CN109562009A - 车轮框架、驱动轮、轮椅、测力计以及测定系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制驱动轮的重量的增加以及尺寸的增大、并且能够详细地测定驱动力的大小以及方向的车轮框架。车轮框架(16a)具备：筒状的轮毂(16c)，其供车轴(11b)自由旋转地插入；六轴力传感器(16e)，其形成有供轮毂(16c)插入的插入孔(16e1)；以及外侧凸缘(16f)，其上安装有手轮圈(17)，并且从六轴力传感器(16e)的输入部(16e2)向径向外侧延伸。

Description

车轮框架、驱动轮、轮椅、测力计以及测定系统

技术领域

本发明涉及用于测定搭乘者的动作的轮椅的驱动轮的车轮框架、使用该车轮框架的驱动轮、使用该驱动轮的轮椅、适于使用该轮椅的测定的测力计、以及使用该轮椅及测力计的测定系统。

背景技术

以往，已知一种轮椅，为了测定搭乘者经由手轮圈施加于轮椅的驱动力(操作时施加于手轮圈的力)，而在将手轮圈支承于车轮表面的多个支承部件上分别设置有应变仪(例如，参照专利文献1)。

另外，在对场地赛、马拉松等中使用的轮椅进行测定时，有时并用专利文献1所述的轮椅和测力计。

作为这种测力计，已知一种配置为与轮椅的一对驱动轮分别接触的测力计，其具备：一对滚轮，其伴随该驱动轮的旋转而旋转；检测器，其用于检测滚轮的转矩及转速等；以及电机，用于对滚轮施加驱动制动力。

[现有技术文献]

专利文献1：日本特开2013-192875号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1所述的以往的轮椅的驱动轮中，使用应变仪作为检测器，因此虽然能够测定驱动力的大小，但无法详细地测定该力的方向等。

因此，考虑使用能够代替应变仪而对力的方向也进行详细测定的六轴力传感器作为检测器的方法。但是，当在支承手轮圈的多个支承部件上分别设置一般使用的六轴力传感器时，在轴线方向以及径向的任一方向上，都会产生驱动轮的尺寸增大、重量也变得非常大的问题。

另外，在使用了多个六轴力传感器的情况下，从手轮圈作用于车轮框架的力(六轴力)被检测为所有六轴力传感器的合力。但是，该合力容易受到施加于车轮框架的内力(例如，车轮框架因路面反作用力等而变形从而产生的内力)的影响。因此，当使用多个六轴力传感器进行测定时，除非各个六轴力传感器的特性严格一致，否则就会产生检测精度降低的问题。

另外，当驱动轮的重量增加时，在该驱动轮上产生的转动惯量也会成为在测定上无法忽略的大小。因此，在使用以与一般重量的轮椅相适应的方式构成的测力计再现测定状况来进行测定的情况下，由于其转动惯量的影响，再现性降低，会产生无法进行精确的测定的问题。

本发明是鉴于以上的问题而完成的，涉及能够抑制驱动轮的重量的增加以及尺寸的增大、并且能够详细地测定驱动力的大小以及方向的车轮框架、使用该车轮框架的驱动轮、使用该驱动轮的轮椅、适于使用该轮椅的测定的测力计、以及使用该轮椅及测力计的测定系统。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的车轮框架为轮椅的驱动轮的车轮框架，其特征在于，具备：筒状的轮毂，其供从所述轮椅的保持架延伸的车轴插入，并且相对于该车轴旋转自如地安装；六轴力传感器，其形成有供所述轮毂插入的插入孔；以及第一支承部件，其上安装有所述轮椅的手轮圈，并且从所述六轴力传感器的载荷输入部分向径向外侧延伸。

这样，在本发明的车轮框架中，通过六轴力传感器测定施加于手轮圈的力(即驱动力)，因此能够将驱动力检测为六个分力(正交的三个轴向的各个力以及其各自的绕轴的转矩)。

另外，在该车轮框架中，经由第一支承部件连接手轮圈，因此通过一个六轴力传感器就能够检测出施加于手轮圈的任意部位的力。这样，通过抑制所需的六轴力传感器的数量，在使用该车轮框架构成的驱动轮中，抑制了重量的增加。

另外，在该车轮框架中，使用了一个六轴力传感器，因此，即使车轮框架因路面反作用力等而产生变形等从而在车轮框架上产生了内力，与使用多个六轴力传感器的情况相比，也难以受到该内力的影响。其结果是，抑制了检测精度的降低。

另外，在该车轮框架中，成为在六轴力传感器的插入孔中插入轮毂的结构。即，在车轮框架的厚度最厚的轮毂的附近部分(即，车轮框架的径向的中心部分)配置有六轴力传感器。因此，不会由于配置六轴力传感器而使由该车轮框架构成的驱动轮的轴线方向的大小增大。

因此，根据本发明的车轮框架，能够抑制使用该车轮框架构成的驱动轮的重量的增加以及尺寸的增大、并且能够详细地测定驱动力的大小以及方向。

另外，在本发明的轮椅用车轮中，优选地，具备第二支承部件，其从所述轮毂向径向外侧延伸，所述第一支承部件安装于所述六轴力传感器的径向内侧的部分，所述第二支承部件安装于所述六轴力传感器的径向外侧的部分。

当这样构成时，能够使六轴力传感器的载荷输入部分集中于车轮框架的径向中心附近。由此，能够进一步抑制施加于该载荷输入部分的转动惯量的影响，因此能够进一步详细地测定驱动力的大小以及方向。

