CN109414363A - 电动轮椅 - Google Patents

Abstract

电动轮椅具有主框架、座椅框架、座椅靠背框架、放脚板框、车轮部、以及障碍物检测传感器。座椅框架配置在主框架的上方，对支承使用者的臀部以及大腿部的就座座椅进行支承。座椅靠背框架配置在主框架的后方，对支承使用者的背部的靠背部进行支承。放脚板框架配置在主框架的前方，对支承使用者的脚部的放脚板进行支承。车轮部将主框架支承为能够移动。障碍物检测传感器设置在比座椅框架更靠前方的位置，且检测障碍物。

Description

电动轮椅

技术领域

本发明涉及具备障碍物检测功能的电动轮椅。

背景技术

已知一种电动轮椅，其不仅由人操作来进行移动，还具有通过障碍物检测传感器检测障碍物从而使电动轮椅停止行驶的功能。特别是，公开了能够实现细致的操作的电动轮椅的行驶控制方法(例如参照专利文献1)。

在该行驶控制方法中，将来自障碍物检测传感器的有无障碍物的信息输入行驶许可判断机构，在检测到障碍物的情况下，指示警报发出机构发出警报，并且指示马达驱动机构停止动作，从而使电动轮椅暂时停止动作来避免向障碍物的碰撞。随后，等待下一个操作指示，在再次从操作机构接收到包括障碍物检测中的方向在内的行驶指示时，再次向警报发出机构发送警报发出指示，同时向马达驱动机构发送行驶许可(指示)，许可行驶。

并且，也示出了用于实现上述的动作的电动轮椅的结构。在现有技术的结构中，公开了将障碍物检测传感器设置于电动轮椅主体且配置在座面的最前部的结构。

通过这样的结构，电动轮椅能够检测位于前方的障碍物且暂时停止来回避碰撞。然后，在再次进行包括检测到障碍物的方向在内的操作指示时，电动轮椅通过在唤起乘坐人员的注意的同时许可动作，即使不进行障碍物检测机构的解除以及不遵循特别的操作顺序也能够进行向障碍物附近的行驶。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-177205号公报

发明内容

电动轮椅具有主框架、座椅框架、座椅靠背框架、放脚板框、车轮部、以及障碍物检测传感器。

座椅框架配置在主框架的上方，对支承使用者的臀部以及大腿部的就座座椅进行支承。

座椅靠背框架配置在主框架的后方，对支承使用者的背部的靠背部进行支承。

放脚板框架配置在主框架的前方，对支承使用者的脚部的放脚板进行支承。

车轮部将主框架支承为能够移动。

障碍物检测传感器设置在比座椅框架更靠前方的位置，且检测障碍物。

附图说明

图1是实施方式1中的电动轮椅的简要侧视图。

图2是示出实施方式1中的电动轮椅的障碍物检测范围的简要俯视图。

图3是实施方式1中的电动轮椅与使用者的简要俯视图。

图4是实施方式1中的电动轮椅与使用者的简要俯视图。

图5是实施方式1中的电动轮椅与使用者的简要侧视图。

图6是实施方式2中的电动轮椅的简要侧视图。

图7是示出实施方式2中的电动轮椅的障碍物检测范围的简要俯视图。

具体实施方式

在说明本实施方式之前，简单地对以往的电动轮椅的课题进行说明。在专利文献1所公开的结构中，障碍物检测传感器配置在电动轮椅主体的座面最前部。因此，在使用者就座而操作电动轮椅时，若使用者的体型较大则存在将使用者的双脚错误地检测为障碍物的可能性。例如，在电动轮椅在公共场所被共享使用的情况下，由于不同的使用者有时会搭乘同一辆电动轮椅，因此产生上述那样的课题的概率增高。另外，也存在衣服盖到障碍物检测传感器上而错误地将衣服检测为障碍物的可能性。

并且，在现有技术的结构中，对于位于电动轮椅的侧方、或后方的障碍物，无法通过检测前方的障碍物检测传感器对其进行检测。因此，需要追加设置侧方、或后方检测用的障碍物检测传感器。其结果是，存在电动轮椅整体变得昂贵的课题。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，有时对相同的结构要素标注相同的附图标记并省略说明。另外，为了容易理解，附图将各自的结构要素作为主体而示意性地示出。

(实施方式1)

