-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Gehwägen, die Stürze in einer Nickrichtung verhindern können.
-
Stand der Technik
-
Bisher wurden viele Gehhilfewägen als Vorrichtungen zur Unterstützung von Senioren, Behinderten usw. beim Gehen entwickelt. Viele herkömmliche Gehhilfewägen sind mit vier Rädern oder acht Rädern ausgelegt, um Stürze beim Gehen zu verhindern, und die Stabilität beim Gehen wird durch Vorsehen von Transporttaschen oder dergleichen und Tieferlegen des Schwerpunkts des Gehhilfewagens verbessert.
-
Gehhilfewägen, bei denen in einer Radachse ein Öldampfer vorgesehen ist, werden ebenfalls zum Zweck des Verhinderns eines Sturzes des Benutzers, wenn sich der Benutzer auf einer schrägen Fläche etwa einem Hügel oder dergleichen befindet und schneller als gewollt geworden ist, entwickelt. Zum Beispiel offenbart Patentschrift 1 einen Gehhilfewagen, der mit einem Öldämpfer ausgelegt ist, dessen Widerstand mit der Drehzahl einer an einem Rad befestigten Drehwelle zunimmt; die Drehwelle ist mit der Radachse verbunden, und somit kann die Drehung des Rads beschränkt werden, was das Aufnehmen von Geschwindigkeit durch den Wagen erschwert.
-
Liste der Anführungen
-
Patentschriften
-
- Patentschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. JP 2002282314 A
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
Bei dem in Patentschrift 1 offenbarten Gehhilfewagen ist der Öldämpfer, dessen Widerstand zusammen mit der Drehzahl der Drehwelle zunimmt, an einem Rad befestigt und die Drehwelle ist mit der Radachse verbunden; demgemäß kann der Öldämpfer unterbinden, dass sich der Korpus des Wagens bei Bergabstrecken von selbst nach vorne bewegt. Dagegen übt der Öldämpfer ständig eine arretierende Kraft auf die Drehung des Rads aus, selbst bei Fortbewegung auf ebenem Gelände, und somit besteht das Problem, dass der Benutzer, der sich nicht ohne Aufwenden einer größeren Kraft als ursprünglich notwendig bewegen kann, ständig eine Belastung erfährt.
-
Nach Verwirklichung angesichts dieser Umstände besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Gehwagen vorzusehen, bei dem eine beim Gehen unterstützte Person eine Gleichgewichtsrichtung beruhend auf ihrem eigenen Gefühl anpassen kann, selbst wenn eine Bodenfläche geneigt ist.
-
Lösung des Problems
-
Zum Verwirklichen der vorstehend erwähnten Aufgabe umfasst ein erfindungsgemäßer Gehwagen ein Paar von Rädern, ein oder mehrere Antriebseinrichtungen, die das Paar von Rädern drehen, eine Hauptkorpusbaugruppe, an deren einer Seite das Paar Räder in drehbarer Weise gelagert sind, einen Griffabschnitt, der an einer anderen Seite der Hauptkorpusbaugruppe vorgesehen ist, einen Lagerabschnitt, der mit der Hauptkorpusbaugruppe an einer Seite verbunden ist, um in einer Nickrichtung drehen zu können, und der eines oder ein Paar von Hilfsrädern drehbar an einer anderen Seite lagert, eine Steuereinrichtung, die von der einen oder den mehreren Antriebseinrichtungen ausgeführte Funktionen steuert, ein Winkeldetektionsmittel, das einen zwischen der Hauptkorpusbaugruppe und dem Lagerabschnitt ausgebildeten Winkel detektiert, und ein Winkelschätzmittel, das einen zwischen der Hauptkorpusbaugruppe und einer Richtung orthogonal zu einer Bodenfläche ausgebildeten Winkel beruhend auf dem von dem Winkeldetektionsmittel detektierten Winkel schätzt. Die Funktion der Hauptkorpusbaugruppe wird hier so gesteuert, dass der zwischen der Hauptkorpusbaugruppe und der Richtung orthogonal zu der Bodenfläche gebildete Winkel, der durch das Winkelschätzmittel geschätzt wird, einen Sollnickwinkel annimmt, der ein Sollwert für einen Neigungswinkel der Hauptkorpusbaugruppe in der Nickrichtung ist, der Gehwagen umfasst weiterhin ein Annahmemittel der Korrekturwerteingabe, das eine Eingabe eines Korrekturwerts annimmt, der den Sollnickwinkel korrigiert, und eine Haltung der Hauptkorpusbaugruppe in der Nickrichtung wird beruhend auf dem Sollnickwinkel gesteuert, der durch den Korrekturwert korrigiert wurde, dessen Eingabe angenommen wurde.
