控制决定部101接受来自2个脚开关8a、8b的接通切断输出信号,在变换为左右两轮驱动用电动机用电压值之后,向电压值变换部105输出。搭乘姿态判定部130被输入来自压力传感器片9a、9b、9c、9d的输出信息,基于该输出信息进行搭乘姿态的判定,并将其决定结果的信息向权重决定部131输出。权重决定部131基于来自前进后退控制决定部101的前进后退控制决定信息,进行权重决定,并将其决定结果的信息向操作意图判定部132输出。在权重决定部131上连接有预先记录权重信息的权重信息存储部197,基于权重信息存储部197存储的权重信息,进行权重决定。操作意图判定部132基于来自权重决定部131的信息,进行操作意图判定,并将其判定的信息向旋转意图判定部133输出。旋转意图判定部133基于来自操作意图判定部132的信息和来自压力传感器片9a、9b、9c的输出信息,进行旋转意图判定,并将其判定的信息向左右旋转控制决定部104输出。左右旋转控制决定部104被输入来自旋转意图判定部133的信息,并将该信息变换成左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值而向电压值变换部105输出。电压值变换部105根据来自前进后退控制决定部101的左右两轮驱动用电动机用电压值和来自左右旋转控制决定部104的左右两轮驱动用电动机用电压加法运算值,求出用于驱动各个左右轮用电动机15b、15a的电压值而向电动机控制器14输出。
以下,基于图23,说明搭乘姿态分析和权重决定的处理的流程。
首先,在步骤S190中,利用搭乘姿态判定部130,在使用移动体100之前,预先比较搭乘者91搭乘时的各压力传感器片9a、9b、9c、9d的输出值。在靠背2a及座部2b中,在搭乘姿态判定部130预先设定用于确认搭乘者91与靠背2a或座部2b是否接触的就座确认阈值、及用于确认是否超过用于测定压力传感器片9a、9b、9c、9d的操作的意图及左右旋转的意图的容许值的测定容许阈值。靠背中央下部的就座确认阈值与第二实施方式相同,座部就座确认阈值与第三实施方式相同。靠背中央下部及座部的测定容许阈值与第三实施方式同样地,例如可以设定为分别形成各压力传感器片9c、9d的全压电元件数的80%的压电元件表示输出值3以上时的值。
与第三实施方式同样地,例如,通过后述的扬声器20或未图示的显示装置等促使搭乘者91进行搭乘,利用搭乘姿态判定部130,在促使搭乘之后,每隔规定间隔例如5秒钟,确认压力传感器片9a、9b、9c、9d的输出值的变动。就变动而言,通过搭乘姿态判定部120将各压力传感器片9a、9b、9c、9d的输出值与5秒前的输出值进行比较,在其差低于当前输出值的5%的值时,通过搭乘姿态判定部120判定为没有变动的状态。在5秒钟内,通过搭乘姿态判定部120判定为各压力传感器片9a、9b、9c的输出值没有±5%的变动的状态时,通过传感器控制器10算出靠背左右上部的输出总和值及座部输出总和值。
并且,在该步骤S190中,通过搭乘姿态判定部130判定座部传感器9c的输出总和值是否超过就座确认阈值。在通过搭乘姿态判定部130判定为座部传感器9c的输出总和值为就座确认阈值以下时,存在例如搭乘者91在乘降时等未就座而仅将体重倚靠于靠背2a、或搭乘者91以站姿搭乘的可能性,进入步骤S190A,搭乘姿态判定部130进行通知,为了安全而使搭乘者91就座于座部2b。例如,可以从扬声器20将“请就座于座部”这样的信息向搭乘者91发送。然后,再次返回步骤190。
在步骤S190中,通过搭乘姿态判定部130判定为座部传感器9c的输出总和值超过就座确认阈值时,进入步骤S191。
在步骤S191中,通过搭乘姿态判定部130分别判定靠背左右上部的输出总和值及靠背中央下部的输出总和值是否均超过所述就座确认阈值。在靠背左右上部的输出总和值及靠背中央下部的输出总和值均为所述就座确认阈值以下时,进入步骤S191A,搭乘姿态判定部130判定为具有未与靠背接触而例如保持站姿的状态或使身体向前较大弯曲地搭乘的可能性,以该信息为基础,在搭乘姿态判定部130的控制下,从扬声器20向搭乘者91发出通知,为了安全而使搭乘者91以与靠背接触的姿态搭乘。例如,可以从扬声器20发送“请较深地将就座于座部”或“请较深地就座至腰与靠背接触为止”这样的信息。然后,再次返回步骤S190。
在步骤S192中,通过搭乘姿态判定部130判定靠背左右上部的输出总和值和座部输出总和值这两者是否均大于测定容许阈值。在通过搭乘姿态判定部130判定为靠背左右上部的输出总和值和座部输出总和值这两者均大于测定容许阈值时,进入步骤S192A,存在搭乘者91的体重超过一定值或体型过大而无法进行正确测定的可能性,将不能测定的情况向搭乘者91通知。例如可以从扬声器20发送“十分抱歉,无法进行正确的操作”这样的信息(步骤S192)。然后,结束这一连串的搭乘姿态分析和权重决定的处理。
在步骤S192中,靠背左右上部的压力传感器片9a、9b的输出总和值及靠背中央下部的压力传感器片9d的输出总和值中的任一者处于就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围,而且,通过搭乘姿态判定部130判定为座部传感器输出在就座确认阈值以上时,进入步骤S193。
在步骤S193中,各传感器9a、9b、9c、9d的输出值向权重决定部131输入,并将传感器9a、9b、9c、9d的输出值保存于权重决定部131的存储部196。
接下来,在步骤S194及S195中,利用权重决定部131,基于存储部196保存的传感器9a、9b、9c、9d的输出值和权重信息存储部174存储的权重信息,设定(决定)各个传感器9a、9b、9c、9d的权重。例如,可以将在就座确认阈值与测定容许阈值之间具有输出值的传感器的权重设为1,将除此以外的输出值的传感器的权重设为零。
具体而言,首先,在步骤S194中,通过权重决定部131来判定靠背2a的传感器9a、9b的靠背左右上部总和值是否处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围。在通过权重决定部131判定为靠背2a的传感器9a、9b的靠背左右上部总和值处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S195。在通过权重决定部131判定为靠背2a的传感器9a、9b的靠背左右上部总和值未处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S194A,通过权重决定部131,将靠背2a的传感器9a、9b的权重设为零,将座部2b的传感器9c的权重设为1。然后,结束这一连串的搭乘姿态分析和权重决定的处理。
在步骤S195中,通过权重决定部131判定座部2b的传感器9c的座部总和值是否处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围。在通过权重决定部131判定为座部2b的传感器9c的座部总和值未处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S195A,通过权重决定部131,将座部2b的传感器9c的权重设为零,将靠背2a的传感器9a、9b的权重设为1。然后,结束这一连串的搭乘姿态分析和权重决定的处理。
在步骤S195中,在通过权重决定部131判定为座部2b的传感器9c的座部总和值处于所述的就座确认阈值与测定容许阈值之间的范围时,进入步骤S195B。
在步骤S195B中,在通过权重决定部131判定为靠背左右上部传感器的输出值(靠背左右上部的输出总和值)和座部传感器输出值(座部输出总和值)这两者均处于所述的范围的情况下,与第三实施方式同样地,例如可以直接将全部的传感器权重设定为1,或者为了利用各传感器的整个面积进行正规化也可以将面积的倒数设为权重。而且,还可以将各传感器输出值的倒数设为权重。
需要说明的是,决定的权重和各传感器的输出总和值保存在权重决定部131的存储部196中。
接下来,在实际使用移动体100时,首先,前进用脚开关8a或后退用脚开关8b的接通切断输出信号以第一实施方式中所述的规格执行。在图3所示的虚线围成的3个部位上设定的压力传感器片9a、9b、9c的各压电元件的输出经由传感器控制器10向个人计算机11输入,利用接触位置依赖型的操作意图判定部132,进行搭乘者91的姿态分析和基于此的左右旋转操作的意图推定,并利用左右变化量比较型的旋转意图判定部133,进行使移动体100向左右哪一方旋转的意图的推定。
此时的详细的意图判定流程在图24中记载。
首先,在步骤S150中,压力传感器片9a、9b、9c、9d的各压电元件的压力值按照压力传感器片9a、9b、9c、9d由传感器控制器10算出总和值,而且,座部右侧压力总和值、座部左侧压力总和值由传感器控制器10算出。
接下来,在步骤S200中,在操作意图判定部132中,可以使用预先设定的就座确认阈值,但也可以以所述权重决定部131的存储部196中存储的各传感器9a、9b、9c、9d的输出总和值为基础而对各就座确认阈值进行再设定。该就座确认阈值如第一实施方式中记载那样,应设定为不低于搭乘者91搭乘于移动体100然后采取想要进行操作的姿态时的作用于靠背2a和座部2b的压力总和值,另一方面,也应考虑设定为即使在搭乘者91就座且在各自的搭乘姿态的习惯的范围内使姿态变动的情况下也不超过变动的值这样的值。例如在经验上,设定为权重决定部131的存储部196存储的各传感器输出值的一半的值的情况比较妥当。
接下来,在步骤S201中,通过操作意图判定部132判定靠背中央下部传感器输出总和值或靠背左右上部的传感器输出总和值中的任一方或两方和座部输出总和值是否超过再设定的各自的就座确认阈值。在通过操作意图判定部132判定为靠背中央下部传感器输出总和值或靠背左右上部的传感器输出总和值中的任一方或两方和座部输出总和值均超过各自的就座确认阈值时,操作意图判定部132判定为操作的意图存在,进入步骤S202。在通过操作意图判定部132判定为不满足所述的条件时,操作意图判定部132判定为操作的意图不存在,中止判定处理及其后的控制处理,移动体100继续当前动作。在所述意图判定的条件中,关于座部2b,使用座部压力总和值进行了判定,但也可以在座部右侧压力总和值、座部左侧压力总和值超过各自的阈值时判定为操作的意图存在,此时,仅在搭乘者91相对于座位3不会极端地向右侧或左侧偏斜而搭乘在中央的情况下,通过操作意图判定部132判定为存在操作的意图,因此能够提供一种更安全的移动体100及其控制方法。
接下来,在步骤S202中,通过旋转意图判定部133,将靠背右上部压力总和值、靠背左上部压力总和值、座部右侧压力总和值、座部左侧压力总和值分别与由所述权重决定部131决定的权重相乘所得到的值设定为各个传感器值。
接下来,在步骤S203中,使用所述传感器值,通过旋转意图判定部13分别算出靠背左右传感器值之差及座部左右的传感器值之差。
接下来,在步骤S204中,在通过旋转意图判定部133判定为靠背左右传感器值之差及座部左右的传感器值之差的总和值超过了预先设定的左右旋转意图判定阈值时,旋转意图判定部133判定为旋转的意图存在,向步骤S183前进。
在通过旋转意图判定部133判定为靠背左右传感器值之差及座部左右的传感器值之差的总和值为预先设定的左右旋转意图判定阈值以下时,旋转意图判定部133判定为旋转的意图不存在,中止判定处理及其后的控制处理,移动体100继续当前动作(维持当前状态)。
在该步骤S204中,在通过旋转意图判定部133判定为所述差为正值且超过了左右旋转意图判定阈值时,通过旋转意图判定部133判定为右转弯,在通过旋转意图判定部133判定为所述差为负值且成为阈值以下时,通过旋转意图判定部133判定为左转弯。
在接下来的步骤S183中,与第一实施方式同样地进行左右旋转控制决定部104的处理及电压变换部105的处理,驱动各电动机15b、15a。
根据该第四实施方式的结构,能够提供一种即使在要进行操作以外的其他的动作而引起大的姿态变化时,也没有移动体100错误地进行左右旋转或移动动作的情况的安全的搭乘型移动体100及搭乘型移动体的控制方法。而且,在根据搭乘姿态而各传感器输出值超过了测定上限阈值时,通过进行将对应的传感器的权重设为零的处理,而将无法反映左右旋转的意图的传感器排除,从而能够提供一种更高精度地反映了旋转的意图的没有误动作的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法。
需要说明的是,本发明并不局限于站姿乘车移动体,也能够适用于通常的座位乘车移动体。
(第五~第八实施方式)
以下,参照附图,对本发明的第五~第八实施方式进行详细说明,在此之前,首先说明关联的现有技术。
本发明的第五~第八实施方式涉及在以大致站姿姿态(中等站姿)乘车的移动体中,搭乘者通过使姿态变化而进行转向的移动支援设备即站姿乘车移动体(a single-seat vehicle with a standing position)、站姿乘车移动体的转弯控制方法、及站姿乘车移动体的转弯控制用程序。
近年来,对于高龄者或残疾人而言,安全且愉快的生活环境的配备不断进展。
例如,在住宅内及公共设施中,无障碍化不断发展。其结果是,高龄者或残疾人自身能够移动的范围扩大。
其中,高龄者或残疾人即使独自也能自如地操作的移动支援设备引起注目。在现有的移动支援设备中,使用手柄或操纵杆来操作设备,但也提出了搭乘者利用搭乘者自身的姿态的变形来操作移动支援设备的技术。而且,与之同时地,在电动轮椅那样使膝部弯曲较大而就座的形状的座位中,坐下或站起的动作对于搭乘者而言成为较大的负担,因此希望一种能够以尽可能接近站立的姿态的状态进行搭乘的形式的移动支援设备。
作为以往的移动支援设备,有通过检测搭乘于移动体的驾驶员的姿态而使驾驶员进行想要实施的动作的移动支援设备(例如,参照专利文献3(日本特开2004-16275号公报))。图45A及图45B表示专利文献3记载的以往的移动体。
在图45A及图45B中,作为移动体的电动轮椅1010使驾驶员D以就座于座位1011的方式搭乘而在地面上行驶,具备设置在座位1011的下部而检测驾驶员D的姿态变化的姿态传感器1020、检测前轮1012的方向的方向传感器1021、检测移动速度的车速传感器1022、变更前轮1012的方向的转向部1023、驱动后轮1013的驱动部1024、对后轮1013进行制动的制动部1025、对各部进行控制的控制部1026。姿态传感器1020检测对应于驾驶员D进行使身体向前后左右方向的任一方倾斜那样的姿态变化而产生的座位1011的变量或物理量。控制部1026基于其检测结果,推定驾驶员D想要实施的动作例如加速、减速、左转弯或右转弯的动作而进行驾驶控制。
然而,根据以往的移动支援设备,在以站姿或接近站姿的状态(大致站姿姿态)搭乘的移动支援设备的情况下,存在难以使其转向这样的课题。
在以往的移动支援设备中,使移动体转向的搭乘者坐在椅子上,搭乘者的大腿与脊椎所成的角度成为大致90度(90度~100度)。而且,搭乘者的体重产生的负载主要作用于尾骨及其周边(臀部),对膝部几乎未作用负载。而且,搭乘者在例如绕尾骨沿着水平方向进行旋转时,尾骨与膝部的水平方向距离大。因此,能够增大绕着以膝部为作用点的旋转轴的力矩,因此搭乘者在将脚部固定于一部位的状态下,以脚掌为支点,并以膝部为作用点而使脚踝在从搭乘者自身观察下向左右弯曲,使小腿向左右摆动地进行动作,由此能够使椅子向横摆方向转动。此时,搭乘者不改变上半身的姿态。
然而,在以大致站姿姿态搭乘的移动支援设备中,与座位姿态的情况的较大区别在于:大腿及小腿所成的角成为大致130度以上(130度~180度)而体重的负载施加于膝部这一点、及尾骨与膝部的水平方向距离短这一点。因此,与坐着的状态相比,不得不减小绕旋转轴的力矩。因此,在以站姿或接近站姿的状态进行搭乘的移动支援设备中,难以使用下半身使椅子(具有座部和靠背(倚靠)部的物品)产生横摆方向的位移而使设备转向。而且,在大致站姿姿态下,与被稳定地保持在脚掌与臀部之间的下半身不同地,上半身的由离心力产生的振摆大,不稳定。因此,需要在确保了上半身的自由度的基础上稳定地保持上半身并使移动支援设备转向的装置。
因此,本发明的第五~第八实施方式鉴于所述现有的课题,目的在于提供一种能够稳定地保持处于大致站姿的搭乘者的姿态,并通过检测该姿态的变化来实现搭乘者的想要实施的转向的站姿乘车移动体、站姿乘车移动体的转弯控制方法、及站姿乘车移动体的转弯控制用程序。
以下,对本发明的第五~第八实施方式的各种形态进行说明。
根据本发明的第一形态,提供一种站姿乘车移动体,通过搭乘者的姿态变形而进行转向,其特征在于,
所述站姿乘车移动体具备以使所述搭乘者在乘车时成为大致站姿的方式设置的座部和靠背部,
所述靠背部具备:配置在与所述搭乘者的躯干能够接触的位置而固定在所述站姿乘车移动体的主体上的固定靠背部;相对于所述站姿乘车移动体的主体以能够移动的方式安装而能够追随所述搭乘者的姿态变形的第一可动靠背部及第二可动靠背部,
所述第一可动靠背部和第二可动靠背部相对于所述固定靠背部成左右对称地配置,
所述站姿乘车移动体还具备:
传感器,其检测所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部的各自的位移;
行驶控制部,其根据由所述传感器分别检测到的所述各个位移而分别算出位移量,基于所述位移量而输出驱动指令,来使所述站姿乘车移动体转弯。
根据本发明的第二形态,提供一种第一形态记载的站姿乘车移动体,其特征在于,所述固定靠背部配置在与所述搭乘者的至少脊椎部或腰椎部能够接触的位置,
所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部配置在与所述搭乘者的左右的肩胛骨分别能够接触的位置。
根据本发明的第三形态,提供一种第一或第二形态记载的站姿乘车移动体,其特征在于,所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部的正面设置在与所述固定靠背部的正面大致同一的平面上,
所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部的各自的位移的主方向是与所述平面垂直的方向。
根据本发明的第四形态,提供一种第一至第三形态中任一形态记载的站姿乘车移动体,其特征在于,所述行驶控制部将所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部的各自的位移分别换算成距离,并根据所述距离的变化量来变更驱动指令。
根据本发明的第五形态,提供一种第一至第四形态中任一形态记载的站姿乘车移动体,其特征在于,所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部分别与所述固定靠背部通过弹性体连结,且相对于所述站姿乘车移动体的主体能够移动。
根据本发明的第六形态,提供一种站姿乘车移动体的转弯控制方法,所述站姿乘车移动体根据搭乘者的姿态变形进行转向,并且,
所述站姿乘车移动体具备以使所述搭乘者在乘车时成为大致站姿的方式设置的座部和靠背部,
所述靠背部具备:配置在与所述搭乘者的躯干能够接触的位置而固定在所述站姿乘车移动体的主体上的固定靠背部;相对于所述站姿乘车移动体的主体以能够移动的方式安装而能够追随所述搭乘者的姿态变形的第一可动靠背部及第二可动靠背部,
所述第一可动靠背部和第二可动靠背部相对于所述固定靠背部成左右对称地配置,
在所述站姿乘车移动体的转弯控制方法中,
通过传感器检测所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部的各自的位移,
通过行驶控制部,根据由所述传感器分别检测到的所述各个位移而分别算出位移量,基于所述位移量而输出驱动指令,来使所述站姿乘车移动体转弯。
根据本发明的第七形态,提供一种站姿乘车移动体的转弯控制用程序,所述站姿乘车移动体根据搭乘者的姿态变形进行转向,并且,
所述站姿乘车移动体具备以使所述搭乘者在乘车时成为大致站姿的方式设置的座部和靠背部,
所述靠背部具备:配置在与所述搭乘者的躯干能够接触的位置而固定在所述站姿乘车移动体的主体上的固定靠背部;相对于所述站姿乘车移动体的主体以能够移动的方式安装而能够追随所述搭乘者的姿态变形的第一可动靠背部及第二可动靠背部,
所述第一可动靠背部和第二可动靠背部相对于所述固定靠背部成左右对称地配置,
在所述站姿乘车移动体的转弯控制用程序中,
用于使计算机作为行驶控制部发挥功能,
该行驶控制部根据由对所述第一可动靠背部和所述第二可动靠背部的各自的位移进行检测的传感器分别检测到的所述各个位移,分别算出位移量,基于所述位移量而输出驱动指令,来使所述站姿乘车移动体转弯。
根据本发明的站姿乘车移动体、站姿乘车移动体的转弯控制方法、及站姿乘车移动体的转弯控制用程序,能够稳定地保持以大致站姿搭乘的搭乘者的姿态,并通过检测搭乘者的姿态的变化来实现搭乘者的想要实施的转向。尤其是由于所述搭乘者的接触而可动靠背部可动,因此搭乘者按压可动靠背部的情况无论是搭乘者自身还是周围的行人都能明确地体会到,从而能够顺畅地进行行驶操作。