图1是实施方式1中的电动轮椅100的简要侧视图。图2是示出实施方式1中的电动轮椅100的障碍物检测范围的简要俯视图。需要说明的是，在图2中，为了容易理解地图示检测范围，省略了放脚板框架111。

如图1所示，本实施方式1的电动轮椅100构成为至少具备座椅框架107、座椅靠背框架109、放脚板框架111、车轮部112、以及障碍物检测传感器124。

车轮部112包括以能够旋转的方式安装于主框架101的左右一对的驱动轮102、以及作为转向轮设置的左右一对的辅助轮105。主框架101由驱动轮102与辅助轮105支承。

座椅框架107配置在主框架101的上方，对支承使用者的臀部以及大腿部的就座座椅106进行支承。

座椅靠背框架109朝向主框架101的斜后上方而立起配置。座椅靠背框架109对支承使用者的背部的靠背部108进行支承。

放脚板框架111在主框架101的前方朝向斜下方倾斜而形成为L字状。放脚板框架111对支承使用者的脚部的放脚板110进行支承。

为了对座椅框架107、座椅靠背框架109、以及放脚板框架111各自的角度进行调整，电动轮椅100也可以具有致动器121以及致动器122。

在使用者的搭乘时，就座座椅106支承使用者的臀部以及大腿部，靠背部108支承使用者的背部，放脚板110支承使用者的脚部，从而使用者能够以就座状态利用电动轮椅100。

障碍物检测传感器124对电动轮椅100的前方的、电动轮椅移动时的障碍物进行检测，以使得对电动轮椅100的行驶没有阻碍。障碍物检测传感器124也可以是在放脚板110的背侧等处设置的一台，但这里如图2所示，作为一个例子而具备两台。具体而言，障碍物检测传感器124配置在电动轮椅100的两侧且比座椅框架107更靠前方且比放脚板框架111的前端600更靠座椅框架107侧的位置。并且，障碍物检测传感器124对电动轮椅100的前方侧的传感范围291的障碍物进行检测。在图2中，检测障碍物的障碍物检测传感器124的传感范围291是指相对于电动轮椅100的前后方向而倾斜的半圆形的平面形状的区域。

像这样，障碍物检测传感器124设置在比座椅框架107更靠前方且比支承使用者的脚部500的放脚板框架111的前端600更靠座椅框架107侧的位置。通过该结构，电动轮椅100能够避免对本来不应检测的使用者的脚部500那样的不必要的障碍物进行检测。

电动轮椅100也可以在主框架101内具有用于驱动一对驱动轮102的一对电动马达103、用于驱动一对电动马达103的电池(未图示)、以及控制器104。控制器104对一对电动马达103分别独立地驱动控制，从而控制电动轮椅100的移动。

作为实施方式1的具体的例子，在电动轮椅100的两侧且比座椅框架107更靠前方且比放脚板框架111的前端600更靠座椅框架107侧的位置设置有障碍物检测传感器124。电动轮椅100在放脚板框架111的两侧部且主框架101的前端也可以具有沿前后方向突出为长方体形状的传感器台123。即，也可以在主框架101的前端固定有传感器台123的后端，障碍物检测传感器124支承在传感器台123上。

通过使设置有障碍物检测传感器124的传感器台123固定于主框架101，能够将障碍物检测传感器124以传感器台123的长度量配置在比座椅框架107更可靠地靠前方且比放脚板框架111的前端600更靠座椅框架107侧的位置。因此，能够更可靠地避免对使用者的脚部等不必要的障碍物进行检测。

对障碍物检测传感器124的位置进行更详细地说明。图3是实施方式1中的电动轮椅100与使用者的简要俯视图。在使用者就座的情况下，比放脚板110更向前突出的部分是膝下，腿肚部分最粗。腿肚部分的长度一般大约为13cm左右，因此通过将障碍物检测传感器124设置在放脚板110前方约13cm处，则能够避免使用者的脚部的误检测(参照图3的箭头150)。另外，可以认为通常在就座的情况下，比起腿肚部分紧贴于电动轮椅100，多为以腿肚部分稍微离开而较宽舒的状态就座。因此，若考虑到作为宽舒地就座的一般状况而具有5cm左右的富余，则优选将障碍物检测传感器124设置在放脚板110前方约18cm处。通过该结构，能够更可靠地避免使用者的脚部的误检测。