-
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird die Eingabe des Korrekturwerts für den Sollnickwinkel angenommen und die Haltung der Hauptkorpusbaugruppe in der Nickrichtung beruhend auf dem Sollnickwinkel gesteuert, der durch den Korrekturwert korrigiert wurde, dessen Eingabe angenommen wurde, und somit kann eine beim Gehen unterstützte Person den Sollnickwinkel zum Dienen als Gleichgewichtsrichtung der Hauptkorpusbaugruppe gemäß ihrem eigenen Gefühl sowohl in dem Fall, da eine Bodenfläche eine Neigung aufweist, als auch in dem Fall, da die Bodenfläche eben ist, ändern. Beispielweise in dem Fall, da die Eingabe des Korrekturwerts angenommen wurde, so dass der Sollnickwinkel die Hauptkorpusbaugruppe hin zu der beim Gehen unterstützten Person oder mit anderen Worten nach hinten verschiebt, ist eine ”Bewegung bei gleichzeitigem Bremsen” möglich, was eine Fortbewegung in stabiler Weise ermöglicht, ohne dass sich die Hauptkorpusbaugruppe selbständig nach vorne bewegt, selbst wenn sich die beim Gehen unterstützte Person auf den Griffabschnitt lehnt. In dem Fall dagegen, bei dem die Eingabe des Korrekturwerts angenommen wurde, so dass der Sollnickwinkel die Hauptkorpusbaugruppe weg von der beim Gehen unterstützten Person oder mit anderen Worten nach vorne verschiebt, bewegt sich die Hauptkorpusbaugruppe, um die beim Gehen unterstützte Person zu ziehen. Durch Ändern des Korrekturwerts beruhend auf den Präferenzen der beim Gehen unterstützten Person können ferner die Arbeitsbedingungen der Bremse, eine Bremskraft, die die Hauptkorpusbaugruppe zieht usw. angepasst werden. Demgemäß kann ein Bediengefühl, das für die beim Gehen unterstützte Person angenehm ist, erreicht werden.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Gehwagen ist es bevorzugt, dass das Annahmemittel der Korrekturwerteingabe einen Bedienabschnitt umfasst, der mittig zu einer Mittelachse eines Bereichs des Griffabschnitts, der gegriffen wird, drehen kann.
-
Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann durch Vorsehen eines Bedienabschnitts, der um die Mittelachse des Bereichs des Griffabschnitts, der gegriffen wird, drehen kann, die beim Gehen unterstützte Person durch Drehen des Bedienabschnitts bei gleichzeitigem Greifen des Griffabschnitts die Gleichgewichtsrichtung gemäß der Neigung der Bodenfläche anpassen, was ein stabiles Gehen ermöglicht, ohne dass eine Betrieb, der sich unnatürlich anfühlt, herbeigeführt wird.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Gehwagen ist es ferner bevorzugt, dass das Annahmemittel der Korrekturwerteingabe einen Bedienabschnitt umfasst, bei dem mehrere Tasten in der Nähe eines Bereichs des Griffabschnitts, der gegriffen wird, angeordnet sind.
-
Gemäß der vorstehenden Konfiguration ist der Bedienabschnitt, in dem mehrere Tasten angeordnet sind, in der Nähe des Bereichs des Griffabschnitts, der gegriffen wird, vorgesehen, und dadurch kann die Gleichgewichtsrichtung gemäß der Neigung der Bodenfläche in einer kurzen Betriebszeit angepasst werden, was ein stabiles Gehen ermöglicht, ohne dass ein Betrieb, der sich unnatürlich anfühlt, herbeigeführt wird.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Gehwagen ist es ferner bevorzugt, dass das Annahmemittel der Korrekturwerteingabe die Eingabe des Korrekturwerts durch ein externes Endgerät annimmt.
-
Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann durch Annehmen der Eingabe des Korrekturwerts durch das externe Endgerät die Gleichgewichtsrichtung gemäß der Neigung eines Wegs, der voraussichtlich genommen wird, vorab angepasst werden, was ein stabiles Gehen ermöglicht, ohne dass ein Betrieb, der sich unnatürlich anfühlt, herbeigeführt wird.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Gehwagen ist es ferner bevorzugt, dass das Annahmemittel der Korrekturwerteingabe die Eingabe des Korrekturwerts schrittweise annimmt.
-
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird die Eingabe des Korrekturwerts schrittweise angenommen und somit kann die Gleichgewichtsrichtung gemäß der Neigung der Bodenfläche mit einem einfachen Vorgang angepasst werden, der ein stabiles Gehen ermöglicht, ohne dass ein Betrieb, der sich unnatürlich anfühlt, herbeigeführt wird.
-
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
-
Gemäß der vorstehenden Konfiguration wird die Eingabe des Korrekturwerts für den Sollnickwinkel angenommen und die Haltung der Hauptkorpusbaugruppe in der Nickrichtung beruhend auf dem Sollnickwinkel gesteuert, der durch den Korrekturwert korrigiert wurde, dessen Eingabe angenommen wurde, und somit kann eine beim Gehen unterstützte Person den Sollnickwinkel zum Dienen als Gleichgewichtsrichtung der Hauptkorpusbaugruppe gemäß ihrem eigenen Gefühl sowohl in dem Fall, da eine Bodenfläche eine Neigung aufweist, als auch in dem Fall, da die Bodenfläche eben ist, ändern. In dem Fall, da die Eingabe des Korrekturwerts angenommen wurde, so dass der Sollnickwinkel die Hauptkorpusbaugruppe hin zu der beim Gehen unterstützten Person oder mit anderen Worten nach hinten verschiebt, ist eine ”Bewegung bei gleichzeitigem Bremsen” möglich, was eine Fortbewegung in stabiler Weise ermöglicht, ohne dass sich die Hauptkorpusbaugruppe selbständig nach vorne bewegt, selbst wenn sich die beim Gehen unterstützte Person auf den Griffabschnitt lehnt. In dem Fall dagegen, bei dem die Eingabe des Korrekturwerts angenommen wurde, so dass der Sollnickwinkel die Hauptkorpusbaugruppe weg von der beim Gehen unterstützten Person oder mit anderen Worten nach vorne verschiebt, dient die Hauptkorpusbaugruppe dazu, um die beim Gehen unterstützte Person zu ziehen. Durch Ändern des Korrekturwerts beruhend auf den Präferenzen der beim Gehen unterstützten Person können ferner die Arbeitsbedingungen der Bremse, eine Bremskraft, die die Hauptkorpusbaugruppe zieht usw. angepasst werden. Demgemäß kann ein Bediengefühl, das für die beim Gehen unterstützte Person angenehm ist, erreicht werden.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Gehwagens gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
-
2 ist ein schematisches Schaubild, das eine Nickrichtung, eine Rollrichtung und eine Gierrichtung zeigt.