以下,对于本发明的第五~第八实施方式,参照附图进行说明。需要说明的是,附图中的参照符号为了与其他的实施方式明确地区别,而全部以一千的编号来表示。
(第五实施方式)
以下,首先说明本发明的第五实施方式的站姿乘车移动体的概略情况,然后,说明其详细情况。
图26A及图26B表示第五实施方式的站姿乘车移动体1100的结构及其利用环境。站姿乘车移动体1100是移动支援设备的一例。
图26A是站姿乘车移动体的立体图。站姿乘车移动体1100是根据搭乘于站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的操作而进行移动的设备。例如,搭乘者1105通过对设置在搭乘者1105的脚部的前进用脚开关1051或后退用脚开关1052进行操作,而能够使站姿乘车移动体1100向前或向后移动。而且,通过对设置在搭乘者1105的背面的靠背部1053进行操作,而能够使站姿乘车移动体1100沿着左右方向进行旋转移动。
搭乘者1105以大致站立的状态(大致站姿姿态(中等站姿))搭乘于站姿乘车移动体1100。在此,大致站立的状态是指大腿与骨盆或脊椎中心线成为大致135度的姿态。以下,将该站立的状态称为“大致站姿”。
图26B表示搭乘者1105搭乘于站姿乘车移动体1100,例如在商业中心内的商品陈列专柜移动时的例子。搭乘者1105使用站姿乘车移动体1100,能够沿着由商品陈列架1060夹着的通路1063行驶或停止。由此,搭乘者1105能够使站姿乘车移动体1100行驶而停止到所希望的商品陈列架1060,用手获取商品陈列架1060的商品1061,或者使站姿乘车移动体1100沿着通路1063行驶,边避开障碍物1062(包括其他的行人)边能够以与人体的步行速度相同程度的速度即5km/小时左右来行进。
图27是表示第五实施方式的具备转弯控制装置的站姿乘车移动体的概略情况的鸟瞰图。
在图26A及图27中,站姿乘车移动体1100大致包括站姿乘车移动体主体部1100B和座位1070。
站姿乘车移动体主体部1100B由车辆基部1160和支承台1103构成。
车辆基部1160具有:车台1107,其包括板状的搁脚板1071,该搁脚板1071具有对搭乘于站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的脚掌进行支承的搁脚板面PS2;多个车轮1106(1106a、1106b、1106c、1106d),它们以能够旋转的方式配置在车台1107的两侧。
支承台1103以从车台1107向上立起的方式固定于座位用支柱1074,并通过座位用支柱1074对座位1070进行支承。
座位1070具有:座部1104,其设置在座位用支柱1074的上部,具有让搭乘者1105就座而对搭乘者1105的臀部和坐骨进行支承的座面PS3;靠背部1053,其设置在座部1104的上部,具有让搭乘者1105倚靠脊背而从搭乘者1105的腰部对脊背进行支承的靠背面PS1。
靠背部1053具备固定靠背部1101和对站姿乘车移动体1100的移动进行操作的可动靠背部(第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b)。详细情况在后面叙述,通过搭乘者1105的左或右的肩胛骨及其周边部对第一可动靠背部1102a或第二可动靠背部1102b进行按压,由此能够进行站姿乘车移动体1100的左或右的转弯运动,从而使第一可动靠背部1102a或第二可动靠背部1102b具有左右转弯的转向功能。需要说明的是,固定靠背部1101也可以设置在座位用支柱1074的上部。
固定靠背部1101被调整成与搭乘者1105的躯干1105f接触。需要说明的是,搭乘者1105的“躯干”1105f是指搭乘者1105的脊椎及其周边部、或腰椎及其周边部,包括这两方或其中一方。
在从正面观察站姿乘车移动体1100时,第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b相对于固定靠背部1101分别配置在左右对称的位置。站姿乘车移动体1100在停止状态或直线行驶状态(也称为“通常状态”)下,第一可动靠背部1102a、第二可动靠背部1102b、固定靠背部1101各自主要与搭乘者1105的右肩胛骨、左肩胛骨及躯干1105f接触的面处于同一平面内。具体而言,第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b分别被调整为与搭乘者1105的右肩胛骨及其周边部(右肩部1105g)、左肩胛骨及其周边部(左肩部1105h)分别接触。需要说明的是,在此,与躯干1105f对比,将“肩胛骨及其周边部”也表现为“体侧”。
移动体主体1100B在其后部配置控制部收纳部1072,且在移动体主体1100B的下部的车台1107上配置蓄电池及电动机收纳部1073。座位1070从移动体主体1100B的下部,经由作为支承台1103的一例的座位用支柱1074,以能够沿着上下方向进行位置调整的方式配置在站姿乘车移动体1100的上部侧。
搁脚板1071固定在移动体主体1100B的下部的前部侧。在移动体主体1100B的下部的车台1107上,例如在其两侧面配置有总计4个分别能够旋转的车轮1106a、1106b、1106c、1106d,通过4个车轮1106a、1106b、1106c、1106d能够使站姿乘车移动体1100进行前后移动及转弯。座位1070的座部1104从移动体主体1100B的下部经由座位用支柱1074配置成能够沿着上下方向进行位置调整,靠背部1053经由与座位用支柱1074连结的一对靠背部用支柱1075而固定配置在座位1070的上方。
如图26A及图27所示,搭乘者1105以将两脚放置于搁脚板1071、使脊背靠在靠背部1053上、使臀部坐在座部1104的座面PS3上、并维持与站姿同等的头部位置的姿态来支承搭乘者1105的身体的状态为“大致站姿姿态”或“大致站立的状态”或“中等站姿的乘车”。此时的搭乘者1105的姿态为“中等站姿”。而且,无论是否向靠背部1053接触,都将搭乘者1105的臀部坐在座部1104的座面PS3上的情况称为“向座部1104的就座”。
靠背部1053能够以使搭乘者1105能够舒适地保持中等站姿且没有头的负载地将头部保持铅垂竖立的方式从搭乘者1105的腰部对脊背进行支承。靠背部1053相对于座部1104的座面PS3及搁脚板1071的搁脚板面PS2,具有能够从搭乘者1105的腰部对脊背进行支承的靠背角度(向后方倾斜约10度的角度)。如此,搭乘者1105在通过中等站姿搭乘于站姿乘车移动体1100的状态下,搭乘者1105相对于前进的方向而向后方倾斜10度的情况对于搭乘者1105而言为自然的姿态,前倾而进行作业的动作或站起动作变得容易。
如前述那样,图26A所示的站姿乘车移动体1100具备:靠背部1053,其具有从搭乘者1105的腰部对脊背进行支承的靠背面;座位1070,其包括座部1104,该座部1104具有对搭乘者1105的臀部和坐骨进行支承的座面。
靠背中心部中央上部的固定靠背部1101是靠背部1053中的对搭乘者1105的脊椎及腰椎的弯曲部进行支承的部分的扁平部分,能够使以中等站姿乘车的搭乘者1105的头部位置稳定。例如,固定靠背部1101是指在靠背部1053的左右宽度方向上中央的约3分之1左右的宽度的部分。
第一及第二可动靠背部1102a及1102b是靠背部1053中的、以配置在靠背中央上部的固定靠背部1101的两侧的方式与固定靠背部1101连结,且对搭乘者1105的脊椎的两侧部分进行支承的部分的上部侧部的扁平部分。第一及第二可动靠背部1102a及1102b分别是指在靠背部1053的左右宽度方向上各为约3分之1左右的宽度的部分。
另外,座部1104在其两侧配置有侧防护件1104g,该侧防护件1104g构成铅垂方向的面,在搭乘者1105以中等站姿乘车时,防止身体位置相对于座部1104向横向偏移的情况。
座位用支柱1074是以从车台1107向铅垂方向的上方立起的方式固定且对座位1070进行支承的支柱。座位用支柱1074具有公知的位置调整机构,将座位1070支承为能够沿着上下方向进行位置调整。座位用支柱1074在其上端固定有一对平行的靠背部用支柱1075。通过这些座位用支柱1074和一对平行的靠背部用支柱1075,将座位1070的座部1104与靠背部1053连结,维持座部1104与靠背部1053所成的角度而对靠背部1053进行支承。
4个车轮1106a、1106b、1106c、1106d中的后轮1106c、1106d以能够正反旋转的方式配置在移动体主体1100B的下部的两侧的后部。后轮1106c、1106d是站姿乘车移动体1100的驱动轮,且左右成对。后轮1106c、1106d的左右的车轴作为驱动装置的一例发挥功能且与后述的各自的电动机1114b、1114a分别连结,通过电动机控制部1113左右独立地控制旋转。
4个车轮1106a、1106b、1106c、1106d中的比后轮1106c、1106d小径的前轮1106a、1106b以正反旋转自如的方式配置在移动体主体1100B的下部的两侧的前部。前轮1106a、1106b是站姿乘车移动体1100的前轮,且左右成对。各前轮1106a、1106b是与通过自位轴承将车轮支承为旋转自如的脚轮同样的结构。左右的前轮1106a、1106b分别通过自位轴承将方向改变为360度中的任意角度,因此能够按照后轮1106c、1106d的驱动而向任何方向行进。
在控制部收纳部1072收纳有后述的由控制用计算机及存储器构成的行驶控制部1110。行驶控制部1110的电动机控制部1113分别独立地驱动控制左右的电动机1114b、1114a,从而使左右的后轮1106c、1106d的车轴正反旋转。具体而言,通过电动机控制部1113,按照搭乘者1105的指示输入来决定站姿乘车移动体1100的前进、后退、左右的转弯、及停止这些动作,并控制作为驱动轮的后轮1106c、1106d的旋转方向(前旋转、后旋转、左右的反向旋转、及旋转停止)和旋转速度。
在移动体主体1100B的下部配置的蓄电池及电动机收纳部1073收纳有供给站姿乘车移动体1100的动作所需的电力的蓄电池(未图示)和与所述的左右的后轮1106c、1106d的车轴分别连结的左右的电动机1114b、1114a。蓄电池向由所述控制部收纳部1072收纳的控制用计算机及存储器、由蓄电池及电动机收纳部1073收纳且使左右的后轮1106c、1106d旋转的左右的电动机1114b、1114a、及下述的操作输入机构分别供给动作所需的电力。
在搁脚板1071的前端部配置有前进用脚开关1051及后退用脚开关1052。所述前进用脚开关1051及后退用脚开关1052是搭乘者1105用于进行站姿乘车移动体1100的操作的操作输入机构(前后行驶控制装置)的例子。在第五实施方式的例子中,前进用脚开关1051及后退用脚开关1052左右成对配置,例如,右侧的前进用脚开关1051是通过开关的踏入而对于电动机的控制部1113输入前进的指示的开关,左侧的后退用脚开关1052是通过开关的踏入而对电动机的控制部1113输入后退的指示的开关。
座位用支柱1074和座部1104为了使搭乘者1105成为大致站姿,而对应于搭乘者1105的从脚到尾骨的高度,使用座位用支柱1074具备的公知的位置调整机构,来决定由座位用支柱1074支承的座位1070的高度。例如,在从青年男子的最大100cm到儿童的50cm之间能够变更座位1070的高度。其结果是,能够以搭乘者1105成为大致站姿的方式调节座位1070的高度。而且,固定靠背部1101也可以使用公知的位置调整机构,以使搭乘者1105以大致站姿的姿态倚靠的方式调整其位置或倾斜角。
需要说明的是,在图27中,靠背部1053的形状如图28A那样表示作为长方体。即,第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b为同一形状且同一大小的长方体,固定靠背部1101为比可动靠背部长的长方体。
然而,如图28B所示,优选设为适合于搭乘者1105的体型且不会妨碍姿态变形那样的形状。图26A的站姿乘车移动体采用图28B的靠背部1053的形状。即,第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b为同一形状、同一大小并将角修圆的长方体。固定靠背部1101在第一可动靠背部1102a与第二可动靠背部1102b之间细,在比第一可动靠背部1102a与第二可动靠背部1102b的间隙靠下方逐渐扩展,变得比第一可动靠背部1102a和第二可动靠背部1102b长。
另外,搭乘者1105的身体的部位的位置关系如图29A所示,靠背部1053与搭乘者1105的部位的位置关系如图29B所示。即,从图29A及图29B明确可知,固定靠背部1101主要与搭乘者1105的腰椎及其周边部以及脊椎及其周边部接触,对搭乘者1105进行保持。第一及第二可动靠背部1102a、1102b分别与搭乘者1105的右肩胛骨及其周边部(右肩部1105g)、左肩胛骨及其周边部(左肩部1105h)接触。
图30A及图30B是图26A的站姿乘车移动体1100的转弯控制装置中的靠背部1053与站姿乘车移动体主体部1100B的连结结构的从上方观察到的概略俯视图。图30A的(1)是表示在站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的未搭乘时(自然状态),后述的作为弹性体的一例的弹簧1108a、1108b为自然长度的转弯控制装置的概略俯视图。图30A的(2)是表示在站姿乘车移动体1100的直行时(通常状态),弹簧1108a、1108b被压缩的状态下的转弯控制装置的概略俯视图。图30A的(3)是站姿乘车移动体1100的转弯时的转弯控制装置的概略俯视图。
如图30A的(1)所示,固定靠背部1101的背面相对于板状的支承部1109被固定。而且,支承部1109被固定在座位用支柱1074的上部。由于座位用支柱1074与车台1107成为一体,因此固定靠背部1101与车台1107(未图示)成为一体。需要说明的是,支承部1109也可以固定在座位用支柱1074的侧面。
在第一及第二可动靠背部1102a及1102b的背面上分别连结有作为弹性体的一例的各1个第一及第二弹簧1108a及1108b的一端。而且,第一及第二弹簧1108a及1108b的另一端分别与和固定靠背部1101一体的板形状的支承部1109连结。因此,固定靠背部1101被固定成相对于支承部1109不能移动,而第一及第二可动靠背部1102a及1102b被支承为借助第一及第二弹簧1108a及1108b的伸缩而相对于支承部1109能够移动。这样,能够实现相对于与车台1107一体化并固定在站姿乘车移动体主体部1100b上的固定靠背部1101而处于可动的状态的第一及第二可动靠背部1102a、1102b。所述第一及第二可动靠背部1102a、1102b的可动状态、换言之伸缩的程度(位移)由后述的位移检测传感器1115a及1115b检测,基于检测结果而能发挥转向功能。
图30的(2)表示在图30的(1)的连结结构中,搭乘者1105左右均等地倚靠在转弯控制装置的靠背部1053时的一例。固定靠背部1101以与躯干1105f接触的方式配置,第一及第二可动靠背部1102a、1102b以与体侧(肩)即右肩部1105g和左肩部1105h分别接触的方式配置。固定靠背部1101和第一及第二可动靠背部1102a、1102b优选将它们的正面部设置在大致同一平面上(适合于搭乘者1105的背面)。需要说明的是,“正面部”是指固定靠背部1101及可动靠背部1102a、1102b分别与搭乘者1105的躯干1105f接触的面、以及与肩胛骨部及其周边部(右肩部1105g和左肩部1105h)接触的面。而且,固定靠背部1101与可动靠背部1102a、1102b的正面部所成的面S1定义为以包括固定靠背部1101的正面和可动靠背部1102a、1102b的正面的方式形成的面。正面部所成的面S1并不局限于完全没有弯曲的平面,也包括由搭乘者1105的背面形状的包络线的集合所形成的平缓的曲面。这样,将不仅包括没有弯曲的平面而且包括平缓的曲面的状态称为“大致同一平面”或“同一平面”。
需要说明的是,为了实现这种情况,优选的是,在人体未搭乘于站姿乘车移动体1100而与靠背部1053未发生任何接触的状态(自然状态)下,第一及第二可动靠背部1102a、1102b的正面部比固定靠背部1101的正面部向前方稍突出。该自然状态下的弹簧1108a、1108b通过弹簧1108a、1108b的自然长度能够实施即可。如此,在搭乘者1105的搭乘中,预先始终对弹簧1108a、1108b施加张力。其结果是,搭乘者1105扭转身体时,与将弹簧1108a或1108b从自然长度压缩到小于自然长度的长度的情况相比,预先对弹簧1108a、1108b施加张力的情况需要施加更多的力。因此,能够防止由于搭乘者1105的轻微的姿态变形而进行急剧的转向的情况。例如,在搭乘者1105未想要转向而稍改变姿态时,可以不检测作为转向动作。而且,搭乘者1105在搭乘于站姿乘车移动体1100之后初次倚靠于靠背部1053时,可动靠背部1102a、1102b起到缓冲的作用,由此具有能够使身体顺畅地与固定靠背部1101接触这样的优点。
另外,搭乘于站姿乘车移动体1100的搭乘者1105以躯干1105f的中心轴为旋转轴而使躯干1105f向右旋转,利用搭乘者1105的右肩胛骨及其周边部(右肩部1105g)来按压第一可动靠背部1102a的状态如图30的(3)所示。此时,搭乘者1105的左肩胛骨及其周边部(左肩部1105h)从第二可动靠背部1102b分离,第二可动靠背部1102b侧的弹簧1108b成为伸长至自然长度程度的状态。
图30B的(4)~(6)分别是与图30A的弹簧结构不同的例子。
图30B的(4)是站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的未搭乘时(未载荷时)的弹簧1108c的结构例,是在自然长度下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图。第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b分别通过3根相同的长度和作用力的弹簧1108c支承在板状的支承部1109A上。由此,作为自然状态的实现方法,直接利用弹簧1108c的自然长度,在自然长度的多个弹簧1108c平衡的状态下,将第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b与固定靠背部1101连结。
相对于此,如图30B的(5)所示,可以考虑将压缩的弹簧1108d与伸长的弹簧1108e组合而获得平衡的方法。即,图30B的(5)是站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的未搭乘时(未载荷时)的弹簧1108d、1108e的结构例,是在有张力下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图。第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b分别通过3根弹簧1108d、1108e、1108d而支承在板状的支承部1109B上。3根弹簧1108d、1108e、1108d中的正中间的1根弹簧1108e为伸长的状态,相对于此,隔着弹簧1108e配置在两侧的2根弹簧1108d安装于支承部1109B的突起1109Bp而成为压缩的状态。由此,在伸长状态的1根弹簧1108e与压缩状态的2根弹簧1108d平衡的状态下,将第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b与固定靠背部1101连结。
图30B的(6)与图30的(5)同样地,是将压缩的弹簧1108g与伸长的弹簧1108f组合而获得平衡的另一方法。图30B的(6)是站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的未搭乘时(未载荷时)的弹簧1108f、1108g、1108f的结构例,是在有张力下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图。第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b分别通过3根弹簧1108f、1108g、1108f而支承在板状的支承部1109A上。3根弹簧1108f、1108g、1108f中的正中间的1根弹簧1108g安装于支承部1109C的突起1109Cp而为压缩的状态,相对于此隔着弹簧1108g配置在两侧的2根弹簧1108f成为伸长的状态。由此,在压缩状态的1根弹簧1108g与伸长状态的2根弹簧1108f平衡的状态下,将第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b与固定靠背部1101连结。