另外，在本发明的轮椅用车轮框架中，优选地，在具备第二支承部件的结构的情况下，所述第二支承部件具有在外周面嵌合轮胎的环状的轮辋部。

这样，通过将用于支承六轴力传感器的第二支承部件和用于嵌合轮胎的部件一体化，能够进一步抑制重量的增加。

另外，在本发明的轮椅用车轮中，优选地，具备第二支承部件，其从所述轮毂的所述保持架侧的端部向径向外侧延伸，所述六轴力传感器从所述轮毂的与所述保持架侧的端部相反侧的端部插入，所述六轴力传感器的所述插入孔的内径为，在插入所述轮毂时与该轮毂的外周面形成规定间隔的大小，所述第一支承部件具有向所述保持架侧的方向突出的第一安装部，所述第二支承部件具有向与所述保持架侧的方向相反的方向突出的第二安装部，所述六轴力传感器经由所述第一安装部安装于所述第一支承部件，经由所述第二安装部安装于所述第二支承部件。

当这样构成时，能够抑制六轴力传感器与第一支承部件以及第二支承部件的安装部以外部分的接触，因此能够将六轴力传感器与其他构成部件的接触部分抑制到最小限度。由此，能够防止经由手轮圈输入的搭乘者的力以外的力被输入到六轴力传感器，从而降低噪声，因此能够进一步详细地测定驱动力的大小以及方向。

另外，在本发明的轮椅用车轮中，优选地，所述六轴力传感器的所述插入孔是贯穿所述六轴力传感器的贯通孔，所述六轴力传感器的轴线方向的长度形成为比所述轮毂的轴线方向的长度短。

当这样构成时，能够将六轴力传感器在轴线方向上收纳于车轮的内部。由此，能够进一步防止驱动轮在轴线方向上的增大。另外，能够防止六轴力传感器与搭乘者或保持架的接触。

另外，在本发明的轮椅用车轮中，优选地，具备：第二支承部件，其从所述轮毂向径向外侧延伸；发送器，用于将所述六轴力传感器的检测结果向无线连接的接收器发送，所述第二支承部件在轴线方向上被挖空，所述发送器配置于所述第二支承部件的被挖空的部分。

当这样构成时，能够将发送器配置在车轮框架的内部，因此能够防止因配置发送器而导致驱动轮在轴线方向上增大。另外，从发送器发送的信号不易被车轮框架的构成部件干扰。由此，检测精度提高，因此能够进一步详细地测定驱动力的大小以及方向。

另外，为了实现上述目的，本发明的驱动轮，其特征在于，具有上述任一个车轮框架。

这样，根据本发明的驱动轮，由于使用上述任一个车轮框架构成驱动轮，因此能够抑制驱动轮的重量的增加以及尺寸的增大、并且能够详细地测定驱动力的大小以及方向。

另外，为了实现上述目的，本发明的轮椅，其特征在于，具备上述驱动轮。

这样，根据本发明的轮椅，由于具备上述驱动轮，因此能够抑制驱动轮、进而抑制轮椅整体的重量的增加以及尺寸的增大、并且能够详细地测定驱动力的大小以及方向。

另外，为了实现上述目的，本发明的测力计，其特征在于，具备：滚轮，其以与轮椅的驱动轮接触的方式配置，随着该驱动轮的旋转而旋转；检测器，用于检测所述滚轮的旋转状态；电机，用于对所述滚轮施加驱动制动力；以及飞轮，其与所述滚轮连接，所述飞轮构成为产生减轻由施加于所述滚轮的重量造成的影响的方向的转动惯量。

这样，本发明的测力计具备与滚轮连接的飞轮。而且，该飞轮产生减轻由施加于滚轮的重量造成的影响的方向的转动惯量。

具体而言，飞轮的转动惯量被设定为：使在测力计上驱动驱动轮时绕驱动轮的轴产生的转动惯量与不具备检测器的普通的轮椅在实际的路面上行驶(以下，称为“实际行驶”。)时绕驱动轮的轴产生的转动惯量一致。

更具体而言，飞轮的转动惯量被设定为：使将测定时的、包含飞轮的装置整体的转动惯量等价变换为绕轮椅的驱动轮的轴的转动惯量后的值与实际行驶时的以下三个值的合计值一致，即，将车身和搭乘者的质量等价变换为绕轮椅的驱动轮的轴的转动惯量后的值、将轮椅的驱动轮以外的车轮的转动惯量等价变换为绕驱动轮的轴的转动惯量后的值、以及轮椅的驱动轮的转动惯量的值。

由此，即使是具备比作为测定对象的轮椅的实际行驶中使用的驱动轮更重的驱动轮的轮椅(例如，具备使用上述任一个车轮框架构成的驱动轮的轮椅)，由从该驱动轮施加于滚轮的重量造成的影响也会被飞轮消除、抑制。

因此，根据本发明的测力计，即使是如上述轮椅那样驱动轮的重量较重的轮椅，也能够抑制其重量造成的影响，因此能够进行精确的测定。

另外，在本发明的测力计中，优选地，所述飞轮是能够改变所述转动惯量的可变飞轮。

当这样构成时，能够以各种重量的轮椅、搭乘者为对象，进行精确的测定。

另外，为了实现上述目的，本发明的测力计，其特征在于，具备：滚轮，其以与轮椅的驱动轮接触的方式配置，随着该驱动轮的旋转而旋转；检测器，用于检测所述滚轮的旋转状态；电机，用于对所述滚轮施加驱动制动力；以及飞轮，其与所述滚轮连接，并能够更换，所述飞轮是选自减轻由施加于所述滚轮的重量造成的影响的方向的转动惯量各自不同的多个飞轮中的一个飞轮。

这样，本发明的测力计具备与滚轮连接的飞轮。而且，该飞轮会产生减轻由施加于滚轮的重量造成的影响的方向的转动惯量。

由此，即使是比作为测定对象的轮椅的实际行驶中使用的驱动轮更重的驱动轮(例如，使用了上述车轮框架的驱动轮)，由从该驱动轮施加于滚轮的重量造成的影响也会被飞轮消除、抑制。