-
3 ist ein Steuerfelddiagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die ein Fallen eines Gehwagens gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform in einer Nickrichtung verhindert.
-
4 ist ein schematisches Schaubild, das ein Modell eines Gehwagens gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform von der Seite gesehen zeigt.
-
5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Schnittwinkel und einem Nickneigungswinkel zeigt.
-
6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Schnittwinkel und einem Nickneigungswinkel in dem Fall, da der Schnittwinkel von 20 Grad bis 50 Grad reicht, zeigt.
-
7 ist ein schematisches Schaubild, das einen Zustand zeigt, bei dem ein Gehwagen in dem Fall, das eine Bodenfläche eine Neigung aufweist, mit dem Boden in Kontakt steht.
-
8 ist ein schematisches Schaubild, das die Konfiguration eines Griffabschnitts bei einem Gehwagen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
-
9 ist ein schematisches Schaubild, das eine andere Konfiguration eines Griffabschnitts bei einem Gehwagen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
-
10 ist ein schematisches Schaubild, das eine andere Konfiguration eines Griffabschnitts bei einem Gehwagen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
-
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Vorgehen zeigt, das von einem Steuergerät in einer Steuerplatine eines Gehwagens gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgeführt wird und das Stürze in einer Nickrichtung verhindert.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
Nachstehend wird ein Gehwagen gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform beruhend auf den Zeichnungen näher beschrieben.
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration des Gehwagens gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Bei einem Gehwagen 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Paar von Rädern 2 an einem Ende (an einer Seite) einer Hauptkorpusbaugruppe 3 drehbar gelagert, und ein älterer Mensch, ein Behinderter oder dergleichen, der als beim Gehen unterstützte Person dient, ergreift einen Griffabschnitt 4, der an einem Ende (einer anderen Seite) des Hauptkorpus 3, an der Seite gegenüber der Seite, an der das Paar von Rädern 2 gelagert ist, vorgesehen ist, und geht. Zu beachten ist, dass der Griffabschnitt 4 nicht an dem einen Ende vorgesehen werden muss und teilweise entlang der Hauptkorpusbaugruppe 3 vorgesehen werden kann.
-
Hier wird eine Nickrichtung näher erläutert. 2 ist ein schematisches Schaubild, das eine Nickrichtung, eine Rollrichtung und eine Gierrichtung zeigt. Wie in 2 gezeigt wird, ist in dem Fall, da sich der Gehwagen 1 entlang einer xy-Ebene, vorwärts in einer (+)-Richtung entlang einer x-Achse oder rückwärts in einer (–)-Richtung entlang der x-Achse bewegt, die Nickrichtung eine Drehrichtung mittig zu einer y-Achse. Die Hauptkörperbaugruppe 3 neigt sich in dem Fall, da die Räder 2 entlang der y-Achse in die (x)-Richtung weisen und sich gegen den Uhrzeigersinn drehen, nach vorne, und die Hauptkorpusbaugruppe 3 neigt sich in dem Fall, da die Räder 2 entlang der y-Achse in die (+)-Richtung weisen und im Uhrzeigersinn drehen, nach hinten. Die Rollrichtung ist eine Drehrichtung mittig zu der x-Achse und ist eine Drehrichtung in dem Fall, da die Hauptkorpusbaugruppe 3 in einer Links-Rechts-Richtung schwenkt. Weiterhin ist die Gierrichtung eine Drehrichtung mittig zu einer z-Achse und ist eine Drehrichtung in dem Fall, da die Ausrichtung des Paars von Rädern 2 von der Richtung der x-Achse abgewinkelt ist.
-
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Nickmotor (Antriebseinrichtung) 6, der das Paar von Rädern 2 dreht, in der Hauptkorpusbaugruppe 3 vorgesehen. Die Hauptkorpusbaugruppe 3 und das Paar von Rädern 2 sind durch einen Rahmen 31 verbunden, der das Paar von Rädern 2 in einem frei drehbaren Zustand lagert, und die Drehung des Nickmotors 6 wird auf das Paar von Rädern 2 mittels Riemen oder Verzahnungen (nicht gezeigt) übertragen, die in der Hauptkorpusbaugruppe 3 vorgesehen sind. Zu beachten ist, dass der Rahmen 31 ein Teil der Hauptkorpusbaugruppe 3 ist.
-
In der Hauptkorpusbaugruppe 3 sind eine Steuerplatine (Steuereinrichtung) 32, die den Betrieb (die Drehung) des Nickmotors 6 steuert, sowie eine Batterie 33 vorgesehen. Die Steuerplatine 32 umfasst einen Treiber, einen A/D-Wandler, einen D/A-Wandler, einen Zähler, ein Steuergerät oder dergleichen, das das Arbeiten des Nickmotors 6 steuert, usw. Das Steuergerät ist im Einzelnen ein Mikroprozessor, eine CPU, eine LSI oder dergleichen. Der Gehwagen 1 wird so gesteuert, dass er mithilfe eines Reaktionsmoments, das durch die Drehung des Paars von Rädern 2 erzeugt wird, in der Nickrichtung das Gleichgewicht hält.