如图30B的(5)及(6)那样,在弹簧具有张力的状态下获得平衡的可动靠背部1102a、1102b中,与图30的(4)那样均匀地使弹簧以自然长度平衡的可动靠背部1102a、1102b相比,能够增大阻力而容易使面稳定,能够防止紧急的转向或姿态走样的情况。
另外,相对于可动靠背部1102a、1102b中的一个,至少具有4个弹簧,这样的话,能够减轻可动靠背部1102a、1102b的上下、左右的振摆,提高面稳定性。而且,若使用难以弯曲的弹簧,则相对于可动靠背部1102a、1102b中的一个,可以利用1个弹簧进行支承。
接下来,图31A表示本发明的第五实施方式的变形例。这里,相对于直接固定在座位用支柱1074的上部的固定靠背部1101,2个可动靠背部即第一及第二可动靠背部1102a、1102b与支承部1109D成为一体而能够移动地配置。图31A的(1)表示未搭乘时(弹簧为自然长度的状态)。图31A的(2)表示直行时(通常行驶时)(弹簧为伸长状态)。图31A的(3)表示转弯时(弹簧为伸长状态和压缩状态)。
具体而言,如图31A的(1)所示,弹簧1108i及1108j将固定靠背部1101与支承部1109D的中央部连结。而且,第一及第二可动靠背部1102a及1102b与支承部1109D成为一体这一点不同。即,第一及第二可动靠背部1102a及1102b固定在支承部1109D的左右端部,与支承部1109D成为一体而能够移动。因此,第一及第二可动靠背部1102a、1102b和支承部1109D经由弹簧1108i及1108j以可移动的方式与固定靠背部1101连结。固定靠背部1101固定在座位用支柱1074的上部。
需要说明的是,此时,如图31A的(2)所示,在搭乘者1105的躯干1105f与固定靠背部1101接触的状态下,只要固定靠背部1101和第一及第二可动靠背部1102a、1102b的正面部成为大致同一平面S2即可。例如,在搭乘者1105倚靠于固定靠背部1101时,对第一及第二可动靠背部1102a、1102b进行支承的弹簧1108i及1108j成为从它们的自然长度分别稍伸长的状态即可。如此,在搭乘者1105使躯干1105f与固定靠背部1101接触的瞬间、或反之搭乘者1105使躯干1105f从固定靠背部1101离开的瞬间、或搭乘者1105扭转身体的期间,能够维持第一及第二可动靠背部1102a、1102b这两方与搭乘者1105接触的状态。
如此,第一及第二可动靠背部1102a、1102b经由弹簧1108i及1108j而与固定靠背部1101连结。因此,第一及第二可动靠背部1102a、1102b具有这些弹簧1108i及1108j的伸缩产生的复位力。例如图31A的(3)所示,在搭乘者1105以使右肩胛骨(右肩部1105g)向后方移动而使身体向右扭转的方式对姿态进行变形时,处于转弯侧的搭乘者1105的右肩胛骨部(右肩部1105g)使第一可动靠背部1102a侧的弹簧1108i较大地伸长,从而产生从较大地伸长的状态向原来的稍伸长的状态返回的复位力。搭乘者1105利用右肩胛骨部(右肩部1105g)来承受该复位力的反力,因此搭乘者1105能够适度地承受该反力并稳定地维持其姿态。此时,处于转弯侧的相反侧的搭乘者1105的左肩胛骨部(右肩部1105h)向前方移动,第二可动靠背部1102b侧的弹簧1108j从原来的稍伸长的状态变化为压缩的状态,从而产生要返回原来的状态的复位力。
图31B表示又一变形例的自然状态的弹簧的结构。图31B的(4)表示未搭乘时(未载荷时的弹簧在自然长度下平衡的状态)。图31B的(5)表示未搭乘时(未载荷时的弹簧在有张力下平衡的状态)。图31B的(6)表示未搭乘时(未载荷时的弹簧在有张力下平衡的状态)。
图31B的(4)表示该另一变形例的自然状态的弹簧的结构。图31B的(4)是站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的未搭乘时(未载荷时)的弹簧1108k的结构例,是在自然长度下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图。固定靠背部1101通过3根相同的长度和作用力的弹簧1108k而支承在板状的支承部1109D的中央部。第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b固定在支承部1109D的左右的端部。由此,作为所述自然状态的实现方法,直接利用弹簧1108k的自然长度,在自然长度的多个弹簧1108k平衡的状态下,将第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b与固定靠背部1101连结。
相对于此,如图31B的(5)所示,可以考虑将压缩的弹簧1108m与伸长的弹簧1108n组合而获得平衡的方法。即,图31B的(5)是站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的未搭乘时(未载荷时)的弹簧1108m、1108n、1108m的结构例,是在有张力下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图。固定靠背部1101通过3根弹簧1108m、1108n、1108m而支承在板状的支承部1109F的中央部。3根弹簧1108m、1108n、1108m中的正中间的1根弹簧1108n为伸长的状态,相对于此,隔着弹簧1108n配置在两侧的2根弹簧1108m安装于支承部1109F的突起1109Fp而成为压缩的状态。第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b固定在支承部1109F的左右的端部。由此,在伸长状态的1根弹簧1108n与压缩状态的2根弹簧1108m平衡的状态下,将第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b与固定靠背部1101连结。
图31B的(6)与图31的(5)同样地是将压缩的弹簧1108q与伸长的弹簧1108p组合而获得平衡的另一方法。图31B的(6)是站姿乘车移动体1100的搭乘者1105的未搭乘时(未载荷时)的弹簧1108p、1108q、1108p的结构例,是在有张力下平衡的状态的转弯控制装置的概略俯视图。固定靠背部1101通过3根弹簧1108p、1108q、1108p而支承在板状的支承部1109G。3根弹簧1108p、1108q、1108p中的正中间的1根弹簧1108q安装于支承部1109G的突起1109Gp而成为压缩的状态,相对于此,隔着弹簧1108q配置在两侧的2根弹簧1108p成为伸长的状态。第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b固定在支承部1109G的左右的端部。由此,在压缩状态的1根弹簧1108q与伸长状态的2根弹簧1108p平衡的状态下,将第一可动靠背部1102a及第二可动靠背部1102b与固定靠背部1101连结。
图32A及图32B是表示站姿乘车移动体1100转弯时的动作的附图。
图32A及图32B分别表示通过搭乘者1105将身体向右或左扭转而站姿乘车移动体1100进行右转弯或左转弯的状态(称为“转弯状态”)。这种情况下,搭乘者1105在就座于座部1104的状态下,使用上半身进行扭转身体的动作。当搭乘者1105使上半身的姿态变化而扭转身体时,第一及第二可动靠背部1102a、1102b追随者搭乘者1105的上半身而从通常状态进行位移。其位移量例如可以通过利用位移检测传感器1115a及1115b计测以固定靠背部1101为基准时的第一及第二可动靠背部1102a、1102b的距离或旋转角来进行检测。通过行驶控制部1110将由位移检测传感器1115a及1115b检测到的位移量向后轮1106c、1106d的旋转量变换,由此能够控制站姿乘车移动体1100的转弯量及转弯方向。
在就座于座部1104的状态下,搭乘者1105与座部1104接触。该搭乘者1105与座部1104接触的点为座部支点1121。例如,搭乘者1105与座部1104不是以点而是以面进行接触,因此将搭乘者1105的重心位置设为座部支点1121。需要说明的是,由于座部1104具备压力传感器,从而能够根据搭乘者1105的重量产生的压力分布来取得重心位置。
即使在搭乘者1105进行扭转身体的动作的情况下,由于扭转身体的动作是搭乘者1105的上半身的移动,因此与搭乘者1105的腰部相接的座部支点1121的位置不会发生显著变化。优选将摩擦系数大的材质设为座部1104,以免由于对站姿乘车移动体1100的冲击等而使搭乘者1105意外地在座面PS3上发生横滑。
另外,同时,搭乘者1105的躯干1105f与固定靠背部1101接触。因此,搭乘者1105的从躯干1105f到座部支点1121的部位被稳定地保持。
另一方面,为了使站姿乘车移动体1100进行转弯行驶,而搭乘者1105需要与2个第一及第二可动靠背部1102a及1102b中的至少一方接触。右肩胛骨及其周边部(右肩部1105g)与第一可动靠背部1102a的接点为右肩接点1122a。左肩胛骨及其周边部(左肩部1105h)与第二可动靠背部1102b的接点为左肩接点1122b。搭乘者1105不是以点而是以面与第一及第二可动靠背部1102a及1102b进行接触。由此,搭乘者1105因倚靠于第一及第二可动靠背部1102a及1102b而产生的压力的压力分布的重心为右肩接点1122a及左肩接点1122b。需要说明的是,有时不对右肩接点1122a、左肩接点1122b加以区别而称为肩接点1122。
右肩接点1122a或左肩接点1122b在从旋转轴的上方观察的状态下,是搭乘者1105的背面整体中的距座部支点1121或躯干1105f最远的部位之一。
因此,在以座部支点1121为支点(或以躯干1105f的整体为支轴)而扭转身体时,右肩接点1122a或左肩接点1122b是位移最大的部位,因此是能够最有效地产生转矩的作用点。即,表示的是第一及第二可动靠背部1102a及1102b以与搭乘者1105的肩即右肩部1105g和左肩部1105h接触的方式配置,由此,在使姿态变化的点上极具效率的结构。即,对于搭乘者1105而言,扭转身体而对第一及第二可动靠背部1102a进行按压操作的情况最容易得到操作的体感性。
需要说明的是,“操作的体感性”是指,例如与人在步行中向右转弯时不知不觉地稍向右扭转身体的动作同样地,搭乘者(操作者)1105搭乘于站姿乘车移动体1100,通过使身体例如向右扭转,而能够实现使站姿乘车移动体1100进行右转弯的转向的操作性。即,该扭转动作不会对搭乘者1105的身体或姿态造成强迫或负担,对于人体而言是能够极其自然地实现的操作。而且,该“操作的体感性”也包括搭乘者1105能够识别站姿乘车移动体1100按照搭乘者1105的意图进行动作的情况的状态。
图33是表示第五实施方式的控制部收纳部1072内的由控制用计算机及存储器构成的行驶控制部1110的结构的概略的图。
如图33所示,行驶控制部1110具备位移运算部1111、信号处理部1112、电动机控制部1113。
第一及第二可动靠背部1102a及1102b的位移分别使用位移检测传感器1115a及1115b进行检测。传感器1115a及1115b的输出分别由传感器输出信号Sa、传感器输出信号Sb表示。作为位移的检测机构,可以考虑使用压力传感器或旋转量检测传感器(编码器等)作为位移检测传感器1115a及1115b的例子来检测向第一及第二可动靠背部1102a、1102b施加的压力或旋转量,并根据位移检测传感器1115a及1115b的检测结果,利用位移运算部1111间接地推定或计算第一及第二可动靠背部1102a、1102b的位移量的方法。或者作为另一位移的检测机构,可以考虑使用光学距离传感器作为位移检测传感器1115a及1115b来计测距离,并利用位移运算部1111直接地算出第一及第二可动靠背部1102a、1102b的位移量的方法。
从位移检测传感器1115a及1115b向行驶控制部1110输入传感器输出信号Sa及Sb,电动机驱动指令Ma及Mb向电动机1114a、1114b输出。
具体而言,位移运算部1111接收来自位移检测传感器1115a及1115b的传感器输出信号Sa及Sb。在位移运算部1111中,将传感器输出信号Sa及Sb分别变换成位移量ΔSa及ΔSb,并将位移量ΔSa及ΔSb从位移运算部1111向信号处理部1112输入。信号处理部1112在对于位移量ΔSa及ΔSb进行了数值运算之后,对电动机1114a、1114b将用于操作站姿乘车移动体1100的输出指令信号朝向电动机控制部1113输出。需要说明的是,行驶控制部1110内的各块的输入输出口数具有基于信号的处理的自由度,在此,表示可实现的一例。
以下,进行更具体的说明。
由于搭乘者1105的姿态变化,会产生从右肩接点1122a或左肩接点1122b分别作用于第一及第二可动靠背部1102a、1102b的作用力的不平衡。其结果是,第一及第二可动靠背部1102a及1102b的正面部的相对于固定靠背部1101的正面部的位移量产生差别。所述第一及第二可动靠背部1102a及1102b的物理的位移量分别为Δa、Δb。位移量是带符号的变量,在此,是距离的量纲。将站姿乘车移动体1100的前进方向(站姿乘车移动体1100的正面方向)的位移定义为“正”(+)。
在此,例如,以成为+Δb=-Δa的方式配置第一及第二可动靠背部1102a、1102b。换言之,以作用侧的肩接点的位移量的绝对值|Δa|与其相反侧的肩接点的位移量的绝对值|Δb|成为相同的方式配置第一及第二可动靠背部1102a、1102b。通过如此配置,相对于搭乘者1105想要作用的肩接点(将其称为“作用侧的肩接点”)的相反侧的接点(将其称为“作用侧的相反侧的肩接点”),1对可动靠背部1102a、1102b以一体地追随搭乘者1105的方式进行动作。即,若为右转弯时,则相对于搭乘者1105想要作用的肩接点(右肩接点1122a)的相反侧的接点(左肩接点1122b),1对可动靠背部1102a、1102b以一体地追随搭乘者1105的方式进行动作。而且,若为左转弯时,则相对于搭乘者1105想要作用的肩接点(左肩接点1122b)的相反侧的接点(右肩接点1122a),1对可动靠背部1102a、1102b以一体地追随搭乘者1105的方式进行动作。由此,第一及第二可动靠背部1102a、1102b以从背后支承搭乘者1105的两肩即右肩部1105g和左肩部1105h的方式发挥功能,能够利用在稳定地维持搭乘者1105的姿态中。
另外,也可以设为Δb=-kΔa(k≠1)。这样的话,即使在作用侧的肩接点的位移量的绝对值|Δa|与其相反侧的肩接点的位移量的绝对值|Δb|不相同的情况下,也能够适用本发明的第五实施方式。这种状况是在搭乘者1105扭转身体时,由被认为单一的旋转轴(中心轴)的躯干1105f的支点位置稍变化而引起,多为k>1。
当然可以不是上述那样两方的位移量Δa和Δb为从属,彼此完全独立地为Δa≠0,Δb=0也没有问题,在搭乘者1105的身体(上半身)由固定靠背部1101支承的点上共通。
另外,可动靠背部1102a、1102b的位移量Δa、Δb的至少一方为负,站姿乘车移动体1100的前进方向的相反方向的位移(即,向后方的位移,负的位移)对于站姿乘车移动体1100的转弯而言意味深长。在此,将其表现为“有意性”。即,主要决定行驶控制的存在有意性的变量是Δa、Δb中的具有负的最大值的一方。
基于位移检测传感器1115a及1115b的检测结果,通过位移运算部1111进行运算,由此求出第一及第二可动靠背部1102a及1102b的正面部的相对于固定靠背部1101的正面部的位移量。例如,位移检测传感器1115a及1115b在图26A及例如图30A所示的站姿乘车移动体1100中,分别测定弹簧1108a及1108b的长度,在位移运算部1111中求出其位移量。其他的弹簧1108c、1108d、1108e、1108f、1108g、1108h、1108i、1108j、1108k、1108m、1108n、1108p、1108q的长度也同样地测定,因此在以下的说明中,作为代表例对弹簧1108a及1108b进行说明。
作为位移检测传感器1115a及1115b的一例,可以由利用激光或红外线而光学性且非接触地测定弹簧1108a及1108b的长度的光学距离传感器构成。将位移检测传感器1115a及1115b固定配置于支承部1109(或另一例中的1109A、1109B、1109C、1109D、1109E、1109F、1109G),通过位移检测传感器1115a及1115b,分别计测从位移检测传感器1115a及1115b到第一及第二可动靠背部1102a及1102b的各自的背面的在可动方向上的距离。
这种情况下,位移是距离(与距离等价的数据,为正值)的变化。在通常行驶时(通常状态)的距离为D0,转弯中的与第一及第二可动靠背部1102a相关的距离分别为Da、Db时,与第一及第二可动靠背部1102a相关的传感器输出为Sa=Da、Sb=Db,与第一及第二可动靠背部1102a相关的传感器输出的变化量ΔSa及ΔSb为ΔSa=D0-Da、ΔSb=D0-Db
另外,作为位移检测传感器1115a及1115b的另一例,可以由对弹簧1108a及1108b的反力进行测定的力传感器构成。此时,传感器1115a及1115b分别安装在第一及第二可动靠背部1102a及1102b上。由于弹簧1108a及1108b进行伸长及压缩而弹簧1108a及1108b的复位力发生变化,因此肩接点1122a、1122b产生的阻力也变化。该阻力的变化由力传感器检测。此时,可以是使用多个压力传感器作为力传感器,并利用多个压力传感器来计测与将阻力除以接触面积所得到的值等价的压力的方法。
这种情况下,直接能够计测的位移是力或压力的变化。在站姿乘车移动体1100的通常状态(直行状态)下,作用在第一及第二可动靠背部1102a及1102b上的压力分别为Pa_0、Pb_0,左右转弯用的转向中的压力为Pa_T、Pb_T时,传感器输出为Sa=Pa_T、Sb=Pb_T,传感器输出的变化量ΔSa、ΔSb分别由ΔSa=Pa_0-Pa_T、ΔSb=Pb_0-Pb_T定义。此时,主要决定行驶控制的变量是ΔSa,ΔSb中的具有负的最大值的一方。这样的话,能够使用与以距离变化量为位移量的前例的情况同样的判定,比较合适。
需要说明的是,为了正确地进行转向的判定,优选的是,不仅是用力或压力的常规值,而且使用瞬时值或时序数据、以及面内分布等。
在位移运算部1111的内部,使用传感器输出的变化量ΔSa、ΔSb,例如如下所述进行运算,分别求出第一及第二可动靠背部1102a、1102b的位移量。
以x、y为变量,来定义函数conv。函数conv(x、y)是按照变换函数y、根据变量x来计算基于距离的位移量(具有距离的量纲的量)的函数。在函数conv的内部或第二参数的变换函数y中可以包含传感器1115a、1115b的灵敏度校正曲线等。变换函数并不局限于连续函数,也可以包括赋予数值表并根据该表而参照变换结果,进而进行插补的工序。数值表是预先通过计测或数值计算而得到的数据的集合,是将输入和输出建立了对应的数值的排列。
例如,在变换函数是根据距离差而求出距离位移量的函数Fd时,如
【数学式1】
Δa=conv(ΔSa,Fd)
Δb=conv(ΔSb,Fd)
那样表示。在Fd={X}即一次比例的情况下,成为
【数学式2】
Δa=conv(ΔSa,{X})=ΔSa
Δb=conv(ΔSb,{X})=ΔSb
需要说明的是,第一参数的变量x未必非要是传感器输出的变化量。并不局限于该例子,前式与以下等价。
【数学式3】
Δa=conv(Da,{D0-X})=ΔSa
Δb=conv(Db,{D0-X})=ΔSb
另外,在变换函数由根据压力差而参照距离位移量的数值表Tp来提供时,如
【数学式4】
Δa=conv(ΔSa,Tp)
Δb=conv(ΔSb,Tp)
那样表示。此时,压力的计测数据被换算成第一及第二可动靠背部1102a、1102b的物理的位移量。
因此,变换函数只要根据传感器1115a、1115b的种类而适当设定即可。
需要说明的是,位移运算部1111的输入优选进行A/D变换。
信号处理部1112对由位移运算部1111算出的第一及第二可动靠背部1102a、1102b的位移量(大小和符号)进行解析并运算处理,由此取得搭乘者1105要进行的站姿乘车移动体1100的操作内容的信息。例如,在信号处理部1112中,如下那样运算。以x、y、z为变量,定义2个函数eval、trans。
函数eval(x、y)是评价第一及第二可动靠背部1102a、1102b的2个位移量x、y的有意性的函数,输出有意性判定的结果作为位移量z。在最简单的例子中,可列举输出x、y中的负的最大值的函数。
