JP2002114151A - 階段を昇降する手押しカート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作しやすく、少ないエネルギで、滑らかに
階段を昇降するカートを実現する。 【解決手段】このカートは、放射状に広がるとともに放
射中心のまわりに一体回転可能な複数のアーム８と、各
アームの先端に取付けられた転動体６と、アーム群を回
転させるトルク発生部と、操作者が把持する把持部と、
把持部に加わる操作力の方向と大きさを検知する手段
と、制御部とを備える。制御部はトルク発生部を制御し
て、操作部に所定値以上の昇段方向の操作力が加えられ
ている間はアーム群を昇段方向に回転させ、操作部に昇
段方向の操作力が加えられていても前記所定値に満たな
い間はアーム群を回転させない。操作部に降段方向の操
作力が加えられて降段方向前側アームが下段に接地する
までの間はアーム群を降段方向に回転させる。降段方向
前側アームが下段に接地して降段方向後側アームが上段
から離脱したときの降段方向前側アームの接地角度が所
定値よりも小さいときにアーム群に逆方向トルクを与え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、階段の昇段及び
／又は降段機能を持つ手押しカートに関する。ここでい
う手押しカートには、例えば、重量物の搬送カート、車
椅子、あるいは階段昇降に障害を持つ者の昇降を補助す
るカート等が含まれる。また「手押し」とは、操作者が
把持部を把持して押すか引くかしてカートを昇降させる
ことができるものをいい、操作者が後方から押すものに
限られず、前方から引くものを含む。この発明は、上記
の手押しカートのうち、放射状に広がるとともに放射中
心のまわりに一体回転可能な複数のアームと、各アーム
の先端に取付けられた転動体を有し、アームの放射中心
まわりの回転（転動体の公転）と転動体の回転中心まわ
りの回転（転動体の自転）の複合作用によって階段を滑
らかに昇降することができる手押しカートに関する。

【０００２】

【従来の技術】 回転中心が固定された転動体を用いて
階段を昇降する場合、その回転中心が階段の段差に倣っ
て移動することから昇降ショックが大きい。そこで、放
射状に広がるとともに放射中心のまわりに一体回転可能
な複数のアームを設け、そのアームの先端に転動体を設
ける技術が知られている。この技術によると、上段ステ
ップと下段ステップの双方に各一個ずつの転動体が接地
した状態を得ることができ、あたかも２足歩行している
のと同様に、滑らかに階段を昇降することができる。現
時点では、アーム群の回転速度を一定に保って一定の速
度で昇段する台車、あるいは一定の速度で降段する台車
が開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 台車で平地を移動す
る場合、台車に把持部を設け、操作者が把持部に操作力
を加えることで移動するカートが多用される。このカー
トは自然な感覚で操作することができ、すこぶる便利に
活用されている。階段を昇降するカートにも同様の操作
性が望まれているところ、従来の技術ではそれに対応す
ることができない。従来の技術では、昇降台車の昇降速
度に合わせて操作者が階段を昇降している。把持部に加
える操作力に従って階段を昇降するものをカートとい
い、予め決められた速度で階段を昇降するものを台車と
いうことにすれば、従来の技術は階段昇降台車のレベル
に留まっており、階段昇降カートは実現されていない。

【０００４】また従来の技術では、アーム群が一定方向
に回転しつづけることで階段を昇段し続けるか、あるい
は降段し続ける。本発明者らが詳細に観測したところ、
上記の昇降方式ではカート重心の上下動に無駄があり、
無用にエネルギを消費して無用に昇降ショックを発生さ
せていることが判明した。

【０００５】本発明の一つの目的は、操作しやすい階段
昇降カートを実現することである。本発明の他の一つの
目的は、より滑らかに（昇降ショックが小さい）、より
少ないエネルギで階段を昇降できるカートを実現するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段と作用と効果】 本発明群
の一つの発明は、操作者の意図に沿って少ないエネルギ
で滑らかに階段を昇段する手押しカートに関する。この
カートは、放射状に広がるとともに放射中心のまわりに
一体回転可能な複数のアームと、各アームの先端に取付
けられた転動体と、アーム群にトルクを加えるトルク発
生部と、操作者が把持する把持部と、把持部に加わる操
作力の方向と大きさを検知する手段と、制御部とを備え
る。制御部はトルク発生部を制御して、操作部に所定値
以上の昇段方向の操作力が加えられている間はアーム群
を昇段方向に回転させ、操作部に昇段方向の操作力が加
えられていても前記所定値に満たない間はアーム群を回
転させないことを特徴とする。