另外，由于构成为具备多个产生的转动惯量不同的飞轮、并从该多个飞轮中选择配置于滚轮与电机之间的飞轮，因此能够将各种重量的轮椅作为测定的对象。

因此，根据本发明的测力计，即使将如上述轮椅那样驱动轮的重量较重的轮椅作为多个对象，也能够抑制由其重量造成的影响，因此能够进行精确的测定。

另外，本发明的测定系统，其特征在于，具备：上述轮椅；上述任一个测力计；姿势检测器，用于对所述轮椅的搭乘者的姿势进行检测；以及计算装置，所述计算装置构成为，基于来自所述轮椅的所述六轴力传感器的检测信息、来自所述测力计的所述检测器的检测信息、以及来自所述姿势检测器的检测信息，来推定所述搭乘者的关节转矩或肌肉力量。

这样，通过在并用姿势检测器的同时、使用上述轮椅及测力计进行测定，能够精确地推定搭乘者的关节转矩或肌肉力量。

[附图的简单说明]

图1是表示实施方式的测定系统的示意性结构的侧视图。

图2是图1的测定系统的俯视图。

图3是图1的测定系统的轮椅的驱动轮的车轮框架的立体图。

图4是将图3的车轮框架的主要部分放大表示的IV-IV线剖视图。

图5是表示图1的测定系统的测力计的结构的立体图。

图6是图1的测定系统的控制装置的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式所涉及的测定系统S进行说明。另外，测定系统S对场地赛、马拉松等中使用的轮椅1进行测定，但本发明的测定系统也能够对比赛用的轮椅以外的轮椅进行测定。

如图1和图2所示，测定系统S具备：壳体2，在其上载置轮椅1；测力计3，其内置于壳体2；四个照相机4(姿势检测器)，用于拍摄轮椅1的搭乘者的姿势；两个监视器5，其为用于使搭乘者识别测定结果等数据的显示设备；固定部件6，用于固定轮椅1的位置；控制装置7(参照图6)，其在图1中未图示；以及输入终端8(参照图6)，其在图1中未图示。

如图1所示，轮椅1具备：保持架11；车架12，其在保持架11的前方延伸设置；前叉13，其被枢轴支承于车架12的前端部；转向用车把14，其安装于前叉13的后端部；前轮15，其保持于前叉13的前端部；一对后轮16(驱动轮)，其安装于保持架11的左右；以及一对手轮圈17，其安装于各个后轮16的与保持架11相反侧的面。

如图2所示，保持架11的上部敞开，在其内部配置有供搭乘者就座的就坐用座椅11a。

前叉13转动自如地枢轴支承于车架12的前端部。在前叉13的后端部安装有车把14。另外，在前叉13的前端部旋转自如地保持有前轮15。因此，在轮椅1中，通过操作该车把14，能够经由前叉13改变前轮15的朝向，使轮椅1向所希望的方向转向。

后轮16由车轮框架16a和嵌合于车轮框架16a的轮胎16b构成。后轮16经由在保持架11的左右方向上延伸设置的车轴11b(参照图4)，以越向上方越接近保持架11侧的中心侧地倾斜的倾斜状态，旋转自如地安装于保持架11。

各个手轮圈17以能够与对应的后轮16一体地旋转的方式固定于对应的后轮16。因此，在轮椅1中，搭乘者能够经由手轮圈17将驱动力传递到后轮16，从而使轮椅1行驶。

这里，参照图3和图4对后轮16进行详细说明。

后轮16由车轮框架16a和嵌合于车轮框架16a的轮胎16b(在图3和图4中未图示)构成。

如图3和图4所示，车轮框架16a具备：筒状的轮毂16c；内侧凸缘16d(第二支承部件)，其为从轮毂16c的保持架11侧的端部沿径向扩展的车轮框架主体部；环状的六轴力传感器16e，其中插入有轮毂16c；外侧凸缘16f(第一支承部件)，其为覆盖车轮框架16a的与保持架11侧相反侧的面的、从轮毂16c附近到手轮圈17附近的区域的环状的罩；以及多个发送器16g，其配置于内侧凸缘16d的挖空部分。

另外，虽然在图3和图4中省略，但后轮16还具备罩，该罩覆盖车轮框架16a的与保持架11侧相反侧的面的、从手轮圈17附近的区域到径向外侧的周缘部。

如图4所示，轮毂16c是筒状的部件。在轮毂16c中插入有从轮椅1的保持架11延伸的车轴11b。因此，轮毂16c(乃至整个车轮框架16a)经由轴承18以车轴11b的旋转轴线a1为中心旋转自如。

如图3和图4所示，内侧凸缘16d从轮毂16c侧(内周侧)开始依次具有连续设置于轮毂16c的圆板状的圆板部16d1、筒状的第一轮辋部16d2、呈放射状延伸的多个棒状的第一肋部16d3、环状的第二轮辋部16d4、呈放射状延伸的多个棒状的第二肋部16d5、在外周面上嵌合轮胎16b的环状的第三轮辋部16d6。

圆板部16d1形成为从轮毂16c的外周面朝向径向外侧延伸到超过六轴力传感器16e的外周部的位置的圆板状。在圆板部16d1的外周部形成有朝向远离保持架11侧的一侧突出的第一突出部16d1a(第二安装部)。

环状的六轴力传感器16e在其径向外侧的部分(具体为后述的安装部16e3)的保持架11侧的面上，通过多个第一安装螺钉19a安装于该第一突出部16d1a。因此，在六轴力传感器16e的保持架11侧的面与内侧凸缘16d的圆板部16d1之间，在该第一突出部16d1以外的部分形成有间隙。

第一轮辋部16d2形成为从圆板部16d1的外周侧的端部沿着六轴力传感器16e的外周面在轴线方向上延伸的筒状。在第一轮辋部16d2上，在其保持架11侧的端部的内周面(即，与圆板部16d1的连结部分附近)形成有向内侧突出的第二突出部16d2a。

相对于该第二突出部16d2a，环状的六轴力传感器16e仅在保持架11侧的端部的外周面处接触。因此，在六轴力传感器16e与内侧凸缘16d的第一轮辋部16d2之间，在该第二突出部16d2a以外的部分形成有间隙。