函数trans(z)是对变量z进行解释的函数,将位移量z再变换成控制量。函数trans的输出并不局限于单一的实数,也可以是复数或排列等。在函数trans中也可以包括对灵敏度或响应进行调整的功能、生成电动机1114a及1114b的驱动用信号的处理等。
在信号处理部1112的输出为C时,例如,如
【数学式5】
C=trans(eval(Δa,Δb))
那样运算。
此时,在函数eval中,第一及第二可动靠背部1102a、1102b的位移量Δa、Δb可以分别适当加权而通过信号处理部1112进行判定处理,也可以以它们的差量(Δa-Δb)为变量而通过信号处理部1112进行处理。当使用差量时,通常,位移量具有的偏移量(例如,由Pa_0、Pb_0、D0等的基准值的偏差而产生)或同相杂音相抵,因此多数情况下比较方便。例如,在通常状态下,与第一及第二可动靠背部1102a、1102b均等接触,向压力传感器施加的压力Pa_0、Pb_0成为非零的大致同一值。将其作为偏移而表示为P_ofs时,成为
【数学式6】
Δa-Δb=(P_ofs-Pa_T)-(P_ofs-Pb_T)
=Pb_T-Pa_T
,能够使偏移的影响相抵。
另外,通过从修正信息输入部1116向信号处理部1112输入修正信息,能够反映搭乘者个别的姿态的变形容易度的偏向(右撇子,左撇子等)或与站姿乘车移动体1100的动作状态对应的转向的便利度。这通过变更所述函数eval或函数trans的输入参数或处理内容的记述,能够实现。
作为从修正信息输入部1116向信号处理部1112输入的修正信息,有包含搭乘者信息等的预置数据、或电动机1114a、114b的转速、惯性传感器等附加的传感器的输出信号等的实时数据,可以将这些修正信息向信号处理部1112输入。根据需要,只要使从修正信息输入部1116向信号处理部1112的输入口数等增减即可。
若单纯举例的话,可以考虑在搭乘者1105的右肩即右肩部1105g的转向力仅为左肩即左肩部1105h的转向力的50%时,将左/右比“2.0”作为修正信息向修正信息输入部1116施加,而使信号处理部1112的输出C为
【数学式7】
C=trans(eval(2.0*Δa,Δb))
。即,可以将右肩部1105g的转向力的信息通过修正信息输入部1116放大为2倍之后,利用信号处理部1112进行处理。换言之,在左右的转向力存在差别时,可以从修正信息输入部1116向信号处理部1112输入以使左右的转向力成为同等的方式进行修正的修正信息。
而且作为另一例,可以对电动机1114a及1114b的转速进行反馈,并从检测电动机1114a及1114b的转速的编码器1114ae及1114be向修正信息输入部1116输入(参照图32的单点划线)。
由编码器1114ae及1114be检测到的电动机1114a、1114b各自的转速为Ra、Rb。当转速之差|Ra-Rb|增大时,如后述那样较大的离心力作用于搭乘者1105,可能产生意料之外的转向结果。因此,利用修正信息输入部1116对预先规定了转速的安全区域的函数gain(也可以是数值表)进行定义,并将其在修正信息输入部1116中使用而向信号处理部1112输入,由此能够强制性地变更第一及第二可动靠背部1102a、1102b的灵敏度。
以x、y为变量时,函数gain(x、y)输出1以下的系数G。G为要素数2的排列,形成Ga=G(1)、Gb=G(2)。
【数学式8】
G=gain(Ra,Rb)
关于此,例如,通过将信号处理部1112的输出C设为
【数学式9】
C=trans(eval(Ga*Δa,Gb*Δb))
,而能够根据转速的状态利用修正信息输入部1116来修正灵敏度。
电动机控制部1113被输入信号处理部1112的输出C,基于信号处理部1112的输出C,分别输出与电动机1114a及1114b的规格适合的驱动指令Ma及Mb,对电动机1114a及1114b进行控制。即,电动机控制部1113可以根据信号处理部1112的输出C(根据第一及第二可动靠背部1102a、1102b的位移量的变化),来变更驱动指令。
电动机1114a、1114b分别驱动后轮1106c、1106d旋转,能够使站姿乘车移动体1100进行前后、右转弯、或左转弯。前进或后退例如下述那样实现:在搭乘者1105的脚部设置前进用脚开关1051、后退用脚开关1052,搭乘者1105通过踩踏该脚开关1051或1052而对电动机1114a、1114b施加电压,电动机1114a、1114b旋转,其旋转向后轮1106c、1106d传递。若后轮1106c、1106d同步旋转则成为前后驱动,若后轮1106c、1106d的转速存在差别,则能够进行右转弯驱动或左转弯驱动。
需要说明的是,作为车轮的驱动方法,可以是前轮驱动、后轮驱动、4轮驱动中的任一个。
另外,构成行驶控制部1110的控制用计算机及存储器配置在控制部收纳部1072内,但并不局限于此,也可以设置在站姿乘车移动体1100的任意场所。
使用图34至图37,详细说明第五实施方式的站姿乘车移动体1100的移动的情况,在搭乘者1105以大致站姿的姿态搭乘的站姿乘车移动体1100下,说明本发明的第五实施方式的站姿乘车移动体1100的转弯控制装置如何稳定地保持搭乘者1105。图34是简单表示站姿乘车移动体1100进行右转弯时的状况的图。
在图34中,从第一位置1067A朝向第二位置1067B,存在前进的站姿乘车移动体1100,在前方正面存在有障碍物65。在该第一位置1067A至第二位置1067B的状态下,站姿乘车移动体1100和搭乘者1105的姿态是由参照符号1068A表示的姿态。
例如,在第二位置1067B上,搭乘者1105(在站姿乘车移动体1100具备的超声波或雷达等障碍物检测传感器和自动制动系统使安全装置工作之前)通过将身体向右扭转(通过成为由参照符号1068B表示的姿态),而使站姿乘车移动体1100从第二位置1067B经由第三位置1067C向第四位置1067D进行右转弯,从而能够避开障碍物65。第四位置1067D的姿态是由参照符号1068C表示的姿态。搭乘者1105可能进行在规格上接近极限值的转弯(最小转弯半径及最大行驶速度)的转向。这种情况下,在站姿乘车移动体1100和搭乘者1105上作用有大的离心力。
为了明确本发明的作用效果,说明图35A及图35B的比较例。
图35A与本发明存在较大区别,尝试假定具有以往例子那样的一个固定的靠背部1151的站姿乘车移动体1150。图35B是表示站姿乘车移动体1150进行右转弯的状况的示意图。如图35B所示,搭乘者1105通过使上半身与靠背部1151的整面进行接触,而使站姿乘车移动体1150转向。
图36是在图35A中标记了向搭乘者1105及靠背部1151施加的主要力的示意图。只要搭乘者1105从靠背1151不脱离(不打滑),两者就成为一体而移动稳定,内力(垂直阻力、静止摩擦力)未图示。
在图36中,为了简化说明,将搭乘者1105分割为5个块(搭乘者部位1105a、1105b、1105c、1105d、1105e)来描绘。各块1105a、1105b、1105c、1105d、1105e的质量相同,角速度也相同。这种情况下,作用在绕着转弯中心进行转弯运动的各块1105a、1105b、1105c、1105d、1105e上的离心力与物体的转弯半径成比例。
例如,在站姿乘车移动体1150的转弯半径小(例如,2m),相对于此,搭乘者1105的肩宽无法忽视时(例如,0.4m),作用在搭乘者1105的各块1105a、1105b、1105c、1105d、1105e上的离心力在搭乘者1105的右肩和左肩中,计算出相差约10%。其结果是,搭乘者1105需要维持(a)尤其是将左肩(左肩接点)较大地向外侧后方拉拽并与之相反地向右方向扭转上体的姿态。
另外,站姿乘车移动体1150的靠背部1151处于右转弯的转向状态,相对于圆周方向(行进方向),具有负几度的偏移角。在靠背部1151与搭乘者1105的背面的摩擦力(静止摩擦)大时,两者成为一体而运动,因此由于靠背部1151的转动轴的位置或靠背部1151的质量的不同,而(b)靠背部1151的右转弯状态被锁定,如果不放慢站姿乘车移动体1150的速度,有时会陷入无法中断转弯的状况。
在上述(a)、(b)任意情况下,搭乘者1105都被压靠在靠背部1151,由于其一体运动的影响,而感觉到转向性被靠背部1151夺去。
另一方面,图37是与图36的比较的简化了本发明的第五实施方式的站姿乘车移动体1100时的状态的附图。在图37中,作用在搭乘者1105的各部位1105a、1105b、1105c、1105d、1105e上的离心力与图36的情况相同,而且,垂直阻力、静止摩擦力未图示。这种情况下,搭乘者1105和第一及第二可动靠背部1102a、1102b与图31A~图31C的情况同样地进行一体运动,但搭乘者1105能够进行与固定靠背部1101独立的运动。因此,搭乘者1105使用固定靠背部1101,能够使自身的姿态变化(在搭乘者1105与固定靠背部1101之间作用有动摩擦力)。因此,搭乘者1105能够维持原封不动的姿态,以紧贴固定靠背部1101的方式使身体移动,变化为直立姿态,由此能够使站姿乘车移动体1100(的转向)返回直行。
图38A及图38B表示适合于实现这种操作性的固定靠背部1101的形状的一例。
图38A的(1)、(2)、(3)是固定靠背部1101的大致水平方向的截面形状分别是长方形、梯形、长方形且在搭乘者1105的正面部的中央具有小的凸部的形状。即,图38A的(1)、(2)、(3)的固定靠背部1101均设计成搭乘者1105的正面部侧为曲面少的形状,搭乘者1105成为扭转身体的状态时,搭乘者1105与固定靠背部1101的接触面积减小。如此,在搭乘者1105的上半身(尤其是躯干1105f)从固定靠背部1101离开的状态下,即,在转弯行驶中,搭乘者1105容易使姿态返回成原来的姿态。即,搭乘者1105若使身体顺着固定靠背部1101而使上半身的接触面积增加,则能够使姿态返回稳定。换言之,这些例子的固定靠背部1101可以说是具有复位成常规姿态的效果。由此,在这些例子中,也可以使用无复位机构的第一及第二可动靠背部1102a、1102b。
图38B的(4)、(5)、(6)是固定靠背部1101的大致水平方向的截面形状分别是长方形且搭乘者1105的正面部侧为圆弧形状、圆形、椭圆形。即,图38B的(4)、(5)、(6)的固定靠背部1101均设计成搭乘者1105的正面部侧为曲面多的形状,即使在搭乘者1105扭转身体的状态下,与固定靠背部1101的接触面积也难以变化。如此,扭转了身体的搭乘者1105容易维持原封不动的姿态。而且,即使在要返回原来的姿态时,只要使上半身顺着固定的该固定靠背部1101的面移动即可,因此与搭乘者1105自身成为一体而不动,因此能够识别要变更转向的情况。换言之,这些例子的固定靠背部1101可以说是具有保持非常规姿态的效果,而向常规姿态复位的效果少。由此,在这些例子中,优选使用具有复位机构的第一及第二可动靠背部1102a、1102b。
需要说明的是,在本第五实施方式中,为了实现第一及第二可动靠背部1102a、1102b而使用弹簧(图中为螺旋弹簧),但也可以使用气垫(空气弹簧)等。
根据所述第五实施方式的站姿乘车移动体1100,能稳定地保持以大致站姿搭乘的搭乘者1105的姿态,并且通过检测处于大致站姿的搭乘者1105的姿态的变化,而能够实现搭乘者1105的想要进行的转向(体感的转向)。
(第六实施方式)
本发明的第六实施方式中,站姿乘车移动体1100的结构与表示第五实施方式的图27的结构大致相同,但靠背部的结构不同,因此以不同点为中心,使用图39A及图39B,说明第六实施方式。
图39A是表示第六实施方式的站姿乘车移动体1100的转弯控制装置的第一及第二可动靠背部1102a、1102b的结构的图。在图39A中,对于与第五实施方式相同的结构要素,使用相同符号,省略说明。
在图39A中,第一及第二可动靠背部1102a、1102b安装在旋转支承板1250的左右两端部。在旋转支承板1250的中央部具有旋转轴1251,旋转轴1251的轴承设置于固定靠背部1201。由此,第一及第二可动靠背部1102a、1102b通过旋转支承板1250和旋转轴1251,配置成相对于固定靠背部1201能够旋转。在旋转支承板1250的左右的两端部的后方,隔开规定距离配置有限动件1252a、1252b,进行旋转限制,以免旋转支承板1250旋转规定角度以上。需要说明的是,轴承未必非要设置于固定靠背部1201,只要相对于车台1107或座位用支柱1074等的支承台1103以被固定的状态设置即可。
通过该结构,利用与旋转轴1251垂直的面能够使第一及第二可动靠背部1102a、1102b转动,作为位移检测传感器的另一例,使用旋转编码器1253,检测旋转支承板1250的旋转角度而能够检测第一及第二可动靠背部1102a及1102b的位移。即,在直行时,搭乘者1105的身体向左右均未旋转,右肩部1105g和左肩部1105h接触的第一及第二可动靠背部1102a及1102b与固定靠背部1201形成大致同一平面。
接下来,说明使站姿乘车移动体向左右任一方例如以顺时针地右转弯的方式转弯的情况。如图39B所示,在搭乘者1105的身体扭转而以顺时针地右转弯的方式旋转,并利用右肩部1105g将第一可动靠背部1102a压入时,旋转支承板1250以旋转轴1251为中心也同样地以顺时针地右转弯的方式旋转。此时,旋转编码器1253检测旋转支承板1250的旋转角度而向位移运算部1111输出,并利用位移运算部1111算出第一可动靠背部1102a的位移量。需要说明的是,站姿乘车移动体的通常状态下的来自旋转编码器1253的编码器输出与转弯状态下的来自旋转编码器1253的编码器输出之差对应于所述的第一及第二可动靠背部1102a及1102b的物理的位移量Δa及Δb。
另外,图39C及图39D是第六实施方式的一个变形例。
在图39C及图39D中,第一及第二可动靠背部1102a、1102b安装于旋转弓部1260。旋转弓部1260在圆弧状的构件的两端部固定有第一及第二可动靠背部1102a、1102b,圆弧状的构件的中央部由轴承等的旋转弓部支承部1261支承。旋转弓部支承部1261固定于固定靠背部1201。由此,通过第一或第二可动靠背部1102a或1102b的按压,经由旋转弓部支承部1261将旋转弓部1260支承为相对于固定靠背部1201绕着固定靠背部1201移动自如。在旋转弓部1260的左右的两端部的后方,隔开规定距离配置限动件1252a、1252b,进行旋转限制,以免旋转弓部1260旋转规定角度以上。
通过该结构,作为位移检测传感器的另一例,使用光学距离传感器,检测旋转弓部1260的旋转角度而能够检测第一及第二可动靠背部1102a及1102b的位移。例如,将光学距离传感器分别设置于限动件1252a、1252b。各光学距离传感器的光轴在站姿乘车移动体1100的直行时固定成与前述的“同一平面”垂直,并利用光学距离传感器分别计测光学距离传感器与可动靠背部1102a、1102b的距离。若将该距离之比与旋转角度预先建立关系,则根据距离的计测值,能够计算旋转弓1261的旋转角度。即,在站姿乘车移动体1100的直行时,搭乘者1105的身体向左右均未旋转,右肩部1105g和左肩部1105h接触的第一及第二可动靠背部1102a及1102b与固定靠背部1201形成大致同一平面。
接下来,说明使站姿乘车移动体1100向左右任一方例如以顺时针地右转弯的方式转弯的情况。如图39D所示,在搭乘者1105的身体扭转而以顺时针地右转弯的方式旋转,并利用右肩部1105g将第一可动靠背部1102a压入时,旋转弓部1260也同样地以顺时针地右转弯的方式旋转。此时,光学距离传感器检测旋转弓部1260的旋转角度而向位移运算部1111输出,并利用位移运算部1111算出第一可动靠背部1102a的位移量。需要说明的是,站姿乘车移动体的通常状态下的来自传感器(编码器)的编码器输出与转弯状态下的来自光学距离传感器的编码器输出之差对应于所述的第一及第二可动靠背部1102a及1102b的物理的位移量Δa及Δb。
根据所述第六实施方式及其变形例的结构,由于未安装搭乘者1105的姿态的自复位功能,因此与第五实施方式相比,能够实现操作灵敏度高的转弯控制装置。
(第七实施方式)
本发明的第七实施方式中,站姿乘车移动体1100的结构与表示第五实施方式的图27的结构相同,但靠背部的结构不同,因此使用图40A~图40C,说明第七实施方式。
图40A是表示本发明的第六实施方式的站姿乘车移动体1100的转弯控制装置的可动靠背部的结构的图。在图40A中,对于与第一及第六实施方式相同的结构要素,使用相同符号,省略说明。
第一及第二可动靠背部1302a、1302b是能够伸缩的具有弹性的袋,相当于第一及第六实施方式的第一及第二可动靠背部1102a、1102b。作为具有弹性的袋,优选使用橡胶气球那样具有要复位成张力成为零的状态的作用的材质。而且,在第一及第二可动靠背部1302a、1302b的内部填充有流体(例如,空气、水、油等)。在板状的支承部1109H的两端部固定有对第一及第二可动靠背部1302a、1302b进行支承的第一及第二可动靠背部支承部353a、1353b。在板状的支承部1109H的中央部固定有固定靠背部1101。第一及第二可动靠背部1302a、1302b经由流量调整阀1350通过流体流通管1352相互连接,能够调整流量。而且,经由阀(未图示)将流体流通管1352与预备罐1351连接,由此能够调整可动靠背部1302a、1302b的弹性。例如,在图40A的自然状态下,预备罐1351的阀(未图示)打开,从预备罐1351经由流体流通管1352向第一及第二可动靠背部1302a、1302b填充流体。搭乘者1105以将预备罐1351的阀某种程度节流的状态搭乘,通过依靠于第一及第二可动靠背部1302a、1302b和固定靠背部1101,而能够使第一及第二可动靠背部1302a、1302b的剩余的流体由预备罐1351缓慢地回收(参照图40B)。在预备罐1351的阀的流量成为阈值以下的阶段将阀完全关闭。将阀完全关闭的流量的阈值优选预先决定。如此的话,能够实现与搭乘者1105的体型相适的第一及第二可动靠背部1302a、1302b。
接下来,在搭乘者1105扭转身体而以顺时针地右转弯的方式旋转,并利用右肩部1105g按压第一可动靠背部1302a时,第一可动靠背部1302a内的流体经由流体流通管1352向第二可动靠背部1302b流入。利用流量测定装置354检测该流体的移动量(流量)而向位移运算部1111输出,并利用位移运算部1111算出第一可动靠背部1102a的位移量。
根据所述第七实施方式的结构,不需要用于实现第一及第二可动靠背部1302a、1302b的机械机构,因此能够实现站姿乘车移动体1100的设计简便化及轻量化。而且,作为介质而使用流体,因此通过利用流量调整阀1350调整转向的响应时间或填充粘度高的流体,而例如能够使响应时间延迟,因此能够实现避免紧急转向、蛇行行驶等不适当的转向那样的操作灵敏度低的转弯控制装置。需要说明的是,同样的操作性在第五实施方式中也可以在取代弹簧而使用气缸等的情况下实现。
(第八实施方式)
本发明的第八实施方式在第五实施方式中,可动靠背部和固定靠背部的配置不同。使用图41A及图41B,说明配置的区别。
图41A及图41B是描绘了本发明的第八实施方式的站姿乘车移动体1100及其转弯控制装置的概略鸟瞰图。
在图41A及图41B中,第一及第二可动靠背部1402a、1402b在固定靠背部1401的上方彼此相邻配置,从固定靠背部1401观察时,分别配置成左右对称。换言之,在第一及第二可动靠背部1402a、1402b之间未配置第一及第二可动靠背部1402a、1402b。
另外,作为第一及第二可动靠背部1401a、1402b的可动方法或实现该可动方法的结构,在到此为止的第一~第七实施方式的任一个中,只要采用第一及第二可动靠背部1402a、1402b分别与固定靠背部1401的连结或支承结构即可。
根据该第八实施方式,搭乘者1105的姿态通过支承躯干1105f的尤其是腰椎附近而能够稳定地保持。而且,根据该结构,将第一可动靠背部1402a与第二可动靠背部1402b之间遮挡的部分(对应于第五实施方式的固定靠背部1101)不存在,搭乘者1105能够使上半身更顺畅地移动。
另外,在第五实施方式中,由于在第一及第二可动靠背部1102a、1102b之间具有固定靠背部1101,从而确保搭乘者1105的稳定性。然而,根据本第八实施方式的结构,与一方的可动靠背部(例如1402a)相对的另一方的可动靠背部(例如1402b)起到同样的作用,能够实现搭乘者1105的姿态的稳定化。
需要说明的是,在图41A及图41B中,靠背部(第一及第二可动靠背部1402a、1402b和固定靠背部1401)1053a的形状如图42A那样表示为长方体,但也可以如图42B所示那样,第一及第二可动靠背部1402a、1402b为角部修圆的方形,固定靠背部1401为角部修圆的三角形的正面形状,优选为适合于搭乘者1105的体型而不会妨碍姿态变形的形状。图43的站姿乘车移动体采用图42B的靠背部1053a的形状。