图4是实施方式1中的电动轮椅100与使用者的简要俯视图。图4对障碍物检测传感器124的左右方向进行说明。如上所述，若考虑到腿肚部分的长度13cm，则优选将障碍物检测传感器124设置在距电动轮椅100的左右对称轴13cm以上的外侧(参照图4的箭头160)。并且，在就座的情况下，考虑到比起双脚紧贴的状态，多为双脚之间分开一拳左右的约10cm的较宽舒的状态，因此优选将障碍物检测传感器124设置在距电动轮椅100的左右对称轴约18cm以上的外侧。此外，考虑到电动轮椅100移动时的通路宽度，则电动轮椅100的宽度在人能够坐下的范围内尽可能地较窄为好。因此，优选设置障碍物检测传感器124的位置为比电动轮椅100的最外周更靠内侧处。

图5是实施方式1中的电动轮椅100与使用者的简要侧视图。需要将障碍物检测传感器124设置在比就座时放脚的板框架111的底面更靠上侧处。通过将障碍物检测传感器124设置在该位置，能够避免对放脚板框架111本身的误检测。并且，考虑到就座状态，通过将障碍物检测传感器124设置在高出脚背的高度量的更高位置处，能够更可靠地避免障碍物检测传感器124对使用者的脚背的误检测。一般的脚背的高度为10cm左右。因此，优选将障碍物检测传感器124设置在比放脚板框架111高出10cm以上的位置。另外，虽然也取决于前轮的辅助轮105的位置与障碍物检测传感器124的检测范围，但在障碍物检测传感器124的检测范围涉及到后方的情况下，为了避免障碍物检测传感器124对前轮的辅助轮105进行误检测，优选将障碍物检测传感器124设置在高于前轮的辅助轮105的位置处。

作为实施方式1的变形例，电动轮椅100也可以还具备平板状的脚罩，该脚罩位于比电动轮椅100的两侧的传感器台123更靠前方的位置，对使用者的脚部500的配置范围进行限制。具体如图2所示，该脚罩125的后端由传感器台123的前端支承为在沿横方向的某个角度范围内能够旋转，该脚罩125在该角度范围内能够旋转。该角度范围是在使用者在上下电动轮椅100时没有阻碍的退避位置295、与通过脚罩125进行限制以使得使用者的脚部500不进入障碍物检测传感器124的传感范围291内的限制位置294之间旋转的范围。这里，退避位置295例如是指图2中的沿电动轮椅100的前后方向的单点划线的位置。另外，限制位置294例如是指图2的实线位置。这样，在障碍物检测传感器124的检测时，能够使脚罩125位于限制位置294而通过脚罩125来限制使用者的脚部500。这里，障碍物检测传感器124的检测时例如是指，使用者乘入电动轮椅100后利用电动轮椅100行驶时。由此，能够通过脚罩125进行限制以使得使用者的脚部500不进入障碍物检测传感器124的传感范围291内。其结果是，能够消除将使用者的脚部500等本来不应检测的部位错误地检测为障碍物的情况。

为了说明脚罩125的动作，在图2中示出从上方观察本电动轮椅100的图。在固定于主框架101的前端侧的传感器台123设置有障碍物检测传感器124，在电动轮椅100的两侧配置的障碍物检测传感器124的障碍物检测范围(传感范围)291被设定为在电动轮椅100的前方重叠。

另外，脚罩125也可以被传感器123支承为以与障碍物检测传感器124固定于传感器台123的部位大致一致的中心轴293在限制位置294与退避位置295之间旋转。

根据实施方式1的变形例，能够在以传感器台123的长度量比放脚板110靠前方的位置配置障碍物检测传感器124。如图2中单点划线所示，座椅框架107配置在比放脚板110更靠后方的位置，因此障碍物检测传感器124配置在比座椅框架107更靠前方的位置。在使用者搭乘并使用电动轮椅100时，通过座椅框架107来支承使用者的臀部以及大腿部，通过放脚板110与放脚板框架111来支承使用者的脚部500。在该情况下，障碍物检测传感器124也位于比座椅框架107更靠前方且比放脚板框架111的前端600更靠座椅框架107侧的位置，因此障碍物检测传感器124将使用者的脚部500错误地检测为障碍物的可能性非常低。