【０００７】例えば図４のＪ６の状態では、３本のアー
ムの内、２本のアーム８ａ，８ｃが接地している。実際
にはアーム先端の転動体が接地しているのであるが、本
明細書では簡単のために、転動体を介してアーム先端が
接地している状態を「アーム先端が接地した、あるいは
アームが接地した」と表現する。複数のアームのうち２
本のアームの先端が接地している状態が安定状態であ
る。この状態から操作者が昇段方向の操作力を加える
と、転動体が自転してカート全体が平行移動する。状態
Ｊ６からＪ２２までの間は転動体が自転することから大
きな操作力は不要であり、またかけられない（転動体が
自転してしまう）。状態Ｊ２２で昇段方向前側の転動体
６ｃが段差に当接すると、それ以上には平行移動できな
い。そこで操作者の自然な反応として昇段方向に強く引
く。この手押しカートでは、操作部に所定値以上の昇段
方向の操作力が加えられている間はアーム群を昇段方向
に回転させるので、状態Ｊ２２から状態Ｊ２６又はＪ３
２まで、すなわち昇段方向前側のアーム（この場合８
ｂ）先端の転動体６ｂが上段ステップに足をかけるまで
アーム８群を昇段方向（反時計回転方向）に回転させ
る。状態Ｊ２６又はＪ３２で昇段方向前側アーム先端が
接地しても、昇段方向後側アーム（この場合８ｃ）の転
動体６ｃが段差に当接しており、カートは平行移動でき
ない。操作者は自然と昇段方向に強い力をかけつづけ
る。この結果、アーム８群は昇段方向に回りつづける。
状態Ｊ３０は、昇段方向後側アーム８ｃ先端の転動体６
ｃが上段高さにまで上昇する直前の状態を示す。この状
態となるまで、昇段方向後側アーム８ｃ先端の転動体６
ｃが段差にかかってカートは平行移動できず、操作者は
昇段方向に大きな力を加える。そこでこの状態となるま
でトルク発生部がアーム群を昇段方向に回転させ続け
る。この結果、昇段方向後側アーム先端の転動体が上段
の高さまで上昇する。すると、転動体が自転可能とな
り、カートは一段上昇して安定状態Ｊ６に復帰する。カ
ートが同一ステップ面上を平行移動する間は大きな操作
力は不必要であり、またかからない。発明の手押しカー
トでは、操作部に昇段方向の操作力が加えられていても
前記所定値に満たない間はアーム群を回転させないため
に、同一ステップ面上を平行移動する間はアーム群が回
転せず、転動体の自転によって平行移動する。

【０００８】このカートによると、トルク発生部がアー
ム群を昇段に必要な最小限度だけ回転させることで昇段
する。すなわち、アーム群を昇段方向に連続的に回転さ
せつづけて昇段していくのではなく、アーム群の最小限
度の回転と転動体の自転を組合せて昇降していく。この
ために、本発明のカートは、昇段時に無用に上下動せ
ず、極めて滑らかに昇段する。また、昇段に要するエネ
ルギも最小ですむ。さらに、操作者の自然な操作に追従
して昇段することになり、極めて操作性が高い。

【０００９】本発明群の他の一つの発明は、操作者の意
図に沿って少ないエネルギで滑らかに階段を降段する手
押しカートに関する。この手押しカートは、放射状に広
がるとともに放射中心のまわりに一体回転可能な複数の
アームと、各アームの先端に取付けられた転動体と、ア
ーム群にトルクを加えるトルク発生部と、操作者が把持
する把持部と、把持部に加わる操作力の方向を検知する
手段と、制御部とを備える。制御部はトルク発生部を制
御して、操作部に降段方向の操作力が加えられて降段方
向前側アームが下段に接地するまでの間はアーム群を降
段方向に回転させ、降段方向前側アームが下段に接地し
たときのアーム接地角度が所定値よりも小さいとき、又
は、降段方向前側アームが下段に接地して降段方向後側
アームが上段から離脱したときの降段方向前側アームの
接地角度が所定値よりも小さいときにアーム群に逆方向
トルクを与えることを特徴とする。