另外,靠背部1053a与搭乘者1105的部位的位置关系如图44A及图44B所示。固定靠背部1401主要与腰椎及其周边部接触,对搭乘者1105进行保持。第一及第二可动靠背部1402a、1402b分别与搭乘者1105的右肩胛骨及其周边部、左肩胛骨及其周边部接触。
另外,在上述各种实施方式中,第一可动靠背部和第二可动靠背部的位移的方向与固定靠背部的形成正面的平面的法线大致平行。即,可动靠背部相对于固定靠背部的支承部无论是进行直线运动还是进行圆弧状运动,在通过固定靠背部的形成正面的平面的前后,可动靠背部的运动方向与所述平面的法线方向平行。因此,在本发明中,将该位移的方向定义为“位移的主方向”。因此,该主方向与形成可动靠背部和固定靠背部的同一平面大致垂直(大致为90度)。
本发明的站姿乘车移动体、站姿乘车移动体的转弯控制方法、及站姿乘车移动体的转弯控制用程序对于搭乘者而言具有实现体感的转向的功能,作为个人使用的站姿乘车移动体、站姿乘车移动体的转弯控制方法、及站姿乘车移动体的转弯控制用程序有用。而且,站姿乘车移动体的转弯控制装置部分也能够应用在使用了人体的命令接口等的用途。
(第九实施方式)
以下,基于附图,详细说明本发明的第九实施方式。该第九实施方式涉及能够适用于第一~第八实施方式的站姿乘车移动体的座位。
以下,在参照附图详细说明本发明的第九实施方式之前,首先说明关联的现有技术。
本发明的第九实施方式涉及以中等站姿乘车的移动体中的维持站姿而就座的站姿乘车移动体(a single-seat vehicle with a standing position)。
人的日常环境(living environment)中存在的门等拉门、商店或旅馆的收款处、及商品架等的高度等以站姿为基准设计。在此,“站姿”表示人伸展膝关节及股关节,进而伸展腰,利用腿及脚部支承体重而站立的状态。
在如此以站姿为基准设计的日常环境中,未以站姿移动的人、例如使用轮椅移动的人难以进行门的开闭、放置于商品架的商品的处理、及收款处的向某文件的写入等。
现有的维持站姿下的生活行动的自由度的例子是作业用椅子。图59是表示使用者2700使用专利文献4(日本实开平5-076365号公报)记载的作业用椅子2701时的基本的姿态的图。
该作业用椅子2701是维持站姿的人2700的头部位置和上半身的自由度,并用于使体重向腿以外分散而维持姿态的椅子。两脚能够接地,能够进行基于腿的腰部位置的固定。如此,成为能够减轻站立作业对下肢的负担并且用于确保与站姿同等的作业性的专利文献4那样的椅子。
将膝与股关节弯曲成大致直角而就座在座面与靠背为大致90度的通常的椅子上,所谓伏案工作即进行基于腕及手的作业时,由于使上半身向上方伸展而以直立的状态进行长时间的就座,因此会对腰部造成负担。造成负担的理由是,就座姿态时的骨盆与脊椎的角度是无法保持腰椎的自然的弯曲的角度。为了避免该腰部的负担,而研究了对脊椎的负担最少的角度(例如,非专利文献1(J.Jay Keegan著「Alterations of the lumbar curverelated to posture and seating」Journal of Bone And Joint Surgery,1953年35卷(P589-P603)))。
图60是表示专利文献4记载的作业用椅子2710的图。作业用椅子2710为了减少站立作业的负担并确保与站姿同等的作业性,而将使用者的上半身向上方延展使其直立,并设计成保持股关节的角度。作业用椅子2710在对臀部(gluteal region)进行支承的部分2704与跨两大腿部(femora)的细的部分2703之间设有对坐骨(ischial bone)进行支承的突起即半球状缓冲物2702。通过该半球状缓冲物2702,防止就座于作业用椅子2710的使用者的上体的滑落,并减轻以站姿继续作业时的对腿部及脚部的负担。
另一方面,具有设置在以站姿乘车的工业用车辆上的、维持站姿的头部位置和能够进行设备操作的状态而减轻体重对腿部的负载的目的下的倚靠用的垫。(例如参照专利文献5(日本特开平2005-132525号公报))。图61是专利文献5记载的以往的工业用车辆2720的侧视图。
倚靠用的垫2707不仅具有靠背2707a,还具有轻微地支承臀部而能够就座的圆筒形或倾斜的突出部2707b。
通过靠背2707a和支承臀部的突出部2707b,稳定地保持能够进行车辆操作用的杆2708b或转向杆2708a等的操作的上半身的高度,且能够减轻长时间的站姿作业对腿部的负担。
另外,像轮椅那样弯曲腰和膝的状态就座的生活的人在与商店及公共机关等的站姿的人进行交谈中,仰视对方而谈话,精神上的负担大。
因此,在轮椅中,为了使头的位置与站姿的人一致或改变姿态而有提高椅子的位置的轮椅。图63是专利文献6(实用新案登录第3029566号公报)记载的轮椅。在轮椅中,不提高椅子的位置,图63所示的轮椅将座面与靠背连结而如一张板状的片2731那样伸展,利用带2730将膝、腰、及胸固定在如该板那样构成的座面用和靠背用的片2731上,从而维持站姿。然而,这些是为了下肢等存在障碍而无法自行采取站姿的使用者而制作,关于对使用者的腰部或脊椎的负担等,并未考虑。
需要说明的是,搭乘在提高了椅子的轮椅上的使用者使头部位置与站姿相同,但腿比身体向前伸出,因此不能充分接近商品架、收款处或门把手,不方便。
关于专利文献6那样以站姿的姿态固定的情况下,由于固定而上半身无法自由活动,而向商品架或收款处的接近不方便。虽然像高龄者或腰腿弱的人能够自行维持站姿,但容易疲劳,对于长时间的站姿的维持或步行困难的人而言,存在高的位置上的就座引起的不稳定、恐怖感、及身体的固定造成的拘束度这些不方便,未能充分获得期待站姿的生活行动的自由。
专利文献4的作业用椅子2701如图59那样仅利用坐骨来支承上半身的重量,由此增大上半身的动作的自由度。因此,在通过作业用椅子2701进行移动时,使用者自身用脚使椅子2701的位置移动。即,上半身的重量的大部分由使用者的脚支承,进行移动。在坐骨的一点将上半身的重量通过作业用椅子2701支承的状态下,当进行前后方向的加速或减速及向左右的转弯时,上半身因作业用椅子2701而摆动,变得不稳定。由此,在这种作业用椅子2701中,若将作业用椅子2701直接作为移动体,则存在安全上的问题。
另一方面,在专利文献5的以站姿乘车的工业用车辆2720中,使用者为了使工业用车辆20移动,以站姿来操作杆2708b、转向杆2708a、及踏板2708c。因此,在就座于工业用车辆2720的倚靠用的垫2707的情况下,如图62A及图62B所示,上半身采取前倾姿态而使手脚伸展来对操作杆2708b和转向杆2708a进行操作,由于采用前倾姿态,因此会产生对腰或腕的负担。
另外,在就座于工业用车辆2720的倚靠用的垫2707的情况下,如图62A及图62B所示,在向前方行进时,从站姿的状态如图62A的实线所示那样仅使腰相对于行进方向向后倒。或者如图62B的实线所示那样使从腰向上的上半身相对于行进方向向后倒。其结果是,无论是仅使腰后倒的情况还是使从腰向上的上半身后倒的情况,使用者都在相对于底板面倾斜地使脚伸出而站立的状态下,利用脚掌的摩擦来支承体重,因此脚的脚尖上作用有体重的负载,在长时间的情况下存在产生疼痛这样的课题。
通常使用者通过踏入踏板或取消踏入,而驱动包括工业用在内的较多的车辆及移动体。例如图62A及图62B的8c那样,在使用者如单点划线那样以站姿来操作工业用车辆时的脚部的稍前方配置有操作用踏板。如所述的工业用车辆的倚靠用垫2707那样,在体重对脚尖的负载高的状态下,具有使脚后跟接触地面而利用脚尖进行操作的踏板2708c的操作变得困难这样的课题。
本发明的第九实施方式的目的是解决所述现有的课题,提供一种维持站姿的头部位置和上半身的动作的自由,且不对脚部或腿施加体重的负载,即使对于移动时的加减速或转弯也能够稳定地维持姿态的站姿乘车移动体。
以下,对本发明的第九实施方式的各种形态进行说明。
根据本发明的第一形态,提供一种使用者在保持站姿时的头部位置的状态下就座而乘车的站姿乘车移动体,其特征在于,具备:
移动体主体;
靠背,其支承在所述移动体主体的上方,且具有能够对所述使用者的背进行支承的靠背面;
臀部支承部,其支承在所述移动体主体的上方,与所述靠背连接而配置在所述靠背的下方,且具有能够对所述使用者的臀部进行支承的座面;
坐骨支承板,其支承在所述移动体主体上,与所述臀部支承部连接而配置在所述臀部支承部的下方,且能够对所述使用者的坐骨进行支承;
搁脚板,其支承在所述移动体主体的前部,且具有能够对所述使用者的脚掌进行支承的搁脚板面,
在从与所述靠背面正交的所述移动体主体的相对于行进方向的侧面观察的状态下,所述靠背的所述靠背面后倾,其倾斜角度即所述靠背面与铅垂面所成的角度为10度,所述搁脚板的所述搁脚板面后倾,其角度即所述搁脚板面与水平面所成的角度为10度,所述靠背的所述靠背面与所述搁脚板的所述搁脚板面所成的角度为90度,所述靠背与所述臀部支承部的所述座面所成的角度为135度。
根据本结构,在维持站姿时的头部位置而就座时,能够将所述使用者的股关节的角度保持为约135度。即,能够将所述使用者的从脊椎向骨盆的重心线与大腿骨所成的角度保持为约135度。由此,能够使所述使用者的体重由靠背、座部、搁脚板分散支承,能够维持与站姿同等的头部位置,而且,能够维持对腰或脊椎的负载最少的角度并减少对所述使用者的腿部及脚部的负载。而且,通过将脚踝的角度保持为约90度,所述使用者能够以与通常的站姿同样的自然的关节的角度来支承体重,由此,容易进行为了利用脚掌来操作踏板或脚开关等而抬脚等的动作。而且,通过具备臀部支承部,在所述座部的比所述坐骨支承板靠后部支承使用者的臀大肌来维持骨盆的角度。通过该结构,能够防止维持站姿的头部位置而就座时的、向坐骨的载荷集中引起的疼痛或疲劳,且消除因前倾的座部而滑落的不安,能够防止实际滑落的情况。在此,“维持站姿时的头部位置”或“保持站姿(站姿时)的头部位置”或“维持与站姿同等的头部位置”是指头部相对于使膝伸展而站立的通常的站姿的头部位置,处于身高±约15%左右的范围内的情况。
根据本发明的第二形态,提供一种第一形态记载的站姿乘车移动体,其中,还具备:
以能够旋转的方式支承在所述移动体主体的下部的多个驱动车轮;
配置在所述移动体主体的下部,驱动所述多个驱动车轮,使所述站姿乘车移动体前进、后退、或转弯的驱动装置,
在从所述站姿乘车移动体的相对于行进方向的侧面观察的状态下,所述站姿乘车移动体的转弯时的中心轴配置在所述靠背的所述靠背面与所述臀部支承部的所述座面的交点和所述坐骨支承板与所述臀部支承部相接的点(交界点)之间。
根据这种结构,若使用者以中等站姿就座于座位,则必然地使用者的头部位于站姿乘车移动体的转弯时的旋转轴的大致上方,不会发生由于站姿乘车移动体的转弯时的离心力而身体摇摆的情况。而且,在使用者驾驶站姿乘车移动体时,也没有难以把握站姿乘车移动体的驾驶方向或站姿乘车移动体的通过道路的情况。而且,不会发生使用者与自身意思无关地使身体活动的情况,能消除晕交通工具的原因。
根据本发明的第三形态,提供一种第一或第二形态记载的站姿乘车移动体,其中,还具备:
配置于所述搁脚板,通过所述使用者用脚踏入而能够进行所述站姿乘车移动体的前进、后退、或停止操作的第一操作输入机构;
配置于所述靠背面及所述座面,通过利用所述使用者的身体的背面部进行接触或加压而能够进行所述站姿乘车移动体的转弯操作的第二操作输入机构。
根据该结构,不用从维持站姿的头部位置而就座的姿态进行使背从靠背脱离或前倾那样的姿态的变更,在维持站姿的头部位置而保持就座的状态下通过第一操作输入机构及第二操作输入机构能够进行移动体的操作。
根据本发明的第四形态,提供一种第三形态记载的站姿乘车移动体,其中,所述第二操作输入机构为压力传感器片。
根据该结构,不用从维持站姿的头部位置而就座的姿态进行使背从靠背脱离或前倾那样的姿态的变更,利用使身体摇晃等的简单的方法向压力传感器片输入压力,而能够进行站姿乘车移动体的操作。
根据本发明的站姿乘车移动体,在保持通常的站姿的头部位置和作业性的状态下自然地维持负载少的姿态而乘车,通过设置在使用者的背侧的操作输入机构,在保持自然的乘车姿态的状态下能够进行操作。而且,脚踝的角度保持为约90度,由此脚掌容易支承载荷,因此能够稳定地进行基于脚掌的操作输入,而且对于行驶时产生的前后的加速度,能够稳定地支承载荷而维持姿态。因此,在使用者的前方即使没有手柄或扶手等也安全,能够确保上半身的作业性且向使用者提供敞开感。
以下,关于本发明的第九实施方式,参照附图进行说明。需要说明的是,附图中的参照符号为了与其他的实施方式明确区别,而全部以以二千的编号来表示。
图46是本发明的第九实施方式中的站姿乘车移动体的立体图。图47是表示了使用者2091如虚线所示那样搭乘于图46所示的站姿乘车移动体2001的状态的图。图58A~图58F是站姿乘车移动体2001的六面图,图58G是站姿乘车移动体2001的前方俯瞰图,图58H是站姿乘车移动体2001的后方俯瞰图。但是,在图58A~图58H中省略了侧防护件2104的图示。
图46及图47所示的站姿乘车移动体2001至少具备:包含靠背2101和座部2102的座位2100,该靠背2101具有对搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091的腰至脊背进行支承的靠背面PS1,该座部2102具有对搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091的臀部和坐骨进行支承的座面PS3;板状的搁脚板2103,其具有对搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091的脚掌进行支承的搁脚板面PS2。更详细而言,站姿乘车移动体2001具有移动体主体2001B、座位2100、搁脚板2103,移动体主体2001B在其后部配置有控制装置存储部2109,在移动体主体2001B的下部配置有蓄电池及电动机收纳部2110。座位2100从移动体主体2001B的下部经由支柱2105以能够沿着上下方向进行位置调整的方式配置在站姿乘车移动体2001的上部侧,搁脚板2103固定在移动体主体2001B的下部的前部侧。在移动体主体2001B的下部例如其两侧面分别配置有能够旋转的总计4个车轮2108、2108、2107、2107,通过4个车轮2108、2108、2107、2107能够使站姿乘车移动体2001进行前后移动及转弯。座位2100的座部2102从移动体主体2001B的下部经由支柱2105以能够沿着上下方向进行位置调整的方式配置,在座位2100的上方经由一对支柱2106而固定配置有靠背2101。
如图47所示,使用者2091(在以下的说明中,称为“使用者2091”时,原则上是指“搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091”)将两脚放置在搁脚板2103上,使脊背倚靠于靠背2101,使臀部乘坐于座部2102的座面PS3,以维持与站姿同等的头部位置的姿态来支承使用者2091的身体的状态为“中等站姿的乘车”。此时的使用者2091的姿态为“中等站姿”。而且,无论有无向靠背2101的接触,都使使用者2091的臀部乘坐于座部2102的座面PS3上的情况为“向座部2102的就座”。
靠背2101能够以将使用者2091舒适地保持为中等站姿,且头没有负载而能够将头部保持为铅垂竖立的方式对使用者2091的腰至脊背进行支承。靠背2101相对于座部2102的座面PS3及搁脚板2103的搁脚板面PS2,具有能够对使用者2091的腰至脊背进行支承的靠背角度(向后方倾斜约10度的角度)。
图48A及图48B是使用者2091以中等站姿搭乘于本第九实施方式中的站姿乘车移动体2001的状态的主视图和侧视图。以下,在对角度进行说明时,是从图48B所示的侧面观察到的角度。图48B所示的侧面例如是指从相对于站姿乘车移动体2001的行进方向沿着水平面具有90度的角度的方向观察到的面。
需要说明的是,在各个角度中,5度左右的角度的偏离是根据身体的向座位2100及搁脚板2103的接触的方式而变化的范围。本第九实施方式及图48A及图48B中的站姿乘车移动体的各部分所成的角度及身体的角度是用于稳定地保持中等站姿的姿态的理想的角度,但前后具有5度左右的幅度。
在图48A及图48B中,站姿乘车移动体2001相接的平面为“水平面”HS。向该水平面HS的垂线为铅垂线VL,与铅垂线VL平行的方向为铅垂方向。
靠背2101的靠背面PS1和座部2102的座面PS3(在图48B中,参照座面PS3的延长面EPS3)在使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1与大腿骨的中心线L2所成的角度成为约135度的位置上,通过支柱2105和2106而配置在移动体主体2001B的上部。
从该脊椎向骨盆的重心线L1与大腿骨的中心线L2所成的角度是搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091倚靠于靠背2101的状态(leanagainst)下,使用者2091就座于座部2102而进行中等站姿的乘车时,从使用者2091的侧面观察到的(从与靠背面PS1正交的移动体2001的相对于行进方向的侧面观察到的)角度。
而且,搁脚板2103为了将使用者2091的脚踝的角度保持为90度,而在使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线与通过脚掌的直线所成的角度成为约90度的位置上,朝向前方以稍成为斜上方的方式固定地配置在移动体主体2001B的下部的前面侧。
靠背2101以使用者2091以中等站姿乘车时从脊椎向骨盆的重心线向后方倾斜约10度的方式,在其靠背面PS1向后方倾斜的位置上,通过一对支柱2106而设置于座部2102。在靠背2101的中央部具有表面为平面的靠背面PS1即靠背中央上部2101A。
座部2102以使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1与大腿骨的中心线L2所成的角度为约135度的方式,在其座面PS3向前方倾斜的位置上,通过支柱2105以能够沿着上下方向进行位置调整的方式设置在移动体主体2001B的下部。在使用者2091倚靠于靠背2101的情况下,在使用者2091的脊背的中心,对主要由胸椎构成的脊椎上部进行支承的平面即靠背中央上部2101A的平面(靠背面)PS1(在图48B中,参照靠背面PS1的延长面EPS1)相对于铅垂线VL,向使用者2091通过中等站姿乘车时的身体方向的脊背侧倾斜约10度。由此,使用者2091通过中等站姿乘车时的从使用者2091的脊椎向骨盆的重心线L1向脊背侧倾斜约10度。这成为在使用者2091通过中等站姿乘车的状态下,使用者2091相对于前进的方向,向后方倾斜10度。相对于该前进的方向,靠背中央上部2101A的靠背面PS1向后方倾斜10度的意思如下所述。
在非专利文献2(本明子,友延宪幸著“高龄者的站姿作业用椅子的开发”福冈县工业技术中心平成13年度报告书)中,提出了作为高龄者容易站起且容易作业的座面而保持60cm前后的中等站姿的作业用椅子,高龄者在就座于该座面而保持中等站姿时,采取从脊椎向骨盆的重心线向后方倾斜约10度的姿态。对于肌肉力量衰弱的使用者而言,在中等站姿下,从脊椎向骨盆的重心线向后方倾斜约10度的姿态为自然的姿态,是前倾而进行作业的动作或站起动作容易的角度。
由此,在使用者2091通过中等站姿搭乘于站姿乘车移动体2001的状态下,使用者2091相对于前进的方向向后方倾斜10度的情况对于使用者2091而言为自然的姿态,容易进行前倾而作业的动作或站起动作。
另一方面,搁脚板2103的搁脚板面PS2(在图48B中,参照搁脚板面PS2的延长面EPS2)相对于水平面HS后倾10度。以下,说明“后倾10度”的意思。在图48A及图48B中,使用者2091面向的方向为行进方向。此时,搁脚板2103的搁脚板面PS2的、站姿乘车移动体2001的行进方向的前方部分比后方部分高,放置在搁脚板2103的搁脚板面PS2上的使用者2091的脚的从脚后跟位置向脚尖位置的平面(与足底相接的平面)(搁脚板面)PS2相对于水平面HS倾斜约10度,成为脚尖比脚后跟高的状态。
由此,靠背中央上部2101A相对于铅垂线VL向脊背侧倾斜10度的面(靠背面)PS1与搁脚板2103的面(搁脚板面)PS2成90度。靠背中央上部2101A的靠背面PS1与搁脚板2103的搁脚板面PS2成90度,由此以中等站姿乘车的使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线与通过脚掌的直线成约90度。