第一肋部16d3形成为从第一轮辋部16d2的外周面向径向外侧呈放射状延伸的多个棒状的部件。由于第一肋部16d3形成为棒状的部件，因此内侧凸缘16d成为在第一轮辋部16d2与第二轮辋部16d4之间沿轴线方向被挖空的形状。

另外，第一肋部16d3的保持架11侧的面随着朝向径向外侧而以在轴线方向上变薄、并且远离保持架11的方式倾斜。因此，车轮框架16a整体越向径向外侧越薄。

第二肋部16d5形成为从第二轮辋部16d4的外周面向径向外侧呈放射状延伸的多个棒状的部件。由于第二肋部16d5形成为棒状的部件，因此内侧凸缘16d成为在第二轮辋部16d4与第三轮辋部16d6之间沿轴线方向被挖空的形状。

如图3和图4所示，六轴力传感器16e是在中央部形成有插入孔16el的圆板状的部件，其厚度形成为比轮毂16c的轴线方向的长度薄。六轴力传感器16e在内周侧设置有输入部16e2(载荷输入部分)，在外周侧设置有安装部16e3，在输入部16e2与安装部16e3之间设置有检测部16e4。

插入孔16e1形成为贯通孔。在该插入孔16e1中，从保持架11侧插通有轮毂16c。另外，插入孔16e1的内径形成为充分大于轮毂16c的外径。因此，在将六轴力传感器16e安装于内侧凸缘16d时，在插入孔16e1的内周面与轮毂16c的外周面之间形成规定的间隔。

在六轴力传感器16e中，将插入孔16e1形成为贯通孔，另外，将六轴力传感器16e的厚度形成为比轮毂16c的轴线方向的长度薄。因此，六轴力传感器16e在轴线方向上不会从内侧凸缘16d突出，成为收纳于车轮框架16a的内部的状态。

输入部16e2是六轴力传感器16e的径向内侧的部分。在输入部16e2的与保持架11侧相反侧的面上，通过多个第二安装螺钉19b安装有外侧凸缘16f。

安装部16e3是六轴力传感器16e的径向外侧的部分。安装部16e3在保持架11侧的面上通过多个第一安装螺钉19a安装于内侧凸缘16d。

这样，在六轴力传感器16e中，将安装用于安装手轮圈17的外侧凸缘16f的输入部16e2作为六轴力传感器16e的径向内侧，将用于将六轴力传感器16e安装于内侧凸缘16d的安装部16e3作为六轴力传感器16e的径向外侧。

即，在六轴力传感器16e中，使作为载荷输入部分的输入部16e2集中于车轮框架16a的径向中心附近。由此，在六轴力传感器16e中，抑制了施加于其输入部16e2的转动惯量的影响。

检测部16e4设置在输入部16e2与安装部16e3之间。检测部16e4由刚性比输入部16e2和安装部16e3的材料低的材料形成，并设置有应变仪。该应变仪根据从手轮圈17经由外侧凸缘16f以及输入部16e2输入的力而变形。

这样，在六轴力传感器16e中，与作为进行检测的部分的检测部16e4相比，由具有足够高的刚性的材料形成用于安装的输入部16e2以及安装部16e3。由此，防止输入部16e2以及安装部16e3的变形，使传递到检测部16e4的力稳定，从而提高检测精度。

如图3和图4所示，外侧凸缘16f构成为覆盖从轮毂16c到内侧凸缘16d的第二轮辋部16d4的内侧的区域的圆板状的部件。

在外侧凸缘16f的径向内侧的周缘部形成有朝向保持架11侧突出的第三突出部16f1(第一安装部)。

环状的六轴力传感器16e在其径向内侧的部分(具体为输入部16e2)的与保持架11侧相反侧的面上，通过多个第二安装螺钉19b安装于该第三突出部16f1。因此，在六轴力传感器16e的与保持架11侧相反侧的面与外侧凸缘16f之间，在该第三突出部16f1以外的部分形成有间隙。

在外侧凸缘16f的外周部，经由多个支承部件17b固定有手轮圈17的手轮圈主体部17a。

这样，外侧凸缘16f从六轴力传感器16e的输入部16e2朝向径向外侧(即朝向手轮圈17)延伸。因此，施加于手轮圈17的力(即驱动力)经由该外侧凸缘16f输入到六轴力传感器16e的输入部16e2。

发送器16g向未图示的接收器无线发送六轴力传感器16e的检测结果。如图3和图4所示，发送器16g配置于由内侧凸缘16d的第一轮辋部16d2、第一肋部16d3和第二轮辋部16d4构成的挖空部分。

这样，发送器16g被配置于内侧凸缘16d的被挖空的部分，因此，不会由于配置发送器16g而使车轮框架16a在轴线方向上增大。另外，从发送器16g发送的信号不易被车轮框架16a的构成部件干扰。

如上所述，在测定系统S的轮椅1的后轮16的车轮框架16a中，通过六轴力传感器16e测定驱动力，因此能够将驱动力检测为六个分力(正交的三个轴向的各个力以及其各自的绕轴的转矩)来检测。

另外，由于经由外侧凸缘16f连接手轮圈17，因此，通过一个六轴力传感器16e就能够检测出施加于手轮圈17的任意部位的力。这样，通过抑制所需的六轴力传感器16e的数量，在使用该车轮框架16a构成的后轮16中，抑制了重量的增加。

另外，在该车轮框架16a中，使用了一个六轴力传感器16e，因此，即使车轮框架16a因路面反作用力等而产生变形从而产生了内力，与使用了多个六轴力传感器的情况相比，也难以受到该内力的影响。其结果是，抑制了检测精度的降低。

另外，在该车轮框架16a中，成为在六轴力传感器16e的插入孔16e1中插入轮毂16c的结构。即，在车轮框架16a的厚度最厚的轮毂16c的附近部分(即，车轮框架16a的径向的中心部分)，配置有轴线方向的厚度比轮毂16c的轴线方向的长度薄的六轴力传感器16e。因此，不会由于配置六轴力传感器16e而使由该车轮框架16a构成的后轮16的轴线方向的大小增大。