-
Der Gehwagen 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst auch ein Hilfsrad 8 zum Verbessern der Stabilität während des Gehens der beim Gehen unterstützten Person. Das Hilfsrad 8 wird von einem Lagerabschnitt 7, der an einem Ende desselben mit der Hauptkorpusbaugruppe 3 verbunden ist, drehbar gelagert, um an einem anderen Ende desselben in der Nickrichtung schwenken zu können. Wie in 1 gezeigt kann ein einzelnes Hilfsrad 8 oder ein Paar von Hilfsrädern 8 vorgesehen werden, um die Stabilität in der Rollrichtung zu verbessern. Zu beachten ist, dass es nicht unbedingt notwendig ist, dass der Lagerabschnitt 7 an einem Ende mit der Hauptkorpusbaugruppe 3 verbunden ist, und es kann ein Abschnitt teilweise entlang des Lagerabschnitts 7 mit der Hauptkorpusbaugruppe 3 verbunden werden. Ferner ist es nicht unbedingt notwendig, dass das Hilfsrad 8 an einem anderen Ende des Lagerabschnitts 7 gelagert wird, und das Hilfsrad 8 kann durch einen Zwischenteil des Lagerabschnitts 7 gelagert werden, solange dieser Teil innerhalb eines Bereichs liegt, in dem ein anderes Ende des Lagerabschnitts 7 keinen Kontakt mit dem Boden herstellt.
-
Die Position eines Drehpunkts 10, der als Drehmitte des Lagerabschnitts 7 dient, ist nicht besonders beschränkt, solange der Drehpunkt 10 sich in der Hauptkorpusbaugruppe 3 befindet. Dies liegt daran, dass jede Position annehmbar ist, solange ein Umfallen der Hauptkorpusbaugruppe 3 verhindert werden kann.
-
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Winkel θ1, der zwischen dem Lagerabschnitt 7 und der Hauptkorpusbaugruppe 3 ausgebildet wird (nachstehend als Schnittwinkel bezeichnet), anhand einer Berechnung, die auf einer Ausgabe (einem Pulssignal) von einem Lagerabschnitt-Winkelcodierer (Winkeldetektionsmittel) 91 beruht, detektiert.
-
3 ist ein Steuerfelddiagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die ein Fallen des Gehwagens 1 gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform in der Nickrichtung verhindert. Wie in 3 gezeigt ist, nimmt eine Sollnickwinkel-Einstelleinrichtung 44 eine Einstellung für einen Sollnickwinkel θrp an, die als Sollwert für einen Neigungswinkel in der Nickrichtung der Hauptkorpusbaugruppe 3 dient. Eine Annahmeeinrichtung der Korrekturwerteingabe 46 nimmt eine Eingabe eines Verschiebungsbetrags für den Sollnickwinkel θrp an, dessen Einstellung von der Sollnickwinkel-Einstelleinrichtung 44 angenommen wurde. Im Einzelnen wird eine Eingabe eines Korrekturwert Δθ als Verschiebungsbetrag angenommen, und durch Addieren/Subtrahieren des Korrekturwerts Δθ, dessen Eingabe zu/von dem Sollnickwinkel θrp angenommen wurde, lässt sich ein korrigierter Sollnickwinkel θrp finden (θrp = θrp ± Δθ).
-
Eine Winkeldetektionseinrichtung 45 berechnet indessen den Schnittwinkel θ1, der der Winkel ist, der zwischen der Hauptkorpusbaugruppe 3 und dem Lagerabschnitt 7 ausgebildet ist, aus dem Winkel in der Nickrichtung, der die Ausgabe des Lagerabschnitt-Winkelcodierers 91 ist.
-
Eine Nickneigungswinkel-Schätzeinrichtung (ein Winkelschätzmittel) 47 schätzt einen Neigungswinkel (Nickneigungswinkel) θ2, der ein Winkel ist, der zwischen der Hauptkorpusbaugruppe 3 und einer Richtung orthogonal zur Bodenfläche ist, beruhend auf dem berechneten Schnittwinkel θ1.
-
Eine Sollnickwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung 48 berechnet eine Sollnickwinkelgeschwindigkeit ω1p durch Multiplizieren einer Nickwinkelabweichung, die durch Subtrahieren eines geschätzten absoluten Neigungswinkels von dem Sollnickwinkel θrp erhalten wird, dessen Einstellung angenommen wurde, mit einer Proportionalverstärkung. Eine Nickmomentbefehls-Erzeugungseinrichtung 49 erzeugt einen Nickmomentbefehl τ0p durch zum Beispiel Ausführen einer PDI-Steuerung an der berechneten Sollnickwinkelgeschwindigkeit ω2p. Eine Nickmotordrehmomentbefehlsspannungs-Berechnungseinrichtung 50 berechnet eine Befehlsspannung durch Multiplizieren des Nickmomentbefehls τ0p mit einem Umwandlungskoeffizienten. Schließlich steuert eine Nick-D/A-Wandlereinrichtung 51 das Arbeiten des Nickmotors 6 durch Ausgeben einer D/A-umgewandelten Befehlsspannung zu einem Treiber. In dem Fall, da die Nickmomentbefehls-Erzeugungseinrichtung 49 ein Detektionsmittel wie etwa einen Gyrosensor umfasst, der die Winkelgeschwindigkeit der Hauptkorpusbaugruppe 3 in der Nickrichtung detektiert, kann indessen der Nickmomentbefehl τ0p durch zum Beispiel eine PID-Steuerung erzeugt werden, die bei einer Abweichung zwischen der Sollnickwinkelgeschwindigkeit ω2p und der Nickwinkelgeschwindigkeit, die von dem Detektionsmittel erhalten wird, ausgeführt wird.