在中等站姿下,使用者2091从与座部2102接触的骨盆的位置使腿向斜前方伸展,使体重向与座部2102接触的腰部和与搁脚板2103接触的脚掌分散而支承身体。此时,将膝轻微弯曲而使脚踝的角度为约90度,由此,使用者2091作用在使腿伸展的方向上的体重的负载可以通过脚掌整体,由使腿伸展的方向的力来支承。作用在使腿伸展的方向上的体重通过脚掌整体由使腿伸展的方向的力来支承的状态与使膝伸展而用腿站立的通常的站姿同样地,是脚部支承负载的最自然的状态。因此,能够使脚部自由活动,能够舒适地进行配置于搁脚板2103且后述的脚开关2111那样的基于脚部的操作输入。
另外,在站姿乘车移动体2001从向行进方向移动的状态停止的情况下,相对于行进方向而惯性的力作用于使用者2091。使用者2091相对于该惯性的力,需要进行支承,以免从站姿乘车移动体2001滑落。在本第九实施方式的站姿乘车移动体2001中,搁脚板2103配置在使用者2091最能够发挥支承力的从脊椎向骨盆的重心线与通过脚掌的直线成约90度的位置。由此,若为步行程度的低速,则不需要向前方的飞出防止用的带等对身体进行限制的部件、或向前方的飞出防止用的手柄杆等使用者2091在身体的前方抓握的部件。即,在使用者2091的身体的前面无须设置妨碍使用者2091的动作的部件,能够将使用者2091的身体的前面空出,容易进行前倾而作业的动作或站起动作,以中等站姿乘车的使用者2091的作业性不会受损。
以下,进一步详细说明图46的站姿乘车移动体2001的各结构。
如前述那样,图46所示的站姿乘车移动体2001具备座位2100和搁脚板2103,该座位2100包括具有对使用者2091的腰至脊背进行支承的靠背面的靠背2101、具有对使用者2091的臀部和坐骨进行支承的座面的座部2102,该搁脚板2103具有对使用者2091的脚掌进行支承的搁脚板面。
图49是本第九实施方式的站姿乘车移动体2001的靠背2101及座部2102等的放大图。
靠背2101由靠背中央上部2101A、其两侧的靠背侧部2101B、腰部靠背2114(参照图49的斜线部分)。
靠背中央上部2101A是靠背2101中的对使用者2091的脊椎进行支承的部分的上部扁平部分。是指相对于靠背2101的左右宽度方向为中央的约3分之1程度的宽度的部分。
靠背侧部2101B在靠背2101中以配置在靠背中央上部2101A的两侧的方式与靠背中央上部2101A连结,是对使用者2091的脊椎的两侧部分进行支承的部分的上部侧部的扁平部分。各靠背侧部2101B是指相对于靠背2101的左右宽度方向分别各为约3分之1程度的宽度的部分。
腰部靠背2114以配置在靠背中央上部2101A的下侧的方式与靠背中央上部2101A连结,是对使用者2091就座时的腰椎的弯曲部进行支承的部分,是靠背2101的下部的鼓起部分。鼓起的截面形状以沿着上下方向向使用者2091侧突出的方式呈弧状,是向腰椎的后弯即腹侧沿着凸的弯曲的鼓起。腰部靠背2114相对于靠背2101的左右宽度方向是中央部分,并与靠背中央上部2101A的下部连接。
靠背中央上部2101A与腰部靠背2114的交界优选是使用者2091的第十二胸椎的高度,从肋骨的下缘支承脊背,由此能够使以中等站姿乘车的使用者2091的头部位置稳定。
另外,座部2102包括:对中等站姿时的使用者2091的臀部的肌肉群进行支承而保持姿态的臀部支承部2113;配置在臀部支承部2113的前侧且对中等站姿时的使用者2091的骨盆下端部即坐骨进行支承而保持骨盆位置的坐骨支承板2112;配置在臀部支承部2113和坐骨支承板2112的两侧的侧防护件2104。
臀部支承部2113是配置在腰部靠背2114的下方且其上表面成为平面的扁平部分。
坐骨支承板2112以与臀部支承部2113的下方连结的方式配置。坐骨支承板2112的臀部支承部2113的附近部分从臀部支承部2113弯曲而上方突出。
侧防护件2104配置在座部2102的两侧面且构成铅垂方向的面,在使用者2091以中等站姿乘车时,防止相对于坐骨支承板2112而身体位置向横向偏移的情况。
如图48A及图48B所示,臀部支承部2113的与使用者2091的身体接触的面(座面)PS3从水平面HS前倾约35度。即,使用者2091以中等站姿乘车时的脚尖侧比脊背侧低,该倾斜相对于水平面HS成35度的角度。由此,对应于靠背2101后倾10度的角度,使用者2091倚靠于靠背2101而就座于座部2102时使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1与大腿骨的中心线L2所成的角度为约135度。
在座部2102由平板构成且其平板的平面从水平面HS前倾35度时,使用者2091可能无法就座于座部2102而从座部2102滑落。相对于此,在图48A及图48B中,坐骨支承板2112在其表面相对于臀部支承部2113具有座部2102的脚尖侧的鼓起部分2112A。该鼓起部分2112A的侧面形状向前后方向呈弧状(参照图48B),以半圆柱横向放倒的方式,通过该鼓起部分2112A,铅垂方向的上表面具有通过沿着大致水平方向的水平面HS3支承坐骨而防止骨盆滑落的功能。即,坐骨支承板2112具有水平面HS3,对坐骨进行支承而防止骨盆滑落。而且,坐骨支承板2112在与臀部支承部2113的连接部分,相对于水平面HS3后倾(例如,10度)。由此,防止坐骨的向行进方向的滑出,并且能够防止相对于前后方向的加速度而骨盆滑落的情况。
以中等站姿乘车的使用者2091的臀部肌肉群与大腿部背侧的肌肉群之间的凹处与坐骨支承板2112的鼓起部分2112A接触,且与大腿部背侧的肌肉群之间的凹处的背面侧的坐骨乘坐在坐骨支承板2112的上部的大致水平部分HS3。由此,利用坐骨支承上半身的体重而不会滑落,从而能够就座于座部2102。
座部2102如上述那样形成为使骨盆稳定而使用者2091不滑落的形状,但通过使用进一步使臀部支承部2113和坐骨支承板2112具有缓冲性且难以滑动的表面原料,能够更难以滑动。坐骨支承板2112的缓冲部使用具有以手力按压不会下沉但作用有体重时下沉的程度的硬度的原料。臀部支承部2113的缓冲部使用比坐骨支承板2112稍柔软而容易下沉的原料。作为臀部支承部2113的缓冲原料,例如为聚乙烯泡沫等或天然橡胶系的海绵橡胶等。坐骨支承板2112的缓冲原料例如是低发泡的聚乙烯泡沫且25%压缩硬度为0.04MPa左右的原料。臀部支承部2113的表面由作为一例的织丝稍粗的能够增大与其他布匹的摩擦的布匹覆盖。作为表面的布料,例如为聚酯的平织布料或平针织品等。
座部2102中,例如对坐骨支承板2112的坐骨进行支承的半圆柱形状的鼓起部分2112A至脚尖侧从水平面HS下降的下降角度(水平面HS与座部2102的下降面LS所成的角度)设为约80度,由此成为不会对从坐骨支承板2112斜下延伸的大腿部的背侧的肌肉造成压迫的形状。即,为了避免对斜下延伸的大腿部的背侧的肌肉造成压迫,而坐骨支承板2112在比脚的到脚跟为止的长度短的范围内具有与使用者2091接触的部分。
臀部支承部2113是座部2102的接近靠背的扁平部分。在使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1与大腿骨的中心线L2所成的角度为约135度而采取中等站姿时,臀部支承部2113向使用者2091的背侧突出,保持臀部的肌肉群,因此比坐骨支承板2112位于相对靠下的位置。而且,在本第九实施方式中,作为保持臀部的肌肉群的方法的一例,在靠背2101与座部2102之间开设间隙2099,形成为在因体格或就座位置的不同引起的臀部肌肉群的位置或大小不同时也能够应对的形状。靠背中央上部2101A的平面PS1与臀部支承部2113的平面PS3交叉的线为靠背2101与座部2102的交叉线。该交叉线至靠背中央上部2101A的下缘的距离与从靠背2101和座部2102的交叉线到坐骨支承板2112和臀部支承部2113的交界线为止的距离之比大致为5比2,由此形成为支承坐骨而使骨盆位置稳定且支承胸椎而使头部位置稳定的形状。
支柱2105是在站姿乘车移动体2001的上部侧从移动体主体2001B的下部沿着铅垂方向延伸而支承座位2100的1根支柱。支柱2105为公知的位置调整机构,将座位2100支承为能够沿着上下方向进行位置调整。
支柱2106是平行地配置一对,将座部2102与靠背2101连接,维持座部2102与靠背2101所成的角度,而支承靠背2101的支柱。
在移动体主体2001B的下部的两侧的后部配置有能够正反旋转的后轮2107。后轮2107是站姿乘车移动体2001的驱动轮,成左右一对。后轮2107的左右的车轴作为驱动装置的一例发挥功能且与后述的各个电动机2137L、2137R分别连接,由电动机控制部2136左右独立地控制旋转。
在移动体主体2001B的下部的两侧的前部配置有正反旋转自如的比后轮2107小径的前轮2108。前轮2108是站姿乘车移动体2001的前轮,成左右一对。各前轮2108为与通过自位轴承将车轮支承为旋转自如的脚轮同样的结构。左右的前轮2108分别通过自位轴承而360度任意地改变方向,因此借助一对后轮2107的驱动而能够向任何方向行进。
在控制装置存储部2109中存储有后述的控制用计算机及存储器2130。控制用计算机及存储器2130的电动机控制部2136分别独立地驱动控制左右的电动机2137L、2137R,而使左右的后轮2107的车轴正反旋转。具体而言,通过电动机控制部2136,按照使用者2091的指示输入来决定站姿乘车移动体2001的前进、后退、左右的转弯、及停止这些动作,从而控制作为驱动轮的后轮2107的旋转方向(前旋转、后旋转、左右的反向旋转、及旋转停止)和旋转速度。
在移动体主体2001B的下部配置的蓄电池及电动机收纳部2110收纳有供给站姿乘车移动体2001的动作所需的电力的蓄电池(未图示)和与所述的左右的后轮2107的车轴分别连接的左右的电动机2137L、2137R。蓄电池分别向存储在所述控制装置存储部2109中的控制用计算机及存储器2130、收纳在蓄电池及电动机收纳部2110中且使左右的后轮2107旋转的左右的电动机2137L、2137R、下述的操作输入机构供给动作所需的电力。
在搁脚板2103的前端部配置有一对脚开关2111。这一对脚开关2111是使用者2091用于进行站姿乘车移动体的操作的操作输入机构的例子。在本第九实施方式的例子中,脚开关2111左右成对配置,例如,右侧的脚开关2111(2111R)是通过开关的踏入而输入前进的指示的开关,左侧的脚开关2111(2111L)是通过开关的踏入而输入后退的指示的开关。
站姿乘车移动体2001不仅进行前后移动动作也进行转弯动作。图50A及图50B表示站姿乘车移动体2001进行转弯动作时的从站姿乘车移动体2001的上部观察到的使用者2091的头部2091H的动作。在此,为了便于说明,表示进行360度的转弯的情况。在图50A中,头部2091H的动作的中心轴2091C是站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转中心轴(以下,也称为旋转轴)。
如图50B那样,当搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091的头部2091H(的中心)的位置从转弯中心轴2091C离开时,由于其离心力,而身体成为摇摆的状态。这种情况下,在使用者2091驾驶站姿乘车移动体2001时,难以把握站姿乘车移动体2001的驾驶方向或站姿乘车移动体2001的通过的道路,由此难以进行驾驶动作。而且,使用者2091与自身意思无关地使身体活动,成为晕交通工具的原因。因此,使用者2091不舒适。因此,为了更自然地进行转弯,如图50A那样使用者2091的头部2091H优选处于转弯的旋转轴2091C上。
因此,本发明者们发现了通过将靠背2101和座部2102设为规定的位置关系,而如图50A所示,能够使以中等站姿乘车的使用者2091的头部2091H位于站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转轴2091C上。
以下,关于靠背2101与座部2102的所述规定的位置关系,使用从与水平面HS平行的方向观察到的(从与靠背面PS1正交的站姿乘车移动体2001的相对于行进方向的侧面观察到的状态的)站姿乘车移动体2001中的靠背2101及座部2102的放大图即图51,进行说明。
如图51所示,具体而言,将站姿乘车移动体2001的转弯时的中心轴2091C配置在靠背2101的靠背面PS1与座部2102的座面PS3的交点CP1和坐骨支承板2112与臀部支承部2113相接的点(交界点)CP2之间。在此,“靠背2101的靠背面PS1与座部2102的座面PS3的交点”CP1表示通过使用者2091的背倚靠的部分(例如,靠背中央上部2101A)的表面(靠背面)PS1的直线(靠背面PS1的延长面)EPS1与通过臀部支承部2113的表面(座面)PS3的直线(座面PS3的延长面)EPS3的交点。如此,在将转弯时的中心轴2091C配置在交点CP1与交界点CP2之间时,若使用者2091以中等站姿就座于座位2100,则必然地,使用者2091的头部2091H位于站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转轴2091C的大致上方,从而能够消除所述那样的问题。即,搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091的头部2091H的位置位于转弯中心轴2091C上,因此不会发生由于站姿乘车移动体2001的转弯时的离心力而使身体摇摆的情况。而且,在使用者2091驾驶站姿乘车移动体2001时,没有难以把握站姿乘车移动体2001的驾驶方向或站姿乘车移动体2001的通过道路的情况。而且,不会发生使用者2091与自身意思无关地使身体活动的情况,能消除晕交通工具的原因。
更优选的是,在从靠背2101与座部2102的交点CP1到坐骨支承板2112与臀部支承部2113的交界点CP2之间,将转弯时中心轴2091C配置在从靠背2101与座部2102的交点CP1离开了交点CP1与交界点CP2之间的距离的20%至40%的位置。即,从靠背2101和座部2102的交点CP1到站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转中心轴2091C为止的距离(图51的2201)与从旋转中心轴2091C到坐骨支承板2112和臀部支承部2113的交界点CP2为止的距离(图51的202)之比为1∶1.5至1∶4。而且,旋转中心轴2091C除了满足上述的比之外,在从站姿乘车移动体2001的上部观察时,旋转中心轴2091C位于座位2100的左右的中心。需要说明的是,旋转中心轴2091C从前面说明的驱动轮即左右的后轮2107的配置状态,变成位于左右的后轮2107的中心。如此,能够进一步减小使用者2091的头部2091H的中心与站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转轴2091C之间的距离,如图50A所示,能够使使用者2091的头部2091H位于转弯的旋转轴2091C上,从而能够更进一步消除所述的问题。
作为1个具体的实例,实验性地通过将从靠背2101的靠背面PS1与座部2102的座面PS3的交点CP1到站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转中心轴2091C为止的距离设为2cm,可知能够使搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091的头部2091H的位置位于转弯时的旋转中心轴2091C。
作为使用者2091在假定成人女性的情况下,可知头部2091H在俯视观察时其长度为约18cm。在此,在使除去其前后的4分之1(不包括其4分之1的部分)后的中心部分位于转弯时的旋转中心轴2091C时,可知在从18cm除去前后各4分之1(即,各4.5cm)后的9cm的宽度处能够变更。在成人男性的情况下,头部2091H的俯视观察时的长度为约19cm,变更宽度成为9.5cm。
作为所述具体的实例,通过实验发现了从交点CP1到转弯时的旋转中心轴2091C为止的距离为2cm时,其旋转中心轴2091C位于头部2091H的距后部4分之1的部分。因此,从靠背2101的靠背面PS1与座部2102的座面PS3的交点CP1到站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转中心轴2091C为止的距离为2cm±(9cm~9.5cm),通过形成为2cm以上且11cm以下或11.5cm以下,而能够使搭乘于站姿乘车移动体2001的使用者2091的头部2091H的位置位于转弯时的旋转中心轴2091C。
根据其偏移,通过靠背2101的后倾,使因使用者2091的座高的高度而头部位置向前后移动的量与因使用者2091的身体的厚度而头部位置向前后移动的量平衡,从而如图52A及图52B那样,没有头部2091H的位置较大地偏移的情况。
图52B中的实线所示的人体2091A的轮廓是标准的,身高约为160cm。向下三角形表示骨盆位置。躯体部和头部2091H及骨盆为1.3倍的身高约2m的人体2091B是由单点划线表示的轮廓。0.7倍的身高约110cm的人体2091D是由虚线表示的轮廓。为了比较头部位置而省略了大腿部以下。由该图52B可知,如人体2091A、2091B、2091D所示,即使身高较大地变化,头部2091H的位置也不会较大地从站姿乘车移动体2001的转弯时的旋转中心轴2091C偏离。
图53是表示了本第九实施方式的站姿乘车移动体2001的座位2100具备的压力传感器片2121a、2121b的配置的图。
压力传感器片2121a、2121b是站姿乘车移动体2001的操作输入机构的一例。1个压力传感器片(靠背压力传感器片)2121a配置在例如靠背2101的上部,即使用者2091的脊背的左右肩胛骨和脊椎的位置接触的部分,具体而言,配置在跨靠背中央上部2101A和靠背侧部2101B的上部这样的部分(参照图53的交叉影线部分)。另一压力传感器片(座部压力传感器片)2121b配置在例如座部2102的靠背2101的附近侧的部分,即使用者2091的臀部和坐骨的位置接触的部分,具体而言,配置在跨臀部支承部2113和坐骨支承板2112的臀部支承部2113的附近部分这样的部分(参照图53的交叉影线部分)。靠背压力传感器片2121a计测使用者2091的脊背与靠背2101接触的压力及其变化。座部压力传感器片2121b计测使用者2091的臀部和坐骨位置与座部2102接触的压力及其变化。在本第九实施方式的例子中,根据由压力传感器片2121a及压力传感器片2121b计测的左右的压力的偏差,来控制左右的转弯。即,使用者2091在以中等站姿乘车的状态下,向座位2100的左右任一方施加体重,由此能够输入左右的转弯的操作。关于操作输入和转弯的控制,在后面叙述。
图54是在本第九实施方式中,表示了使用者2091就座于座部2102时施加给座部2102的压力(由压力传感器片2121b检测到的压力)的分布的图。
在图54中,是上方为座部2102的后方,下方为座部2102的前方,图54的左侧成为使用者2091的右侧这样的配置。图54的(a)表示使用者2091以中等站姿搭乘于本第九实施方式的站姿乘车移动体2001时施加给座部2102的压力。图54的(b)表示在本第九实施方式的站姿乘车移动体2001的座部2102上,如利用图60的以往的作业用椅子时那样,使用者2091利用坐骨支承上半身的体重,使上半身向上直立,使膝弯曲而脚部在上半身的重心线的正下方轻微接地来维持姿态,在此状态下,施加给座部2102的压力。
如图48A及图48B所示,在使用者2091以中等站姿搭乘于本第九实施方式的站姿乘车移动体2001时,不仅利用座部2102,而且利用靠背2101和搁脚板2103这各部分来分散支承使用者2091的体重。由此,如图54的(a)所示,座部2102的压力以每平方厘米为40克左右的压力向大范围扩展,未发现向坐骨支承板2112的集中。
相对于此,在使用者2091以与利用图60所示的以往的作业用椅子时同样的姿态就座于座部2102时,如图54的(b)所示,在坐骨支承板2112上作用有每平方厘米超过90克的压力。
在与以往的作业用椅子同样的姿态下,仅在坐骨的狭窄的范围作用有压力。由此,虽然相对于支承使用者2091自身的体重的铅垂方向的力来说是稳定的,但在像移动体的加减速时或转弯时那样作用有来自前后左右的水平方向的力时,仅利用坐骨周边的狭窄的范围无法支承,变得不稳定。
相对于此,如图54的(a)所示的使用者2091以中等站姿搭乘于本第九实施方式的站姿乘车移动体2001时,靠背2101的靠背面PS1相对于铅垂线后倾10度,搁脚板2103的搁脚板面PS2相对于水平面HS后倾10度。通过如此构成,使用者2091的体重不仅在铅垂方向上被支承,而且沿着铅垂方向作用的重力加速度由靠背2101、座部2102及搁脚板2103在前后方向上支承。由此,能够支承移动体2001的加减速时或转弯时作用的来自前后左右的水平方向的力,不仅在静止时成为稳定的姿态,而且在移动体2001的动作时使用者2091也能够稳定地保持中等站姿的姿态。