并且，在车轮框架16a中，在六轴力传感器16e的内周侧、外周侧及保持架侧，在与轮毂16c和内侧凸缘16d之间形成有间隙。即，六轴力传感器16e仅与内侧凸缘16d的第一突出部16d1a和第二突出部16d2a、以及外侧凸缘16f的第三突出部16f1接触。

由此，能够将六轴力传感器16e与其他构成部件的接触部分抑制到最小限度，防止经由手轮圈17输入的搭乘者的力以外的力被输入到六轴力传感器16e，从而降低了噪声。

因此，在使用该车轮框架16a构成的后轮16、乃至具备该后轮16的轮椅1中，能够抑制重量的增加以及尺寸的增大、并且能够详细地测定驱动力的大小以及方向。

另外，能够适用于测定系统S的轮椅1的后轮16的车轮框架并不限定于如上述那样构成的车轮框架16a。

在上述轮框架16a中，作为六轴力传感器16e，使用圆环状的六轴力传感器。但是，作为六轴力传感器，只要在中心部具备能够插入轮毂的插入孔即可。

例如，在车轮框架16a中，将六轴力传感器16e的插入孔16e1形成为贯通孔，但只要轮椅的车轴能够插入，也可以不是贯通孔。但是，在不形成为贯通孔的情况下，具备使用该车轮框架构成的驱动轮的轮椅的轴线方向的大小，若不使车轴变短等，则与具备使用形成为贯通孔时的车轮框架构成的驱动轮的轮椅相比会变大。

另外，在车轮框架16a中，作为六轴力传感器16e，使用了应变仪式的传感器，但只要能够检测出输入的力的六个分力，也可以是其他形式的传感器。例如，也可以使用静电电容式的六轴力传感器。

另外，在车轮框架16a中，在六轴力传感器16e的内周侧、外周侧及保持架侧，在与轮毂16c和内侧凸缘16d之间形成有间隙。但是，这些间隙未必需要全部设置，也可以适当改变其数量或位置。

例如，在用能够充分吸收振动的材料形成车轮框架等情况下，也可以不形成突出部，不形成间隙。另外，在形成有构成部件不与六轴力传感器接触的部分等情况下(例如，在第一轮辋部16d2不沿着六轴力传感器16e的外周延伸的情况下)，会省略与必然不接触的构成部件的间隙。

另外，在车轮框架16a中，为了抑制转动惯量的影响，经由作为第一支承部件的外侧凸缘16f，将手轮圈17安装在六轴力传感器16e的径向内侧的部分上。即，将载荷输入部分作为径向内侧的部分。但是，第一支承部件的安装位置并不限定于六轴力传感器的径向内侧的部分。

例如，在产生的转动惯量的大小足够小的情况下，也可以将第一支承部件安装在六轴力传感器的径向外侧的部分上。即，也可以将载荷输入部分作为径向外侧的部分。

另外，在车轮框架16a中，由高刚性的材料形成六轴力传感器16e的输入部16e2以及安装部16e3，并且由低刚性的材料形成检测部16e4。但是，六轴力传感器16e的输入部、安装部以及检测部也可以全部由相同的材料形成。

另外，这样，在由相同的材料形成六轴力传感器的各部分的情况下，如果将检测部的厚度形成得较薄、且较细等，从而使检测部产生的变形比其他部分产生的变形大，则能够与每个部分由刚性不同的材料形成的情况同样地提高检测精度。

另外，在车轮框架16a中，将作为第一支承部件的外侧凸缘16f形成为一片圆板。但是，第一支承部件的形状只要是能够将六轴力传感器的输入部与手轮圈连接的形状，也可以根据所需的重量、刚性而适当改变。

例如，也可以通过挖空外周侧的部分，而形成为具备圆板状的圆板部和肋上的外周部的形状。在形成为这样的形状的情况下，从发送器16g发送的信号也不易被第一支承部件干扰，因此能够进行更加精确的测定。

另外，在车轮框架16a中，由圆板状的圆板部16d1、直径不同的同心圆状的三个轮辋(第一轮辋部16d2、第二轮辋部16d4以及第三轮辋部16d6)、以及呈放射状配置在轮辋彼此之间的多个棒状的肋(第一肋部16d3以及第二肋部16d5)构成作为第二支承部件的内侧凸缘16d。但是，第二支承部件的形状也可以根据所需的重量、刚性而适当改变。

例如，也可以改变轮辋、肋的形状、肋的数量等，还可以形成为一片圆板。

另外，在车轮框架16a中，经由作为第二支承部件的内侧凸缘16d将六轴力传感器16e安装于轮毂16c。但是，在将六轴力传感器直接安装于轮毂、并且在六轴力传感器的外周直接设置肋、轮辋等情况下，也可以省略第二支承部件。

另外，在车轮框架16a中，将向接收器无线发送信号的发送器16g配置于内侧凸缘16d的被挖空的部分。但是，发送器的结构以及位置并不限定于这样的构成。例如，也可以使用有线式的发送器，还可以适当改变其配置位置。

接着，参照图1、图2和图5，对测力计3进行详细说明。

如图1和图2所示，测力计3的主要结构以嵌入测定系统S的壳体2的方式配置在轮椅1的载置位置的下方的位置上。

如图5所示，在测力计3的测力计壳体3a的内部，具备：一对滚轮3b，其配置为与作为测定对象的轮椅1的后轮16分别接触(参照图2)；电机3c，其配置在滚轮3b的旋转轴线a2上；飞轮3d，其配置在滚轮3b与电机3c之间；以及转矩计3e(检测器)，其配置在滚轮3b与飞轮3d之间。