并且，在使用者搭乘电动轮椅100后，能够以具有与障碍物检测传感器124固定于传感器台123的位置的中心轴大致一致的中心轴的中心轴293(旋转轴)使脚罩125从退避位置295旋转至限制位置294。由此，能够使障碍物检测传感器124的传感范围291的边界292与脚罩125的位置大致一致(参照图2的实线的脚罩125的限制位置294)。其结果是，能够有效地限制为使用者的脚部500不伸出传感范围291的区域。

由此，将障碍物检测传感器124设置在比座椅框架107更靠前方且比放脚板框架111的前端600更靠座椅框架107侧的位置，并且具备脚罩125而能够有效地限制为使用者的脚部500不伸出传感范围291的区域。因此，能够消除将使用者的脚部500等本来不应检测的部位错误地检测为障碍物的情况。

(实施方式2)

图6是实施方式2中的电动轮椅300的简要侧视图。图7是示出实施方式2中的电动轮椅300的障碍物检测范围的简要俯视图。

电动轮椅300的基本结构与图1的电动轮椅100的结构相同。电动轮椅300在图1的电动轮椅100的结构的基础上，还具备操作杆301以及扶手302。在实施方式2中，省略对与图1相同的结构以及动作的说明。

操作杆301与控制器104连接。通过前后左右地摆动操作操作杆301来控制一对电动马达103以使电动轮椅300向该摆动的方向(行进方向)移动。

即，使用者搭乘电动轮椅300，向与想让电动轮椅300移动的方向相同的方向对操作杆301进行摆动操作，从而能够使电动轮椅300向与摆动操作的方向相同的方向移动。施加于操作杆301的前后左右的方向传递至控制器104。控制器104控制电动马达103以使电动轮椅300向与施加于操作杆301的方向相同的方向移动。一对电动马达103驱动一对驱动轮102正反旋转从而使电动轮椅300移动。

另外，检测障碍物的障碍物检测传感器124在放脚板框架111的两侧部且主框架101的前端处，设置于沿前后方向突出为例如长方体形状的传感器台323。如图7所示，传感器台323的后端被主框架101的前端支承为能够在左右方向上绕旋转轴324旋转。传感器台323被作为旋转驱动装置的一个例子而发挥功能的传感器台旋转用马达325驱动而旋转，以基于控制器104检测到的施加于操作杆301的方向来旋转。即，在控制器104检测到作为施加于操作杆301的方向的向右或向左的移动分量时，将与该移动分量的方向相同的一侧的传感器台323向电动轮椅300的外侧移动，能够将检测障碍物的范围扩展至电动轮椅300的后方。

在上述的结构的电动轮椅300中，对其动作进行更具体地说明。在图7中示出从上方观察本电动轮椅300的图。例如，在使用者为了使电动轮椅300向左方向移动而将操作杆301向左侧方向进行摆动操作的情况下，控制器104将左侧分量检测为施加于操作杆301的分量。在控制器104检测出左侧分量的情况下，通过控制器104来驱动控制左侧的传感器台旋转用马达325，使电动轮椅300的左侧的传感器台323绕旋转轴324向电动轮椅300的外侧即左侧旋转角度θ2。此时，将传感器台323的旋转前的传感范围291的边界292与电动轮椅300的前后方向所形成的角度设为θ1，则使传感器台323旋转与θ1相等的角度θ2。通过这样构成，能够使障碍物检测传感器124的传感范围291向后方旋转移动角度θ2(θ1)，能够将传感范围291设为变更后的传感范围491。其结果是，通过变更后的传感范围491能够检测角度θ1的范围492内的后方的障碍物。根据变更前的传感范围291，该角度θ1的范围492内的后方的障碍物处于传感范围外，因此是无法检测的障碍物。

需要说明的是，作为障碍物检测传感器124，一般能够使用激光传感器，但也可以使用TOF(Time Of Flight)传感器。在该情况下，与使用激光传感器的情况相比，能够降低电动轮椅300的成本。另外，也可以使用立体摄影机。在该情况下，在进深信息的基础上，还能够取得颜色信息等，因此能够取得关于障碍物的更详细的信息，实现准确的障碍物回避。

并且，能够形成将传感器台323与脚罩12组合的结构。根据该结构，在传感器台323的上述的效果的基础上，同时也能够使障碍物检测传感器124避免将使用者的脚部500错误地检测为障碍物的情况。