而且,在本第九实施方式中,以使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1与脚掌成为约90度的方式设置靠背2101的靠背面PS1和搁脚板2103的搁脚板面PS2(在图48B中,参照搁脚板面PS2的延长面EPS2)。由此,使用者2091在以中等站姿乘车时能够使膝轻微弯曲,使小腿与从脊椎向骨盆的重心线L1平行,将脚踝保持成与直立时同样的约90度。由此,利用脚掌进行的载荷支承是与直立时同样的自然姿态,并且使用者2091的体重由靠背2101、座部2102、搁脚板2103分散支承。与仅利用坐骨来支承上半身的载荷的图54的(b)的状态相比,本第九实施方式的中等站姿的乘车没有局部性的压迫,即使长时间乘车产生疼痛的情况也少。而且,相对于沿着水平方向施加的力,也能够利用与通常的站姿同样的自然姿态支承,从而能够减轻乘车的疲劳。
图55表示就座在站姿乘车移动体2001的座部2102时的作用于搁脚板2103的压力(由压力传感器片2121a检测到的压力)的分布。图55的上方为后方即使用者2091的背侧,下方为前方即使用者2091的腹侧。是图55的左侧成为使用者2091的右侧的配置。图55的(a)是图48A及图48B所示那样的中等站姿乘车的情况,是使用者2091的脚踝的角度为约90度时作用于搁脚板2103的压力。图55的(b)表示搁脚板2103未后倾,与水平面平行,脚踝成为约100度的钝角时的作用于搁脚板2103的压力。脚踝成为钝角的状态是使腰靠在图62的以往的工业用车辆的靠背垫上,使脚向前方伸展而利用水平的工业用车辆的底板面与脚掌的摩擦来支承体重时的姿态。
在搁脚板2103后倾10度时,脚踝的角度为约90度,如图55的(a)所示,与直立时同样地使载荷分散于脚尖和脚后跟。这是较大的载荷作用于脚后跟,接近于自然直立时的压力的作用方式。在搁脚板2103与水平面平行时,由于靠背2101和座部2102的倾斜,使腿倾斜伸出并利用脚掌的摩擦来支承身体向前滑出的力。这样的话,如图55的(b)所示,对脚尖侧的负载增大,作为支承体重的力的方向并不自然。即,由于对脚尖的负载大,因此脚尖在穿着尖细的鞋的情况下可能产生疼痛。本来应支承体重的脚后跟的压力降低,而由脚尖侧倾斜地支承体重,因此不仅脚掌,而且由于力沿着倾斜方向作用而对小腿及腿肚子的负载也增大。
相对于此,在本第九实施方式中,通过使搁脚板2103的搁脚板面PS2后倾10度,即使在以中等站姿乘车时,也与通常的站姿同样地对脚掌的载荷沿着与小腿平行的方向作用,从而不会使过分的力作用于脚尖而利用自然力的施加方式能够支承载荷,从而能够减轻疲劳。
此外,在本第九实施方式中,在靠背2101的下部具备对使用者2091的腰椎的弯曲部分进行支承的腰部靠背2114,利用腰部靠背2114来维持使用者2091的脊椎的自然弯曲。在靠背2101的上方还可以具备对头部2091H进行支承的头枕(未图示)。
接下来,基于图53、图56及图57,说明本第九实施方式的站姿乘车移动体2001的操作方法。
为了不限制使用者2091的上半身的可动范围而保持作业性且保持负载不作用于脊椎的姿态来操作移动体,本第九实施方式的站姿乘用移动体2001在以中等站姿乘车的使用者2091的前方未设置操作用的操作输入机构。例如,通过配置在使用者2091的搁脚板部103上的脚开关2111的压下动作和对由配置在使用者2091的背侧的靠背压力传感器片2121a及座部压力传感器片2121b计测的压力分布进行变更的体重移动等身体动作,来进行站姿乘车移动体2001的移动的操作输入。
图56是与本第九实施方式的站姿乘车移动体2001的移动操作和伴随该操作的控制相关的功能框图。与该控制相关的功能块即控制用计算机及存储器2130具备开关压下检测部2131、压力检测部2132、初始值保持部2133、重心变动检测部2134、合并部2135、电动机控制部2136。
右侧和左侧的脚开关2111R、2111L连接于开关压下检测部2131。靠背压力传感器片2121a和座部压力传感器片2121b连接于压力检测部2132。压力检测部2132连接于初始值保持部2133和重心变动检测部2134。初始值保持部2133连接于重心变动检测部2134。开关压下检测部2131和重心变动检测部2134连接于合并部2135。合并部2135连接于电动机控制部2136。电动机控制部2136连接于电动机2137L、2137R。
图56的右侧和左侧的脚开关2111L和2111R是配置在脚板2103上的前端部的左侧和右侧的脚开关。左侧的脚开关2111L位于以中等站姿乘车的使用者2091的左侧,在本第九实施方式中,通过使用者2091的踏入压下而输入站姿乘车移动体2001的后退的操作。右侧的脚开关2111R位于以中等站姿乘车的使用者2091的右侧,在本第九实施方式中,通过使用者2091的踏入压下而输入站姿乘车移动体2001的前进的操作。
如上所述,靠背压力传感器片2121a设置于靠背2101,计测作用于靠背2101的压力的分布计测。座部压力传感器片2121b设置于座部2102,计测作用于座部2102的压力的分布。在本第九实施方式中,当以中等站姿乘车的使用者2091对于靠背2101和座部2102施加偏向使用者2091的右侧的压力时,通过由靠背压力传感器片2121a和座部压力传感器片2121b分别计测的压力分布,输入向右方的转弯操作。同样地,以中等站姿乘车的使用者2091对于靠背2101和座部2102施加偏向使用者2091的左侧的压力时,通过由靠背压力传感器片2121a和座部压力传感器片2121b分别计测的压力分布,输入向左方的转弯操作。由靠背压力传感器片2121a和座部压力传感器片2121b计测的压力分布向压力检测部2132输入。
压力检测部2132分别检测由靠背压力传感器片2121a及座部压力传感器片2121b分别计测的压力分布,其功能通过所述控制用计算机实现。来自压力检测部2132的输出分别向初始值保持部2133和重心变动检测部2134输入。压力检测部2132确认是否向初始值保持部2133存储了初始值(参照后述的图57的步骤S2130),在初始值保持部2133未保持初始值时,将输入的值保持作为初始值(参照后述的图57的步骤S2140)。
开关压下检测部2131分别检测左侧的脚开关2111L及右侧的脚开关2111R的压下,其功能通过控制装置存储部2109内的控制用计算机来实现。具体而言,开关压下检测部2131检测是仅左侧的脚开关2111L被踏入压下,是右侧的脚开关2111R被踏入压下,是两方的脚开关2111L、2111R均被踏入压下,还是两方的脚开关2111L、2111R均未被踏入。检测到的信息从开关压下检测部2131向合并部2135输出。
初始值保持部2133分别存储对由靠背压力传感器片2121a及座部压力传感器片2121b分别计测的压力分布的左右的偏差进行判定的作为基准的初始值,其功能通过控制装置存储部2109内的所述控制用计算机和存储器来实现。具体而言,如后述的图57的步骤S2110记载那样,当检测到没有人(使用者)2091向站姿乘车移动体2001乘车的状态时,在步骤S2120中消去初始值。然后,在最初确认到人2091向站姿乘车移动体2001乘车时,成为初始值保持部2133没有初始值的状态,因此保存初始值(参照步骤S2140)。即,在使用者(人)2091刚乘车之后,必然重置初始值。
重心变动检测部2134将向靠背2101和座部2102分别施加且由所述压力检测部2132检测到的压力与存储在所述初始值保持部2133中的初始值进行比较,来判定左右的压力的偏差的有无,其功能通过控制装置存储部2109内的控制用计算机来实现。更具体而言,在重心变动检测部2134中,检测存储在初始值保持部2133中的初始值以上的压力点而检测压力分布,判定左右的压力的偏差的有无。在重心变动检测部2134中,关于使用初始值来判定压力分布有无左右的压力的偏差的具体的处理,在后面叙述。
合并部2135将由开关压下检测部2131检测到的左侧的脚开关2111L及右侧的脚开关2111R的压下状态的信息与由重心变动检测部2134判定出的向靠背2101和座部2102施加的压力的左右的偏差的信息进行合并,其功能通过控制装置存储部2109内的控制用计算机来实现。
在将2个信息合并之前,合并部2135关于由重心变动检测部2134判定出的向靠背2101和座部2102施加的压力的左右的偏差的信息,如以下那样进行判定。
在通过重心变动检测部2134检测到由压力传感器片2121a检测出的压力分布与由座部压力传感器片2121b检测出的压力分布这两方的压力分布没有左右的偏差,并将其信息向合并部2135输入时,合并部2135判定为不需要转弯动作。在通过重心变动检测部2134检测到由压力传感器片2121a检测出的压力分布和由座部压力传感器片2121b检测出的压力分布中仅任一方的压力分布具有左右的偏差而另一方压力分布没有左右的偏差,并将其信息向合并部2135输入时,合并部2135判定为不需要转弯动作。在通过重心变动检测部2134检测到由压力传感器片2121a检测出的压力分布和由座部压力传感器片2121b检测出的压力分布这两方的压力分布都具有左右的偏差,且2个压力分布的左右的偏差不同,并将其信息向合并部2135输入时,合并部2135判定为不需要转弯动作。
另一方面,在通过重心变动检测部2134检测到由压力传感器片2121a检测出的压力分布和由座部压力传感器片2121b检测出的压力分布这两方的压力分布都存在左偏,并将其信息向合并部2135输入时,合并部2135判定为被输入了向左方的转弯操作。在通过重心变动检测部2134检测到由压力传感器片2121a检测出的压力分布和由座部压力传感器片2121b检测出的压力分布这两方的压力分布都存在右偏,并将其信息向合并部2135输入时,合并部2135判定为被输入了向右方的转弯操作。
如此,仅在通过重心变动检测部2134检测到2个压力分布的偏差的倾向相同时,通过合并部2135判定为被输入了向左方或右方的转弯操作,由此能够准确地输入转弯操作。换言之,在2个压力分布的偏差的倾向不相同时,能够容许使用者2091搭乘于站姿乘车移动体2001而仅改变姿态的情况、或进行某种操作等而没有转弯操作的意图时的使用者2091的动作,从而能够防止误输入。
如此基于压力的左右的偏差的信息而判定了转弯操作之后,通过合并部2135将左侧的脚开关2111L及右侧的脚开关2111R的压下状态的信息合并。例如在右侧的脚开关2111R的压下的信息与向右的压力的偏差的信息的组合中,如图47及图48A及图48B那样,以使用者2091搭乘的站姿乘车移动体2001边向右侧转弯边前进的方式将操作输入信息从合并部2135向电动机控制部2136输出。在右侧的脚开关2111R的压下的信息与向左的压力的偏差的信息的组合中,如图47及图48A及图48B那样,以使用者2091搭乘的站姿乘车移动体2001边向左侧转弯边前进的方式将操作输入信息从合并部2135向电动机控制部2136输出。在左侧的脚开关2111L及右侧的脚开关2111R均未压下的信息与向左的压力的偏差的信息的组合中,将向左的“就地旋转”等的操作输入信息从合并部2135向电动机控制部2136输出。
电动机控制部2136将由合并部2135合并后的操作输入信息变换成电动机2137L、2137R的旋转方向和速度,并生成与左右的后轮2107的车轴连接的各个电动机2137L、2137R的控制信号,其功能通过控制装置存储部2109内的控制用计算机来实现。
如此,不仅开关压下检测部2131和压力检测部2132,而且重心变动检测部2134、合并部2135、电动机控制部2136它们的功能也分别通过存储在控制装置存储部2109中的控制用计算机来实现,在图56中表示作为控制用计算机及存储器2130。
电动机2137L是与位于乘车的使用者2091的左侧的后轮2107的车轴连接的电动机。电动机2137R是与位于乘车的使用者2091的右侧的后轮2107的车轴连接的电动机。电动机2137L及电动机2137R均收纳在蓄电池及电动机收纳部2110内,由通过同样地收纳在蓄电池及电动机收纳部2110内的蓄电池供给的电流来驱动。
图57是表示对于本第九实施方式中的站姿乘车移动体2001的移动操作和基于该移动操作的站姿乘车移动体2001的动作的流程图的一例。
以下,按照图57的流程图,说明站姿乘车移动体2001的移动操作方法的一例。
在动作开始后(例如,站姿乘车移动体2001的电源接通之后),首先,压力检测部2132确认向压力传感器片2121a及2121b的输入的有无(步骤S2110)。在通过压力检测部2132判定为压力传感器片2121a及2121b均没有输入时(在步骤S2110中为否),压力检测部2132认为使用者2091未乘车而将存储在初始值保持部2133中的初始值消去(步骤S2120),返回步骤S2110。此时,具体而言,在规定时间、例如恒定时间例如0.5秒左右期间,反复进行步骤S2110,若压力传感器片2121a及2121b在规定时间内均没有输入,则通过压力检测部2132判定为“没有人乘车”而进入步骤S2120。
在步骤S2110中,在通过压力检测部2132判定为压力传感器片2121a及2121b的至少任一方存在输入时(在步骤S2110中为是时),进入步骤S2130。
在步骤S2130中,压力检测部2132确认在初始值保持部2133中是否存储有初始值(步骤S2130)。
在步骤S2130中,在通过压力检测部2132判定为初始值保持部2133未存储初始值时(在步骤S2130中为否时)且通过压力检测部2132判定为压力传感器片2121a及2121b这两方都存在输入时,压力检测部2132将当前(判定了步骤S2130的时刻)的压力传感器片2121a及2121b的输入作为初始值向初始值保持部2133输出。初始值保持部2133将由压力检测部2132输出的压力传感器片2121a及2121b的测定值存储作为初始值(步骤S2140)。即,在初始值保持部2133中,在消去初始值且从压力传感器片2121a及2121b存在新输入这样的条件齐备时,写入该新的初始值。该初始值将压力传感器片2121a及2121b的分布直接作为数值的矩阵而保持初始值。然后,进入步骤S2150。在步骤S2130中,在初始值保持部2133未存储初始值时(在步骤S2130中为否时)且压力传感器片2121a及2121b中仅任一方存在输入时,也将当前的压力传感器片2121a及2121b的输入存储作为初始值。即,对于压力传感器片2121a及2121b中的任一方没有输入的情况,输入0作为初始值。
在步骤S2130中,通过压力检测部2132判定为初始值保持部2133存储有初始值时(在步骤S2130中为是时),不经过步骤S2140,而进入步骤S2150。
在步骤S2150中,开关压下检测部2131检测脚开关2111L、2111R的压下状态。在通过开关压下检测部2131检测到左右2个脚开关2111L、2111R均未被压下时,或通过开关压下检测部2131检测到左右2个脚开关2111L、2111R均被压下时(在步骤S2150中为否时),进入步骤S2160。
在步骤S2160中,重心变动检测部2134检测压力传感器片2121a及2121b的输入是否与存储在初始值保持部2133中的初始值不同。在通过重心变动检测部2134检测到压力传感器片2121a及2121b的输入与存储在初始值保持部2133中的初始值没有差别时(在步骤S2160中为否时),认为没有移动及转弯的操作输入,返回步骤S2110。
在步骤S2160中,在通过重心变动检测部2134检测到压力传感器片2121a及2121b的输入与存储在初始值保持部2133中的初始值相比存在向右或左的输入的偏差时(在步骤S2160中为是时),合并部2135将基于来自脚开关2111L、2111R的输入的前进及后退的速度设为0,基于压力传感器片2121a及2121b的输入与初始值之差,生成右转弯或左转弯的“就地旋转”的操作输入信息。然后,进入步骤S2170。
步骤S2160中的重心变动检测部2134的检测方法例如是从压力传感器片2121a及2121b的各自的输入值减去存储在初始值保持部2133中的初始值。在本第九实施方式的例子中,压力传感器片2121a及2121b在各自的表面上具有多个测定点。初始值按照测定点而存储在初始值保持部2133中,输入值与初始值的减法运算按照测定点通过重心变动检测部2134进行。在重心变动检测部2134中,将多个测定点分割成左右的区域,在左右各个区域中,求出减法运算的值的总计。向左右的区域的分割对于压力传感器片2121a及2121b的测定点而言,在靠背2101及座部2102的左右宽度的中央沿着上下方向设定分割线,而将压力传感器片2121a及2121b的测定点分为左右的区域。以中等站姿乘车的使用者2091的右侧为压力传感器片2121a及2121b的右区域,左侧为压力传感器片2121a及2121b的左区域。右侧的区域的总计是压力传感器片2121a及2121b的右区域的减法运算值的总计,左侧的区域的总计是压力传感器片2121a及2121b的左区域的减法运算值的总计。左右的区域的减法运算值的总计之差相对于存储在初始值保持部2133中的初始值的总计值,若小于预先设定的值例如20%,则通过重心变动检测部2134检测为与初始值相比没有变化。若通过重心变动检测部2134检测到左右的区域的减法运算值的总计之差相对于存储在初始值保持部2133中的初始值的总计值为上述预先设定的值以上,则通过重心变动检测部2134检测为存在偏差。若压力传感器片2121a及2121b的右区域的减法运算值大于左区域的减法运算值,则通过重心变动检测部2134检测为存在向右的压力的偏差。而且,若左区域的减法运算值大于右区域的减法运算值,则重心变动检测部2134检测为存在向左的压力的偏差。合并部2135基于来自重心变动检测部2134的检测信息,例如在向右的压力的偏差存在时,生成右转弯的“就地旋转”的操作输入信息。合并部2135基于来自重心变动检测部2134的信息,例如在向左的压力的偏差存在时,生成左转弯的“就地旋转”的操作输入信息。
在步骤S2170中,电动机控制部2136基于从合并部2135输出的操作输入信息,设定用于对左右的电动机2137L、2137R的旋转进行控制的旋转速度(步骤S2170)。即,电动机控制部2136基于从合并部2135输出的“就地旋转”的操作输入信息,设定左右相反符号的电动机驱动电压。在来自合并部2135的信息例如是向右转弯的“就地旋转”的操作输入信息时,对右侧的电动机2137R设定负的驱动电压,对左侧的电动机2137L设定正的驱动电压,由此将两电动机2137R、2137L设定为等速旋转。由此,在步骤S2210中,使右侧的电动机2137R向后退的方向旋转,使左侧的电动机2137L向前进的方向旋转。通过使两电动机2137R、2137L以等速进行反向旋转,而使左右的后轮2107以等速进行反向旋转,从而实现站姿乘车移动体2001的“就地旋转”。在来自合并部2135的信息例如是向左转弯的“就地旋转”的操作输入信息时,对右侧的电动机2137R设定正的驱动电压,对左侧的电动机2137L设定负的驱动电压,由此将两电动机2137R、2137L设定为等速旋转。由此,使右侧的电动机2137R向前进的方向旋转,使左侧的电动机2137L向后退的方向旋转。通过使两电动机2137R、2137L以等速进行反向旋转,而使左右的后轮2107以等速进行反向旋转,从而实现站姿乘车移动体2001的“就地旋转”。
另一方面,在通过开关压下检测部2131检测到左右2个脚开关2111L、2111R的任一方被压下时(在步骤S2150中为是时),进入步骤S2180。
在步骤S2180中,重心变动检测部2134检测压力传感器片2121a及2121b的输入是否与存储在初始值保持部2133中的初始值不同(步骤S2180)。检测方法与步骤S2160的情况相同。在通过重心变动检测部2134检测到压力传感器片2121a及2121b的输入与存储在初始值保持部2133中的初始值没有差别时(在步骤S2180中为否时),即,在通过重心变动检测部2134检测到压力传感器片2121a及2121b的输入没有左右的偏差时,合并部2135基于来自开关压下检测部2131的脚开关2111L、2111R的压下信息,生成无旋转动作的前进或后退的操作输入信息。例如,在将检测到右侧的脚开关2111R存在压下的情况从开关压下检测部2131向合并部2135输入时,通过合并部2135生成前进的操作输入信息。在将检测到左侧的脚开关2111L存在压下的情况从开关压下检测部2131向合并部2135输入时,通过合并部2135生成后退的操作输入信息。在将检测到左侧的脚开关2111L和右侧的脚开关2111R这两方被踏入而存在压下的情况从开关压下检测部2131向合并部2135输入时,通过合并部2135判定为停止。生成的操作输入信息从合并部2135向电动机控制部2136输出。然后,进入步骤S2190。