-
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Schätzen des Nickneigungswinkels θ2 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Nickneigungswinkel θ2, der ein Winkel ist, der zwischen der Hauptkorpusbaugruppe 3 und einer Richtung orthogonal zu der Bodenfläche gebildet ist, beruhend auf dem Schnittwinkel θ1 geschätzt, der der Winkel ist, der zwischen der Hauptkorpusbaugruppe 3 und dem Lagerabschnitt 7 ausgebildet ist.
-
4 ist ein schematisches Schaubild, das ein Modell des Gehwagens 1 gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform von der Seite gesehen zeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibungen zeigt 4 schematisch jede Position, an der das Paar von Rädern 2 und das Hilfsrad 8 unter Abstimmung jeder Drehmitte des Paars von Rädern 2 und des Hilfsrads 8 Kontakt mit dem Boden herstellen.
-
Wie in 4 gezeigt ist, ist die Hauptkorpusbaugruppe 3 so geneigt, dass sie den Nickneigungswinkel θ2 mit der Richtung orthogonal zur Bodenfläche bildet. Der Lagerabschnitt 7 lagert die Hauptkorpusbaugruppe 3 in einer geneigten Weise, so dass der Schnittwinkel θ1 mit der Hauptkorpusbaugruppe 3 gebildet wird. In 4 entspricht die Richtung eines nach links weisenden Pfeils einer Vorwärtsrichtung des Gehwagens 1, und die Hauptkorpusbaugruppe 3 ist nach hinten geneigt dargestellt.
-
Der Schnittwinkel θ1 variiert abhängig von dem Winkel (Nickneigungswinkel) θ2, der zwischen der Hauptkorpusbaugruppe 3 und der Richtung orthogonal zur Bodenfläche ausgebildet ist. Dies liegt daran, dass der Lagerabschnitt 7 so geneigt ist, dass er die Hauptkorpusbaugruppe 3 lagert. Ein Abstand L1 von der Position, bei der die Hauptkorpusbaugruppe 3 mit dem Boden Kontakt herstellt, zu dem Schnittpunkt mit dem Lagerabschnitt 7 und ein Abstand L2 von der Position, bei der der Lagerabschnitt 7 mit dem Boden Kontakt herstellt, bis zu dem Schnittpunkt mit der Hauptkorpusbaugruppe 3 sind aber konstant, und solange somit das Paar von Rädern und das Hilfsrad 8 mit der Bodenfläche in Kontakt stehen, kann der Nickneigungswinkel θ2 geometrisch geschätzt werden.
-
Eine in Formel 1 angedeutete Beziehung lässt sich mit anderen Worten aus 4 ableiten.
-
Formel 1
-
-
L1cosθ2 = L2cos(θ1 – θ2) Formel 1
-
Der Nickneigungswinkel θ2 lässt sich durch Formel 2 durch Lösen von Formel 1 für einen Nickneigungswinkel θ2 finden.
-
Formel 2
-
-
θ2 = tan–1( L₁ – L₂cosθ₁) / L₂sinθ₁) Formel 2
-
Das Verfahren zum Berechnen des Nickneigungswinkels θ2 beruhend auf Formel 2 nutzt aber eine trigonometrische Funktion und weist somit eine vergleichsweise hohe Berechnungsverarbeitungslast auf und erfordert Zeit zum Berechnen; dieses Verfahren ist daher nicht für Haltungssteuerung geeignet, die eine Echtzeitfunktionalität erfordert. Demgemäß wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Berechnungsverarbeitungslast leichter ausgelegt und die für die Berechnung erforderliche Zeit verkürzt, indem eine Näherung erster Ordnung einer Beziehung zwischen dem Schnittwinkel θ1 und dem Nickneigungswinkel θ2 vorgenommen wird.
-
5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Schnittwinkel θ1 und dem Nickneigungswinkel θ2 zeigt. In 5 ist der Abstand L2 = 1,2 × Abstand L1. Wie in 5 gezeigt ist, schwankt der Nickneigungswinkel θ2 in Bereichen, in denen der Schnittwinkel θ1 klein ist, stark, doch in der Realität liegt ein Stabilitätsverlust beim Gehen vor, wenn der Schnittwinkel θ1 zu klein ist.
-
Demgemäß wird bei der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass der Schnittwinkel θ1 von 20 Grad bis 50 Grad schwankt, was das Vornehmen einer Näherung erster Ordnung der Beziehung zwischen dem Schnittwinkel θ1 und dem Nickneigungswinkel θ2 leicht macht. 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Schnittwinkel θ1 und dem Nickneigungswinkel θ2 in dem Fall zeigt, da der Schnittwinkel θ1 von 20 Grad bis 50 Grad schwankt.
-
Wie in 6 gezeigt ist, kann durch Vornehmen einer Näherung erster Ordnung der Beziehung zwischen dem Schnittwinkel θ1 und dem Nickneigungswinkel θ2 eine lineare Funktion von zum Beispiel θ2 = 1,009 × θ1 – 34,87 erhalten werden und somit kann der Nickneigungswinkel θ2 geschätzt werden, ohne eine Abnahme der Präzision zu verursachen.