根据实施方式2，能够根据施加于操作杆301的方向来使支承障碍物检测传感器124的传感器台323向电动轮椅300的外侧移动。由此，在电动轮椅300左右移动的情况下，能够通过一个障碍物检测传感器124来检测左右侧方以及后方的障碍物。其结果是，能够不追加设置传感器，而避免与障碍物的碰撞的风险。

根据上述的各种实施方式，能够通过障碍物检测传感器124位置、传感器台123、323、或者脚罩125来避免不必要的障碍物检测。并且，通过在左右方向的操作时使传感器台323移动，从而与以往相比能够扩大障碍物的检测范围。其结果是，可提供能够回避障碍物且安全地移动的电动轮椅200、300。

需要说明的是，通过适当组合上述各种实施方式或者变形例中的任意的实施方式或者变形例，能够起到各自所具有的效果。另外，能够将实施方式彼此组合或者将实施例彼此组合或者将实施方式与实施例组合，并且也能够将不同的实施方式或者实施例中的特征彼此组合。

如上所述，根据上述实施方式，通过将障碍物检测传感器设置在比座椅框架更靠前方的位置，能够消除将使用者的脚部等本来不应检测的部位错误地检测为障碍物的情况。

产业上的可利用性

本发明的电动轮椅通过将障碍物检测传感器设置在比座椅框架更靠前方的位置，能够避免检测使用者的脚部等不必要的障碍物。其结果是，作为在护理或福利领域等需要屋内外的移动的区域所使用电动轮椅有用。

附图标记说明

100电动轮椅；101主框架；102驱动轮；103电动马达；104控制器；105辅助轮；106就座座椅；107座椅框架；108靠背部；109座椅靠背框架；110放脚板；111放脚板框架；112车轮部；121致动器；122致动器；123传感器台；124障碍物检测传感器；125脚罩；150箭头；160箭头；291传感范围；292边界(传感范围的边界)；293中心轴(旋转轴)；294限制位置(与传感范围的边界大致一致的脚罩的位置)；295退避位置；300电动轮椅；301操作杆；302扶手；323传感器台；324旋转轴；325传感器台旋转用马达；491变更后的传感范围；492角度θ1的范围；500使用者的脚部；600前端。

Claims (8)

1.一种电动轮椅，具备：

主框架；

座椅框架，其配置在所述主框架的上方，对支承使用者的臀部以及大腿部的就座座椅进行支承；

座椅靠背框架，其配置在所述主框架的后方，对支承所述使用者的背部的靠背部进行支承；

放脚板框架，其配置在所述主框架的前方，对支承所述使用者的脚部的放脚板进行支承；

车轮部，其将所述主框架支承为能够移动；以及

障碍物检测传感器，其设置在比所述座椅框架更靠前方的位置，且检测障碍物。

2.根据权利要求1所述的电动轮椅，其中，

所述障碍物检测传感器设置在比所述放脚板更靠前方的位置。

3.根据权利要求1所述的电动轮椅，其中，

所述障碍物检测传感器设置在比所述放脚板框架的前端更靠座椅框架侧的位置。

4.根据权利要求3所述的电动轮椅，其中，

所述放脚板框架形成为L字状。

5.根据权利要求1所述的电动轮椅，其中，

所述电动轮椅还具备从所述主框架向前方突出的传感器台，

所述障碍物检测传感器设置于所述传感器台。

6.根据权利要求5所述的电动轮椅，其中，

所述电动轮椅还具有脚罩，所述脚罩进行限制以使得在所述障碍物检测传感器的检测时，所述使用者的脚部不进入所述障碍物检测传感器所检测的范围。

7.根据权利要求6所述的电动轮椅，其中，

所述脚罩设置于所述传感器台。

8.根据权利要求5所述的电动轮椅，其中，

所述电动轮椅还具备：

操作杆，所述使用者能够前后左右地摆动所述操作杆以使所述电动轮椅沿行进方向前进；

控制器，其检测施加于所述操作杆的前后左右的摆动方向，且控制所述车轮部的动作；以及

旋转驱动装置，在检测到作为施加于所述操作杆的方向的向右或向左的移动分量时，所述旋转驱动装置使与所述移动分量的方向相同的一侧的所述传感器台向所述电动轮椅的外侧移动。