在测力计壳体3a的上表面，在载置有轮椅1时处于后轮16的下方的位置上形成有两个开口部3a1。从这两个开口部3a1各露出一个滚轮3b。

滚轮3b随着接触的后轮16的旋转而旋转。该滚轮3b的旋转状态(转矩、转速等)由带有转速检测器的转矩计3e检测出来，并发送至控制装置7。

另外，从电机3c经由飞轮3d对滚轮3b施加驱动制动力。施加于滚轮3b的驱动制动力(即，电机3c的输出转矩)由来自控制装置7的信号控制。

具体而言，电机3c的输出转矩被控制为对与滚轮3b接触的后轮16模拟地产生与实际行驶对应的行驶阻力。更具体而言，电机3c的输出转矩被控制为，在进行使用了测力计3的测定时，维持作为驱动轮的后轮16的速度时产生的负荷转矩与以相同速度实际行驶时产生的负荷转矩一致。

在测力计3中，通过这样使用电机3c控制滚轮3b的驱动制动力，能够对搭乘者的手臂施加与实际行驶时相同的负荷。

飞轮3d产生减轻由滚轮3b施加的重量造成的影响的方向的转动惯量。飞轮3d通过根据来自控制装置7的信号来改变内置的附加质量，成为能够改变所产生的转动惯量的可变飞轮。

飞轮3d的转动惯量被控制为，使在测力计3上驱动后轮16时绕车轴11b产生的转动惯量与在用轮椅1实际行驶时绕车轴11b产生的转动惯量一致。

更具体而言，飞轮3d的转动惯量被控制为，使将测定时的、包含飞轮3d的轮椅1整体的转动惯量等价变换为绕车轴11b的转动惯量后的值与实际行驶时的以下三个值的合计值一致，即，将轮椅1与搭乘者的质量等价变换为绕车轴11b的转动惯量后的值、将前轮15的转动惯量等价变换为绕车轴11b的转动惯量后的值、以及后轮16的转动惯量的值。

由此，即使在将具备比实际行驶中使用的驱动轮更重的驱动轮的轮椅(具体为具备上述后轮16的轮椅1)等各种重量的轮椅、搭乘者作为测定对象的情况下，由重量造成的影响也会被飞轮3d消除、抑制。

因此，根据本发明的测力计3，即使在将具备重量较大的后轮16的轮椅1作为测定对象的情况下，也能够抑制由其重量造成的影响，因此能够进行精确的测定。

另外，能够应用于测定系统S的测力计并不限定于如上述那样构成的测力计3。

上述测力计3构成为，通过使用可变飞轮作为飞轮3d，能够根据轮椅的重量改变为了消除该重量造成的影响而产生的转动惯量的大小。但是，飞轮只要是与应消除的重量相应的飞轮即可。

例如，在测力计3中，也可以成为能够更换飞轮的结构，并且准备多个产生的转动惯量不同的飞轮，从该多个飞轮中适当选择产生适当的转动惯量的飞轮。

另外，在作为测定对象的轮椅的重量固定的情况下，也可以不是可变飞轮或者能够选择并更换的飞轮，而是仅将产生适合于该重量的转动惯量的飞轮装入测力计中。

另外，在测力计3中，使用转矩计3e作为用于测定滚轮3b的转矩及转速等的检测器。但是，检测器也可以根据想要测定的参数而适当改变。

另外，在测力计3中，在滚轮3b与电机3c之间配置有飞轮3d及作为检测器的转矩计3e。但是，飞轮只要与滚轮3b连接即可，另外，检测器只要能够检测滚轮3b的旋转状态即可。因此，飞轮以及检测器的配置位置也可以与测力计整体的尺寸等相配合而适当改变。

另外，在测力计3中，以与后轮16的每一个接触的方式设置有一对滚轮3b。但是，滚轮只要能够对驱动轮施加负荷即可，也可以对一对驱动轮仅设置一个滚轮。

接着，参照图1和图2，对照相机4进行说明。

在测定系统S中，作为检测搭乘于轮椅1的搭乘者的姿势的照相机4，具有从前方对搭乘者进行拍摄的第一照相机4a、从上方进行拍摄的第二照相机4b、从右侧进行拍摄的第三照相机4c、以及从左侧进行拍摄的第四照相机4d。

在测定系统S中，通过这些照相机4对在身体的各处安装了标识的搭乘者进行拍摄，基于拍摄到的动态图像或连续拍摄的静态图像，通过控制装置7计算各时间的搭乘者的头、肩、腰以及肘的位置。

接着，参照图1和图2，对监视器5进行说明。

在测定系统S中，作为用于搭乘于轮椅1的搭乘者在测定中确认自身状况的监视器5，具有能够在操作时滑动并移动到搭乘者的脸的下方的位置的第一监视器5a和固定在轮椅1的前方侧的第二监视器5b。

在第一监视器5a以及第二监视器5b上，除了所设定的测力计3的测定条件、以及测力计3的滚轮3b的转矩和转速等测定状况以外，还显示检测出的搭乘者的姿势、由控制装置7计算出的驱动力以及搭乘者的关节转矩和肌肉力量等。

接着，参照图1和图2，对固定部件6进行说明。

在测定系统S中，为了同定轮椅1与壳体2的相对位置(具体为轮椅1与测力计3的相对位置)，在壳体2的后方设置有能够固定轮椅1的保持架11的位置的固定部件6。

另外，固定部件6并不限定于上述那样的构成，也可以设置用于固定轮椅1的前轮15的位置的固定部件，还可以并用固定前轮的固定部件和固定后轮的固定部件。

接着，参照图6，对控制装置7进行详细说明。

控制装置7包括作为计算装置以及数据库的功能。该控制装置7由包括CPU、RAM、ROM、HDD、接口电路等的一个或多个电子电路单元构成。

如图6所示，控制装置7具备：测定条件设定部71，作为通过安装的硬件结构或程序实现的功能，用于设定测定条件；测定状况检测部72，用于识别测力计3的状况；驱动力检测部73，用于对搭乘者操作轮椅1时的驱动力进行检测；姿势识别部74，用于识别搭乘者的姿势；以及搭乘者信息推定部75，用于推定搭乘者的关节转矩和肌肉力量。

测定条件设定部71基于从输入终端8输入的信号来识别测定条件，并且根据识别出的信号，改变从测力计3的电机3c施加于滚轮3b的转矩及飞轮3d的转动惯量。由此，对轮椅1的搭乘者的手臂施加与实际行驶时相同的负荷。