-
7 ist ein schematisches Schaubild, das einen Zustand zeigt, in dem der Gehwagen 1 in dem Fall, da die Bodenfläche ein Neigung aufweist, mit dem Boden in Kontakt steht. In 7 ist die Bodenfläche des Gehwagens 1 eine Steigung mit einem Neigungswinkel θ3.
-
Selbst wenn in diesem Fall der Nickneigungswinkel θ2 durch das vorstehend erwähnte Verfahren geschätzt wird, verschiebt sich der Winkel nach hinten, ohne die Gleichgewichtsrichtung des Gehwagens 1 anzunehmen. Demgemäß passt die im Gehen unterstützte Person bei der vorliegenden Ausführungsform die Gleichgewichtsrichtung beruhend auf ihrem Gefühl an, und dadurch kann eine stabile umgekehrte Fortbewegung mit zwei Rädern auch in dem Fall realisiert werden, in dem die Bodenfläche eine Neigung aufweist. Zu diesem Zweck nimmt die Annahmeeinrichtung der Korrekturwerteingabe 46 die Eingabe des Korrekturwerts Δθ als Verschiebungsbetrag für den Sollnickwinkel θrp an, dessen Einstellung durch die Sollnickwinkel-Einstelleinrichtung 44 angenommen wurde.
-
Das Verfahren zum Annehmen der Eingabe des Korrekturwerts Δθ ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel können Bedienabschnitte, die mittig zu einer Mittelachse eines Bereichs des Griffabschnitts 4, der gegriffen wird, drehen können, an beiden Enden desselben vorgesehen werden, und die Eingabe des Korrekturwerts Δθ kann beruhend auf einem Drehwinkel der Bedienabschnitte angenommen werden. 8 ist ein schematisches Schaubild, das die Konfiguration des Griffabschnitts 4 bei dem Gehwagen 1 gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
-
Wie in 8 gezeigt sind Bedienabschnitte 401 und 402, die mittig zu der Mittelachse des Bereichs des Griffabschnitts 4, der gegriffen wird, drehen können, an beiden Enden desselben vorgesehen, und es ist ein Drehwinkelsensor 403, etwa ein Potentiometer oder dergleichen, vorgesehen, der die Drehwinkel der jeweiligen Bedienabschnitte 401 und 402 detektiert.
-
Die Grade und die Richtung der Drehung bei den Bedienabschnitten 401 und 402 werden beruhend auf einem Ausgabewert von dem Drehwinkelsensor 403 detektiert, und der Korrekturwert Δθ und ob zu addieren oder zu subtrahieren ist, werden beruhend auf der detektierten Drehrichtung und dem detektierten Drehwinkel ermittelt.
-
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das Vorsehen der Bedienabschnitte 401 und 402 beschränkt, die mittig zu der Mittelachse des Bereichs des Griffabschnitts 4, der gegriffen wird, drehen können, und es kann ein Bedienabschnitt, bei dem mehrere Tasten angeordnet sind, in der Nähe des Bereichs des Griffabschnitts 4, der gegriffen wird, vorgesehen werden. 9 ist ein schematisches Schaubild, das eine andere Konfiguration des Griffabschnitts 4 bei dem Gehwagen 1 gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
-
Bei dem in 9 gezeigten Beispiel ist ein Bedienabschnitt 900, bei dem mehrere Tasten, zum Beispiel drei Tasten 901, 902 und 903 angeordnet sind, in der Nähe des Bereichs des Griffabschnitts 4, der gegriffen wird, vorgesehen. Die Taste 901 ist eine Taste zum Verschieben des Sollnickwinkels, so dass sich die Hauptkorpusbaugruppe 3 weg von der beim Gehen unterstützten Person bewegt oder sich mit anderen Worten nach vorne verschiebt. Analog ist die Taste 902 eine Taste zum Zurücksetzen des Sollnickwinkels auf einen Vorgabesollnickwinkel, und die Taste 903 ist eine Taste zum Verschieben des Sollnickwinkels, so dass sich die Hauptkorpusbaugruppe 3 hin zu der beim Gehen unterstützten Person bewegt oder mit anderen Worten nach hinten verschiebt.
-
Auf diese Weise kann durch das Wählen der Taste 901 oder der Taste 903 gemäß der Neigung der Bodenfläche durch die beim Gehen unterstützte Person der Verschiebungsbetrag des Sollnickwinkels um einen konstanten Prozentsatz vergrößert/verkleinert werden oder die Eingabe des Korrekturwerts Δθ kann mit anderen Worten schrittweise angenommen werden, nur während die Taste gedrückt wird; dies ermöglicht es der beim Gehen unterstützten Person, die Gleichgewichtsrichtung gemäß der Neigung der Bodenfläche anzupassen. Die Taste 902 zum Zurücksetzen des Sollnickwinkels auf den Vorgabesollnickwinkel kann durch einen Vorgang ersetzt werden, bei dem die Taste 901 und die Taste 903 gleichzeitig gedrückt werden, und damit versteht sich von selbst, dass die Taste 902 nicht erforderlich ist.