在步骤S2190中,电动机控制部2136基于从合并部2135输出的操作输入信息来控制左右的电动机2137L、2137R的旋转。首先,电动机控制部2136基于从合并部2135输出的前进或后退的操作输入信息,设定左右相同符号的电动机驱动电压。例如在前进的操作输入信息的情况下,通过电动机控制部2136对左右的电动机2137L、2137R设定正的驱动电压。在后退的操作输入信息的情况下,通过电动机控制部2136对左右的电动机2137L、2137R设定负的驱动电压。驱动电压由电动机控制部2136设定成使两电动机2137L、2137R等速旋转。由此,通过使左右的电动机2137L、2137R向同方向等速旋转,而使左右的后轮2107以等速向同方向旋转,从而实现站姿乘车移动体2001的前进或后退的直行(步骤S2210)。
另一方面,在步骤S2180中,在通过重心变动检测部2134检测到压力传感器片2121a及2121b的输入存在左右的偏差时(在步骤S2180中为是时),进入步骤S2200。
在步骤S2200中,合并部2135基于脚开关2111L、2111R的压下的信息,生成前进或后退的操作输入信息,基于压力传感器片2121a及2121b的输入的向左或右的压力的偏差的信息,生成向左或右的转弯的操作输入信息。例如,在具有右侧的脚开关2111R被压下的信息和压力传感器片2121a及2121b的向右的压力的偏差的信息时,通过合并部2135生成向右前方的移动的操作输入信息。同样地,在右侧的脚开关2111R的压下的信息与压力传感器片2121a及2121b的向左的压力的偏差的信息的组合的情况下,通过合并部2135生成向左前方的移动的操作输入信息。而且,在左侧的脚开关2111L的压下的信息与压力传感器片2121a及2121b的向右的偏差的组合的情况下,通过合并部2135生成向右后方的移动的操作信息,在左侧的脚开关2111L的压下的信息与压力传感器片2121a及2121b的向左的压力的偏差的信息的组合的情况下,通过合并部2135生成向左后方的移动的操作信息。然后,进入步骤S2210。
在步骤S2210中,电动机控制部2136基于从合并部2135输出的操作输入信息来控制电动机2137L、2137R的旋转。电动机控制部2136基于从合并部2135输出的操作输入信息,设定左右的电动机2137L、2137R的驱动电压。例如,在从合并部2135输出向右前方的移动的操作输入信息时,首先,分别设定正的电压作为左右的电动机2137L、2137R的驱动电压,从右电动机2137R的驱动电压减去转弯操作量的电压,将左电动机2137L的驱动电压加上转弯操作量的电压。向两电动机2137L、2137R的转弯操作量的电压的绝对值相同。由此,左电动机2137L的旋转速度比右电动机2137R高,或右电动机2137R以低速向后退方向旋转且左电动机2137L以高速向前进方向旋转。因此,右后轮2107以低速前进或后退,左后轮2107以高速前进,因此能实现站姿乘车移动体2001的向右前方的移动。向左前方的移动的操作输入信息的情况同样,但将右电动机2137R的驱动电压加上转弯操作量,从左电动机2137L的驱动电压减去转弯操作量。在向右后方的移动的操作输入信息的情况下,首先,设定负的电压作为左右的电动机2137L、2137R的驱动电压,将右电动机2137R的驱动电压加上转弯操作量的电压,从左电动机2137L的驱动电压减去转弯操作量的电压。由此,左电动机2137L的旋转速度比右电动机2137R高,或右电动机R以低速向前进方向旋转且左电动机2137L以高速向后退方向旋转。因此,右后轮2107以低速后退或前进,左后轮2107以高速后退,因此实现站姿乘车移动体2001的向右后方的移动。在向左后方的移动操作输入信息的情况下,设定负的电压作为左右的电动机2137L、2137R的驱动电压,从右电动机2137R的驱动电压减去转弯操作量的电压,将左电动机2137L的驱动电压加上转弯操作量的电压。
通过在步骤S2170或步骤S2190或步骤S2200中设定的电动机控制部2136的驱动电压,而使左电动机2137L和右电动机2137R旋转(步骤S2210)。
通过上述的动作,本第九实施方式的站姿乘车移动体2001在使用者2091乘车而要前进时,通过踩踏脚开关2111L、2111R中的例如从乘车的使用者2091观察下的右侧的开关2111R而前进,在要后退时,通过踩踏脚开关2111中的例如左侧的开关2111L而后退。通过不踩踏脚开关2111L、2111R并使重心向左右倾斜而能够就地转弯,通过边踩踏脚开关2111L或2111R边使重心向左或右倾斜而能够边前进或后退边进行方向转换。
需要说明的是,在步骤S2160或步骤S2180中,使用左或右的测定点处的与初始值的差量的总计值来进行重心变动检测部2134的向右或左的压力的偏差的检测,但例如也可以通过向压力传感器片2121a及2121b上的各测定点的输入,来求出重心位置,将重心位置与初始值比较,由此进行上述检测。而且,在步骤S2160或步骤S2180中,通过重心变动检测部2134进行的压力的偏差的有无的检测是初始值的总计值的20%以上的偏差存在的情况,但也可以是这以外的数值。
如上所述,根据本第九实施方式的所述结构,靠背2101向后方倾斜,座部2102向前方倾斜,由此,使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1向后方倾斜约10度,使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1与大腿骨的中心线L2所成的角度成为约135度,由此使用者2091能够保持腰或脊椎的负担最少的姿态。
此外,搁脚板2103的搁脚板面PS2向后方倾斜而使用者2091的脚踝的角度成为约90度,由此在与直立时同样的自然的向脚掌的载荷分布中,使用者2091能够采取即使长时间疲劳也少、对身体的负载小且维持站姿的就座姿态。而且,通过将脚踝的角度保持为约90度,所述使用者2091能够以与通常的站姿同样的自然的关节的角度来支承体重,由此,容易进行为了利用脚掌来操作脚开关2111L、2111R而抬脚等动作。而且,通过将脚踝的角度保持为约90度,脚掌容易支承载荷,因此通过脚掌的操作输入也能够稳定进行,此外,对于在行驶时作用的前后的加速度,也能够稳定地支承载荷而维持姿态。因此,在使用者2091的前方即使没有手柄或扶手等也安全,能够确保上半身的作业性,从而能够对使用者2091给予敞开感。
另外,靠背2101的靠背面PS1向后方倾斜,搁脚板2103的搁脚板面PS2设置成使使用者2091的从脊椎向骨盆的重心线L1与通过脚掌的直线(沿着搁脚板面PS2的直线)成为约90度,由此,使用者2091能够使载荷向与靠背2101接触的背和与座部2102接触的臀部及大腿部的上端部、以及脚掌分散。载荷不会集中于坐骨,而且实现脊椎、骨盆及脚掌上没有局部的负载作用的姿态,从而能够在维持了站姿姿态的状态下不会从座部滑落地就座。由此,无需像鞍式的作业椅子那样跨骑,因此即使是裙子或和服等难以跨骑的服装也能够乘车。
另外,将操作输入机构的例子即脚开关2111L、2111R、压力传感器片2121a和2121b设置于搁脚板2103、靠背2101、座部2102,在使用者2091的前方未设置操作输入机构等操作系统的装置,由此能够维持稍后倾的站姿姿态,即使对于移动时的前后的加速度,也能够解决使用者2091前倒(身体前倾快要倒下)或跌倒的课题。此外,由于座位前面敞开,因此不会妨碍使用者2091的腕及上半身的动作,能够较大地获得保持乘车的状态下的向架伸手等的作业范围,能得到敞开感。由于没有乘降时的障碍物,因此乘降动作顺畅,能够减少乘降时的负载。
本发明的站姿乘车移动体作为高尔夫用推车或工业用车辆或轮椅等有用。而且,本发明的站姿乘车移动体也能够应用于机动车或电车的座位或作业用椅子等用途。
需要说明的是,通过将所述各种实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例适当组合,而能够起到各自具有的效果。
本发明参照附图并与优选的实施方式相关联而充分地进行了记载,但对于本领域技术人员而言能了解各种变形或修正。这种变形或修正只要不脱离权利要求书的范围所限定的本发明的范围,就应认为包含于其中。
【工业实用性】
本发明的搭乘型移动体及搭乘型移动体的控制方法在对生活进行支援的搭乘型的移动机器人中,具有不使用手而利用身体动作能够进行机器人操作的机构,在不中止门开闭或购物等生活作业而进行移动时有用。本发明除此之外作为个人的移动体、移动支援设备、或健康支援设备等的驾驶或其控制方法有用。

Claims (22)

1.一种搭乘型移动体,具备:
移动体主体;
靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;
座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;
多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;
驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯;
靠背用姿态传感器,其配置在所述靠背的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分;
接触位置依赖型的操作意图判定部,其通过所述姿态传感器检测所述搭乘者的姿态的变化,来判定所述搭乘者的操作意图;
左右变化量比较型的旋转意图判定部,其仅在通过所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的压力值之差是否超过就座确认阈值,在判定为所述压力值之差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在;
驱动控制部,其按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,对所述驱动部进行驱动控制。
2.根据权利要求1所述的搭乘型移动体,其中,
所述靠背的配置有所述靠背用姿态传感器的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分是指所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的区域。
3.根据权利要求2所述的搭乘型移动体,其中,
所述靠背用姿态传感器配置在靠背左右上部能够接触的部分,该靠背左右上部包括所述搭乘者的左右肩胛骨以及脊背肋骨以各个肩胛骨的宽度所处的脊背部分。
4.根据权利要求2所述的搭乘型移动体,其中,
还具备座部用姿态传感器,该座部用姿态传感器配置在所述座部的所述搭乘者的所述臀部接触的部分。
5.根据权利要求3所述的搭乘型移动体,其中,
所述旋转意图判定部根据所述姿态传感器从所述搭乘者的从左右肩胛骨到脊背肋骨的部分受到的压力的大小与所述压力表示恒定以上的值的区域的宽度的关联信息,来判定所述搭乘者的旋转意图。
6.根据权利要求4所述的搭乘型移动体,其中,
所述操作意图判定部在所述靠背用姿态传感器的压力的大小超过靠背压力用阈值或表示恒定以上的值的区域的宽度超过靠背区域用阈值时,且所述座部用姿态传感器的压力的大小超过座部压力用阈值或表示恒定以上的压力的区域的宽度超过座部区域用阈值时,判定为操作意图存在,
所述旋转意图判定部在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分上的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值的左右差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
7.根据权利要求4所述的搭乘型移动体,其中,
还具备靠背中央下部用姿态传感器,该靠背中央下部用姿态传感器能够与所述搭乘者的腰椎所处的脊背部分接触的所述靠背部的局部接触,
所述操作意图判定部在所述靠背中央下部用姿态传感器的压力的大小超过靠背中央下部压力用阈值或表示恒定以上的值的区域的宽度超过靠背中央下部区域用阈值时,且所述座部用姿态传感器的压力的大小超过座部压力用阈值或表示恒定以上的压力的区域的宽度超过座部区域用阈值时,判定为操作意图存在,
所述旋转意图判定部在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分上的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值的左右差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
8.根据权利要求5所述的搭乘型移动体,其中,
所述操作意图判定部在来自所述靠背中央下部用姿态传感器及所述座部用姿态传感器的传感器压力的大小超过靠背中央下部压力用阈值或表示恒定以上的值的区域的宽度超过靠背中央下部区域用阈值时,判定为操作意图存在,
在通过所述操作意图判定部判定为操作意图存在,且所述靠背用姿态传感器即所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值的左右差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左右旋转的意图存在。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的搭乘型移动体,其中,
还具备:
搭乘姿态判定部,其使用所述姿态传感器表示恒定以上的值的区域的宽度,来分析因所述搭乘者的搭乘姿态而不同的所述姿态传感器的压力分布状况;
权重决定部,其使用由所述搭乘姿态判定部分析的来自所述姿态传感器的输出值的分布状况,来决定所述姿态传感器的输出值的权重,
在对所述操作意图进行判定的所述操作意图判定部或对所述搭乘者的向左右旋转的意图进行判定的所述旋转意图判定部的至少任一方的判定处理中,使用通过所述权重决定部对所述姿态传感器的输出值进行了加权后的所述姿态传感器的输出值。
10.根据权利要求4所述的搭乘型移动体,其中,
还具备:
搭乘姿态判定部,其通过对所述靠背用姿态传感器和所述座部用姿态传感器的各自的传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值进行比较,来判定搭乘姿态的区别;
权重决定部,其在以能够与所述搭乘者的所述靠背左右上部接触的方式配置的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值、及所述座部用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值处于决定的恒定范围时,使用各传感器的压力总和值相对于对各传感器的压力总和值再进行了求和的整体压力总和值或各传感器的最大压力总和值的比率,来决定向各个传感器的权重,
所述旋转意图判定部由左右变化量比较型的旋转意图判定部形成,所述左右变化量比较型的旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的权重进行了加权后的所述靠背用姿态传感器的左右的压力总和值之差,来判定所述搭乘者的向左右旋转的意图。
11.根据权利要求7所述的搭乘型移动体,其中,
还具备:
搭乘姿态判定部,其通过对所述靠背用姿态传感器和所述靠背中央下部姿态传感器的各自的传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值进行比较,来判定搭乘姿态的区别;
权重决定部,其在以能够与所述搭乘者的所述靠背左右上部接触的方式配置的所述靠背用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值、及所述靠背中央下部用姿态传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值处于决定的恒定范围时,使用各传感器的压力总和值相对于对各传感器的压力总和值再进行了求和的整体压力总和值或各传感器的最大压力总和值的比率,来决定向各个传感器的权重,
所述旋转意图判定部由左右变化量比较型的旋转意图判定部形成,所述左右变化量比较型的旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的权重进行了加权后的所述靠背用姿态传感器的左右的压力总和值之差,来判定所述搭乘者的向左右旋转的意图。
12.根据权利要求7所述的搭乘型移动体,其中,
所述权重决定部在来自所述座部用姿态传感器、所述靠背中央下部用姿态传感器、或所述靠背用姿态传感器的输出值超过表示测定上限的阈值时,使对应的传感器的权重比其他的传感器的权重减小或为零,
所述旋转意图判定部使用以通过所述权重决定部决定的所述权重进行了加权后的所述靠背用姿态传感器的输出值,来判定左右旋转的意图。
13.根据权利要求1~8中任一项所述的搭乘型移动体,其中,
还具备通知部,该通知部在利用所述搭乘姿态判定部分析的结果是所述座部用姿态传感器的输出值为就座确认阈值以下时,对所述搭乘者进行通知,以催促其进行与所述座部接触的搭乘。
14.根据权利要求1或2所述的搭乘型移动体,其中,
还具备搁脚板,该搁脚板被支承在所述移动体主体的前部,且对所述搭乘者的脚掌进行支承。
15.根据权利要求1或2所述的搭乘型移动体,其中,
能够与所述搭乘者的至少脊椎部或腰椎部接触的所述靠背部分具有:无论有无所述搭乘者的接触都被固定的固定靠背部;能够通过所述搭乘者的接触而使所述靠背用姿态传感器的部分移动的可动靠背部。
16.根据权利要求15所述的搭乘型移动体,其中,
所述左右各自的可动靠背部的正面设置在与所述固定靠背部的正面大致同一的平面上,
所述左右各自的可动靠背部的位移的主方向是与所述平面垂直的方向。
17.根据权利要求15或16所述的搭乘型移动体,其中,
所述驱动控制部将所述左右各自的可动靠背部的位移分别换算成距离,根据所述距离的变化量来变更驱动指令。
18.根据权利要求15~17中任一项所述的搭乘型移动体,其中,
所述可动靠背部和所述固定靠背部分别由弹性体连结,且相对于所述搭乘型移动体主体能够移动。
19.根据权利要求1~12中任一项所述的搭乘型移动体,其中,
在从与所述靠背面正交的所述移动体主体的相对于行进方向的侧面观察的状态下,所述靠背的所述靠背面后倾,其倾斜角度即该靠背面与铅垂面所成的角度为10度,所述靠背与所述臀部支承部的所述座面所成的角度为135度。
20.根据权利要求1~12、19中任一项所述的搭乘型移动体,其中,
所述搁脚板的所述搁脚板面后倾,其角度即所述搁脚板面与水平面所成的角度为10度,所述靠背的所述靠背面与所述搁脚板的所述搁脚板面所成的角度为90度。
21.一种搭乘型移动体的控制方法,其中,
所述搭乘型移动体具备通过搭乘者的姿态变动来进行操作且设置成在所述搭乘者搭乘时成为大致站姿的座部和靠背部,
所述靠背部具备:固定靠背部,其配置在能够与所述搭乘者的躯干接触的位置,且固定于站姿乘车移动体主体;可动靠背部,其能够相对于成为所述大致站姿的所述搭乘型移动体主体移动且能够追随所述搭乘者的姿态变形,
所述可动靠背部相对于所述固定靠背部成左右对称地配置,并通过靠背用姿态传感器来检测左右的可动位移,
通过驱动控制部,根据由所述传感器分别检测到的所述各个可动位移,分别算出位移量,基于所述位移量而输出驱动指令,使所述搭乘型移动体旋转。
22.一种搭乘型移动体的控制方法,对搭乘型移动体的驱动进行控制,所述搭乘型移动体具备:移动体主体;靠背,其被支承在所述移动体主体的上方,并对搭乘者的脊背进行支承;座部,其配置在所述移动体主体的上方且所述靠背的下方,并对所述搭乘者的臀部进行支承;多个驱动车轮,其以能够旋转的方式被支承在所述移动体主体的下部;驱动部,其配置在所述移动体主体的下部而驱动所述多个驱动车轮,从而使所述移动体主体前进、后退或转弯,其中,
配置在所述靠背的部分且所述搭乘者的左右的肩胛骨进行接触的部分上的靠背用姿态传感器对所述搭乘者的姿态的变化进行检测,由此,通过接触位置依赖型的操作意图判定部来判定所述搭乘者的操作意图,
通过左右变化量比较型的旋转意图判定部,仅在由所述操作意图判定部判定为所述搭乘者的操作意图存在时,判定从所述靠背用姿态传感器输出的、所述搭乘者的左右的肩胛骨分别接触的部分的各传感器表示恒定以上的压力的区域的压力的总和值即压力总和值之差是否超过就座确认阈值,在判定为所述压力值之差超过所述就座确认阈值时,判定为所述搭乘者的向左或右的旋转的意图存在,
按照由所述旋转意图判定部判定的所述搭乘者的向左或右的旋转的意图,通过驱动控制部对所述驱动部进行驱动控制。
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