测定状况检测部72检测来自测力计3的检测器的信号，根据该检测信号以及来自测定条件设定部71的信号，识别当前的测定状况。

驱动力检测部73基于施加于轮椅1的驱动力(搭乘者操作轮椅1时施加于手轮圈17的力)的检测信号(即，六轴力传感器16e的检测信号)，在各时刻检测搭乘者施加于轮椅1的驱动力。

姿势识别部74基于照相机4拍摄到的图像信息来识别搭乘者的姿势(具体为安装于搭乘者的身体的各处的标志)，计算并识别各时刻的搭乘者的头、肩、腰以及肘的位置。

搭乘者信息推定部75基于测定状况检测部72检测出的测定状况、驱动力检测部73检测出的施加于轮椅1的驱动力以及姿势识别部74所识别的搭乘者的姿势，来推定各测定状况下的搭乘者的关节转矩，并基于该关节转矩来计算搭乘者的肌肉力量。

这样，在测定系统S中，使用了上述轮椅1及测力计3，因此，能够模拟地再现各种状况，并在该状况下精确地测定搭乘者对轮椅1的驱动力。进而，能够精确地推定搭乘者的关节转矩以及肌肉力量。

另外，能够应用于测定系统S的计算装置并不限定于如上述那样构成的控制装置7。上述控制装置7通过测定条件设定部71控制测力计3的状态，但在测力计3能够独立地设定测定条件的情况下，也可以省略。

[符号说明]

1：轮椅；2：壳体；3：测力计；3a：测力计壳体；3a1：开口部；3b：滚轮；3c：电机；3d：飞轮；3e：转矩计(检测器)；4：照相机(姿势检测器)；4a：第一照相机；4b：第二照相机；4c：第三照相机；4d：第四照相机；5：监视器；5a：第一监视器；5b：第二监视器；6：固定部件；7：控制装置(计算装置)；8：输入终端；11：保持架；11a：就坐用座椅；11b：车轴；12：车架；13：前叉；14：车把；15：前轮；16：后轮(驱动轮)；16a：车轮框架；16b：轮胎；16c：轮毂；16d：内侧凸缘(第二支承部件)；16d1：圆板部；16d1a：第一突出部(第二安装部)；16d2：第一轮辋部；16d2a：第二突出部；16d3：第一肋部；16d4：第二轮辋部；16d5：第二肋部；16d5：第二肋部；16e：六轴力传感器；16e1：插入孔；16e2：输入部(载荷输入部分)；16e3：安装部；16e4：检测部；16f：外侧凸缘(第一支承部件)；16f2：第三突出部(第一安装部)；16g：发送器；17：手轮圈；17a：手轮圈主体部；17b：支承部件；18：轴承；19a：第一安装螺钉；19b：第二安装螺钉；71：测定条件设定部；72：测定状况检测部；73：驱动力检测部；74：姿势识别部；75：搭乘者信息推定部；a1：第一轴线；a2：第二轴线；S：测定系统。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种轮椅的驱动轮的车轮框架，其特征在于，具备：

筒状的轮毂，其供从所述轮椅的保持架延伸的车轴插入，并且相对于该车轴旋转自如地安装；

六轴力传感器，其形成有供所述轮毂插入的插入孔；以及

第一支承部件，其上安装有所述轮椅的手轮圈，并且从所述六轴力传感器的载荷输入部分向径向外侧延伸。

2.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，

具备第二支承部件，其从所述轮毂向径向外侧延伸，

所述第一支承部件安装于所述六轴力传感器的径向内侧的部分，

所述第二支承部件安装于所述六轴力传感器的径向外侧的部分。

3.根据权利要求2所述的车轮框架，其特征在于，

所述第二支承部件具有在外周面嵌合轮胎的环状的轮辋部。

4.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，

具备第二支承部件，其从所述轮毂的所述保持架侧的端部向径向外侧延伸，

所述六轴力传感器从所述轮毂的与所述保持架侧的端部相反侧的端部插入，

所述六轴力传感器的所述插入孔的内径为，在插入所述轮毂时与该轮毂的外周面形成规定间隔的大小，

所述第一支承部件具有向所述保持架侧的方向突出的第一安装部，

所述第二支承部件具有向与所述保持架侧的方向相反的方向突出的第二安装部，

所述六轴力传感器经由所述第一安装部安装于所述第一支承部件，经由所述第二安装部安装于所述第二支承部件。

5.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，

所述六轴力传感器的所述插入孔是贯穿所述六轴力传感器的贯通孔，

所述六轴力传感器的轴线方向的长度形成为比所述轮毂的轴线方向的长度短。

6.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，具备：

第二支承部件，其从所述轮毂向径向外侧延伸；以及

发送器，用于将所述六轴力传感器的检测结果向无线连接的接收器发送，

所述第二支承部件在轴线方向上被挖空，

所述发送器配置于所述第二支承部件的被挖空的部分。

7.一种驱动轮，其特征在于，

具有权利要求1所述的车轮框架。

8.一种轮椅，其特征在于，

具备权利要求7所述的驱动轮。

9.(删除)

10.(删除)

11.(删除)

12.(修改后)一种测定系统，其特征在于，

具备：车轮型移动体，其具备车轮；测力计；姿势检测器，用于对所述车轮型移动体的搭乘者的姿势进行检测；以及计算装置，

所述车轮具有：输入部件，将由所述搭乘者输入的驱动力向所述车轮的车轴传递；以及六轴力传感器，其检测施加于所述车轴的多轴力，

所述测力计具有：滚轮，其以与所述车轮型移动体的所述车轮接触的方式配置，随着该车轮的旋转而旋转；以及旋转检测器，其用于检测所述滚轮的旋转状态，

所述计算装置构成为，基于来自所述车轮型移动体的所述六轴力传感器的检测信息、来自所述测力计的所述旋转检测器的检测信息、以及来自所述姿势检测器的检测信息，来推定所述搭乘者的关节转矩或肌肉力量。