-
10 ist ein schematisches Schaubild, das eine andere Konfiguration des Griffabschnitts 4 bei dem Gehwagen 1 gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt. Bei dem in 10 gezeigten Beispiel sind Bedienabschnitte 100, bei denen jeweils ein Drehschalter 101 angeordnet ist, der die Eingabe des Korrekturwerts Δθ schrittweise annehmen kann, an beiden Seiten in der Nähe des Bereichs des Griffabschnitts 4, der gegriffen wird, vorgesehen. Der Drehschalter 101 kann zwischen drei Schritten geschaltet werden, nämlich Verschieben des Sollnickwinkels um einen konstanten Winkel nach vorne, Nichtverschieben des Sollnickwinkels und Verschieben des Sollnickwinkels um einen konstanten Winkel nach hinten. Wie die Taste 901 und die Taste 903 kann indessen der Verschiebungsbetrag des Sollnickwinkels beruhend auf einer Dauer der Zeit, die der Drehschalter 101 bei jeder Drehposition gehalten wird, um einen konstanten Prozentsatz vergrößert/verkleinert werden. Es kann mit anderen Worten jede Konfiguration genutzt werden, solange die Eingabe des Korrekturwerts Δθ schrittweise angenommen wird. In diesem Fall kann eine Zwischenposition des Drehschalters 101 einer Funktion zugewiesen werden, die den korrigierten Verschiebungsbetrag des Sollnickwinkels hält.
-
Auf diese Weise kann durch das Schalten des Drehschalters 101 durch die beim Gehen unterstützte Person die Eingabe des Korrekturwerts Δθ schrittweise angenommen werden, und somit kann die beim Gehen unterstützte Person die Gleichgewichtsrichtung gemäß der Neigung der Bodenfläche anpassen.
-
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das Annehmen der Eingabe des Korrekturwerts Δθ in Schritten beschränkt, und die Eingabe des Korrekturwerts Δθ kann stattdessen beruhend auf dem Drehwinkel des Drehschalters 101 angenommen werden.
-
Als Nächstes wird ein Beispiel einer Steuerung von Vorgängen, die von dem Gehwagen 1 ausgeführt werden und in dem Steuerfelddiagramm von 3 gezeigt sind, beruhend auf einem Flussdiagramm beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm, das ein von dem Steuergerät in der Steuerplatine 32 des Gehwagens 1 gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ausgeführtes Vorgehen zeigt, das Fallen in einer Nickrichtung verhindert.
-
Wie in 11 gezeigt nimmt das Steuergerät der Steuerplatine 32 die Einstellung des Sollnickwinkels θrp an, der als Steuerungssollwert dient (Schritt S1101). Das Steuergerät nimmt die Eingabe des Korrekturwerts Δθ an, der den Sollnickwinkel θrp korrigiert (Schritt S1102), und korrigiert den Sollnickwinkel θrp durch Addieren/Subtrahieren des Korrekturwerts Δθ, dessen Eingabe angenommen wurde, zu/von dem Sollnickwinkel θrp, dessen Einstellung angenommen wurde (Schritt S1103).
-
Beruhend auf der Ausgabe des Lagerabschnitt-Winkelcodierers 91 berechnet das Steuergerät den Schnittwinkel θ1, der der Winkel ist, der zwischen der Hauptkorpusbaugruppe 3 und dem Lagerabschnitt 7 ausgebildet ist (Schritt S1104), und schätzt den Nickneigungswinkel θ2 der Hauptkorpusbaugruppe 3 beruhend auf dem berechneten Schnittwinkel θ1 (Schritt S1105). Das Steuergerät berechnet die Differenz zwischen dem geschätzten Nickneigungswinkel θ2 und dem korrigierten Sollnickwinkel θrp als Nickwinkelabweichung (Schritt S1106) und berechnet die Sollnickwinkelgeschwindigkeit ω2p durch Multiplizieren der berechneten Nickwinkelabweichung mit der Proportionalverstärkung (Schritt S1107).
-
Das Steuergerät ermittelt, ob die Nickmomentbefehls-Erzeugungseinrichtung 49 den Nickmomentbefehl τ0p erzeugt oder nicht, durch zum Beispiel eine PID-Steuerung, die an der Sollnickwinkelgeschwindigkeit ω2p (Schritt S1108) ausgeführt wird. In dem Fall, da es erforderlich ist, die Steuerung der von dem Nickmotor 6 ausgeführten Vorgänge aus irgendeinem Grund zu stoppen, wird ermittelt, dass der Nickmomentbefehl τ0p nicht erzeugt wird.
-
In dem Fall, da das Steuergerät ermittelt hat, dass der Nickmomentbefehl τ0p erzeugt wird (Schritt S1108: JA), berechnet das Steuergerät die Befehlsspannung durch Multiplizieren des erzeugten Nickmomentbefehls τßp mit dem Umwandlungskoeffizienten (Schritt S1109). Das Steuergerät führt eine D/A-Wandlung der berechneten Befehlsspannung aus und gibt die Befehlsspannung, die der D/A-Wandlung unterzogen wurde, zu einem Treiber aus, der die von dem Nickmotor 6 ausgeführten Vorgänge steuert (Schritt S1110). Dann führt das Steuergerät den Prozess zu Schritt S1101 zurück und wiederholt die vorstehend erwähnte Verarbeitung.
-
In dem Fall dagegen, da das Steuergerät ermittelt, dass der Nickmomentbefehl τ0p nicht erzeugt wird (Schritt S1108: NEIN), stoppt das Steuergerät die Steuerung der von dem Nickmotor 6 ausgeführten Vorgänge und beendet die Verarbeitung. Dadurch werden die Befehle zu der Nick-D/A-Wandler-Einrichtung 51 (die Ausgabe der Befehlsspannung) gestoppt und die von dem Nickmotor 6 ausgeführte Steuerung der Vorgänge wird gestoppt. Ein Fall, bei dem etwa die Leistung während der Steuerung der von dem Nickmotor 6 ausgeführten Vorgänge unterbrochen wird oder ein Nutzer mittels eines Schalters oder dergleichen zum Stoppen der Steuerung der von dem Nickmotor 6 ausgeführten Vorgänge eine stoppende Eingabe, unabhängig ob gezielt oder versehentlich, liefert, kann als Fall betrachtet werden, bei dem das Steuergerät ermittelt, dass der Nickmomentbefehl τ0p nicht erzeugt wird.
-
Gemäß der bisher beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird die Eingabe des Korrekturwert Δθ, der den Sollnickwinkel θrp korrigiert, angenommen, und die Haltung der Hauptkörperbaugruppe 3 in der Nickrichtung beruhend auf dem Sollnickwinkel θrp gesteuert, der durch den Korrekturwert Δθ korrigiert wurde, dessen Eingabe angenommen wurde, und somit kann die beim Gehen unterstützte Person den Sollnickwinkel θrp zum Dienen als Gleichgewichtsrichtung der Hauptkörperbaugruppe 3 gemäß ihrem eigenen Gefühl sowohl in dem Fall, da eine Bodenfläche eine Neigung aufweist, als auch in dem Fall, da die Bodenfläche eben ist, ändern. In dem Fall, da zum Beispiel die Eingabe des Korrekturwerts Δθ angenommen wurde, so dass der Sollnickwinkel θrp die Hauptkorpusbaugruppe 3 hin zu der beim Gehen unterstützten Person oder mit anderen Worten nach hinten verschiebt, ist eine ”Bewegung bei gleichzeitigem Bremsen” möglich, was eine Fortbewegung in stabiler Weise ermöglicht, ohne dass sich die Hauptkorpusbaugruppe 3 selbständig nach vorne bewegt, selbst wenn sich die beim Gehen unterstützte Person auf den Griffabschnitt 4 lehnt. In dem Fall dagegen, in dem die Eingabe des Korrekturwerts Δθ angenommen wurde, so dass der Sollnickwinkel θrp die Hauptkorpusbaugruppe 3 weg von der beim Gehen unterstützten Person oder mit anderen Worten nach vorne verschiebt, bewegt sich die Hauptkorpusbaugruppe 3, um die beim Gehen unterstützte Person zu ziehen. Durch Ändern des Korrekturwerts Δθ beruhend auf den Präferenzen der beim Gehen unterstützten Person können ferner die Arbeitsbedingungen der Bremse, eine Bremskraft, die die Hauptkorpusbaugruppe 3 zieht, usw. angepasst werden. Demgemäß kann ein Bediengefühl, das für die beim Gehen unterstützte Person angenehm ist, erreicht werden.
-
Es versteht sich von selbst, dass die vorstehend erwähnte Ausführungsform geändert werden kann, ohne vom grundlegenden Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist die Erfindung nicht auf einen einzelnen Nickmotor 6 beschränkt, der für ein einzelnes Paar Räder 2 vorgesehen wird, und ein Nickmotor kann für jedes Rad vorgesehen werden. Eine Konfiguration, bei der der Lagerabschnitt 7 an der vorderen Seite angeordnet ist, oder mit anderen Worten eine Konfiguration, bei der die Hauptkorpusbaugruppe 3 zwischen dem Lagerabschnitt 7 und der beim Gehen unterstützten Person angeordnet ist, kann weiterhin genutzt werden. In diesem Fall können Begriffe wie ”vorderer” und ”hinterer” nach Bedarf ausgetauscht werden.
-
Weiterhin kann die Eingabe des Korrekturwerts Δθ durch ein externes Endgerät angenommen werden. Ein ”externes Endgerät” bezeichnet ein beliebiges Endgerät, drahtgebunden oder drahtlos, das eine Eingabe unter Verwenden einer Tastatur (Tasten), eines Bedienfelds oder dergleichen annehmen kann. Natürlich ist das Endgerät nicht darauf beschränkt, und das Endgerät kann die Eingabe durch Spracherkennung, zum Beispiel mit Hilfe eines von einer Person geäußerten bestimmten Ausdrucks, annehmen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehwagen
- 2
- Rad
- 3
- Hauptkorpusbaugruppe
- 4
- Griffabschnitt
- 6
- Nickmotor (Antriebseinrichtung)
- 7
- Lagerabschnitt
- 8
- Hilfsrad
- 10
- Drehpunkt
- 31
- Rahmen
- 32
- Steuerplatine (Steuereinrichtung)
- 33
- Batterie
- 44
- Sollnickwinkel-Einstelleinrichtung
- 45
- Winkeldetektionseinrichtung
- 46
- Annahmeeinrichtung der Korrekturwerteingabe
- 47
- Nickneigungswinkel-Schätzeinrichtung (Winkelschätzmittel)
- 48
- Sollnickwinkelgeschwindigkeits-Berechnungseinrichtung
- 49
- Nickmomentbefehls-Erzeugungseinrichtung
- 50
- Nickmotormomentbefehlsspannungs-Berechnungseinrichtung
- 51
- Nick-D/A-Wandlereinrichtung
- 91
- Lagerabschnitt-Winkelcodierer (Winkeldetektionsmittel)
- 100, 401, 402, 900
- Bedienabschnitt