13.(追加)根据权利要求12所述的测定系统，其特征在于，

所述车轮型移动体为轮椅，

所述车轮为驱动轮，

所述驱动轮的车轮框架具有：筒状的轮毂，其供从所述轮椅的保持架延伸的所述车轴插入，并且相对于该车轴旋转自如地安装；所述六轴力传感器，其形成有供所述轮毂插入的插入孔；以及第一支承部件，其上安装有作为所述轮椅的手轮圈的所述输入部件，从所述六轴力传感器的载荷输入部分向径向外侧延伸。

14.(追加)根据权利要求12所述的测定系统，其特征在于，

所述测力计具有：电机，用于对所述滚轮施加驱动制动力；以及飞轮，其与所述滚轮连接，产生减轻由施加于所述滚轮的重量造成的影响的方向的转动惯量。

15.(追加)根据权利要求12所述的测定系统，其特征在于，具备：

测定条件设定部，用于设定测定条件；

测定状况检测部，用于识别所述测力计的状况；

驱动力检测部，用于检测所述搭乘者对所述车轮型移动体输入的驱动力；

姿势识别部，用于识别所述搭乘者的姿势；以及

搭乘者信息推定部，用于推定所述搭乘者的关节转矩和肌肉力量。

16.(追加)根据权利要求12所述的测定系统，其特征在于，

具备监视器，所述监视器显示所述测力计的测定条件、所述测力计的测定状况、所述搭乘者的姿势、所述搭乘者的输入的大小、所述搭乘者的关节转矩以及所述搭乘者的肌肉力量中的至少一个。

17.(追加)根据权利要求16所述的测定系统，其特征在于，

所述监视器由配置在所述搭乘者搭乘所述车轮型移动体时处于该搭乘者的脸的下方的位置上的第一监视器和配置在所述车轮型移动体的前方的第二监视器构成。

18.(追加)根据权利要求12所述的测定系统，其特征在于，

所述姿势检测器由拍摄所述搭乘者的照相机和基于所述照相机的拍摄图像来计算所述搭乘者的姿势的姿势计算部构成。

19.(追加)根据权利要求12所述的测定系统，其特征在于，

所述旋转检测器是用于测定所述滚轮的转矩以及转速中的至少一个的转矩计。

Claims (12)

1.一种轮椅的驱动轮的车轮框架，其特征在于，具备：

筒状的轮毂，其供从所述轮椅的保持架延伸的车轴插入，并且相对于该车轴旋转自如地安装；

六轴力传感器，其形成有供所述轮毂插入的插入孔；以及

第一支承部件，其上安装有所述轮椅的手轮圈，并且从所述六轴力传感器的载荷输入部分向径向外侧延伸。

2.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，

具备第二支承部件，其从所述轮毂向径向外侧延伸，

所述第一支承部件安装于所述六轴力传感器的径向内侧的部分，

所述第二支承部件安装于所述六轴力传感器的径向外侧的部分。

3.根据权利要求2所述的车轮框架，其特征在于，

所述第二支承部件具有在外周面嵌合轮胎的环状的轮辋部。

4.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，

具备第二支承部件，其从所述轮毂的所述保持架侧的端部向径向外侧延伸，

所述六轴力传感器从所述轮毂的与所述保持架侧的端部相反侧的端部插入，

所述六轴力传感器的所述插入孔的内径为，在插入所述轮毂时与该轮毂的外周面形成规定间隔的大小，

所述第一支承部件具有向所述保持架侧的方向突出的第一安装部，

所述第二支承部件具有向与所述保持架侧的方向相反的方向突出的第二安装部，

所述六轴力传感器经由所述第一安装部安装于所述第一支承部件，经由所述第二安装部安装于所述第二支承部件。

5.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，

所述六轴力传感器的所述插入孔是贯穿所述六轴力传感器的贯通孔，

所述六轴力传感器的轴线方向的长度形成为比所述轮毂的轴线方向的长度短。

6.根据权利要求1所述的车轮框架，其特征在于，具备：

第二支承部件，其从所述轮毂向径向外侧延伸；以及

发送器，用于将所述六轴力传感器的检测结果向无线连接的接收器发送，

所述第二支承部件在轴线方向上被挖空，

所述发送器配置于所述第二支承部件的被挖空的部分。

7.一种驱动轮，其特征在于，

具有权利要求1所述的车轮框架。

8.一种轮椅，其特征在于，

具备权利要求7所述的驱动轮。

9.一种测力计，其特征在于，具备：

滚轮，其以与轮椅的驱动轮接触的方式配置，随着该驱动轮的旋转而旋转；

检测器，用于检测所述滚轮的旋转状态；

电机，用于对所述滚轮施加驱动制动力；以及

飞轮，其与所述滚轮连接，

所述飞轮产生减轻由施加于所述滚轮的重量造成的影响的方向的转动惯量。

10.根据权利要求9所述的测力计，其特征在于，

所述飞轮是能够改变所述转动惯量的可变飞轮。

11.一种测力计，其特征在于，具备：

滚轮，其以与轮椅的驱动轮接触的方式配置，随着该驱动轮的旋转而旋转；

检测器，用于检测所述滚轮的旋转状态；

电机，用于对所述滚轮施加驱动制动力；以及

飞轮，其与所述滚轮连接，并能够更换，

所述飞轮是选自减轻由施加于所述滚轮的重量造成的影响的方向的转动惯量各自不同的多个飞轮中的一个飞轮。

12.一种测定系统，其特征在于，

具备：权利要求8所述的轮椅；权利要求9所述的测力计；姿势检测器，用于对所述轮椅的搭乘者的姿势进行检测；以及计算装置，

所述计算装置构成为，基于来自所述轮椅的所述六轴力传感器的检测信息、来自所述测力计的所述检测器的检测信息、以及来自所述姿势检测器的检测信息，来推定所述搭乘者的关节转矩或肌肉力量。