【００１０】このカートは、図３の状態Ｊ８に示すよう
に、降段方向前側のアーム（この場合８ａ）が回転可能
となったときにトルク発生部がアーム群を降段方向（時
計回転方向）に回転させ、状態Ｊ１０またはＪ１６に示
すように、降段方向前側のアーム８ａ先端を下段に接地
させる。このカートでは接地時のアームの回転角度を指
標とし、これが所定値より大きい場合（状態Ｊ１０は所
定値より大きい場合に相当する）には、降段方向の回転
を続ける。一方、前側アーム先端が下段に接地したとき
の接地角度が所定値よりも小さい場合（状態Ｊ１６は所
定値より小さい場合に相当する）には、アーム群に加え
るトルク方向を逆転させる。状態Ｊ１６以降にはトルク
方向が逆転して反時計回転方向（アーム全体とすると昇
段方向）に回転させようとするが、カート重量がかかっ
ているために実際には回転できず、状態Ｊ１８に示す状
態、すなわち、降段方向後側のアーム（この場合８ｃ）
が上段から離脱して反時計回転方向への回転が可能とな
ったときに反時計回転方向に回転させる。これに代え
て、降段方向前側アームが下段に接地して降段方向後側
アームが上段から離脱したとき（すなわち状態Ｊ１８
と、図示はされていないが状態Ｊ１０の直後の状態）の
降段方向前側アームの接地角度が所定値よりも小さいと
きにアーム群に与えるトルクを逆方向に反転させるよう
にすることもできる。状態Ｊ１０の直後に降段方向前側
アームが下段に接地して降段方向後側アームが上段から
離脱したときには、アーム接地角が所定値よりも大き
く、アーム群は降段方向に回転しつづける。これに対し
て、状態Ｊ１８では、降段方向前側アームが下段に接地
して降段方向後側アームが上段から離脱したときのアー
ム接地角度が所定値よりも小さく、Ｊ１８以降にはトル
ク方向が逆転する。すなわち、矢印Ｃの方向に回転させ
る。上記の制御によると、降段方向前側アーム先端が下
段に接地したときから２輪接地の安定状態に至るまでの
間、より少ない回転角で済み、しかもカートに掛かる重
力がアーム群を回転させる方向に回転させることから、
少ないエネルギで滑らかに降段する。実際、段差が高い
階段の場合には、降段方向の回転を続けて降段する。段
差が低い階段の場合には、降段方向の回転と逆方向の回
転を間欠的に繰り返しながら降段する。このカートでは
回転方向が適切に切換えられ、より少ないエネルギでよ
り滑らかに降段する回転方向が選ばれる。

【００１１】上記した手押しカートの場合、さらにアー
ムの回転角速度検知手段を備え、検知された回転角速度
がゼロであることから降段方向前側アームの接地タイミ
ングを判別することが好ましい。この方式によると、接
地時点を検知するための特別なセンサを用いる必要がな
い。また、アームの先端高さを検知するセンサを用いて
検知されたアームの先端高さから降段方向後側アームの
離脱タイミングを判別することもできる。この技術によ
ると、トルク逆転タイミングを確実に検知ができる。

【００１２】本発明群の他の一つの発明も、操作者の意
図に沿って少ないエネルギで滑らかに階段を降段する手
押しカートに関する。この手押しカートは、放射状に広
がるとともに放射中心のまわりに重力によって一体回転
可能な複数のアームと、各アームの先端に取付けられた
転動体と、アーム群にトルクを加えるトルク発生部と、
操作者が把持する把持部と、制御部とを備える。制御部
はトルク発生部を制御して、重力がアーム群に与える回
転方向と反対方向のトルクを加えることを特徴とする。
アーム群に加わるトルクは、アーム群ないしはカートに
加わる重力に起因するトルクと、トルク発生部に起因す
るトルクを合計したものであり、アーム群は合計トルク
に従って回転する。

【００１３】この発明の手押しカートは、重力に従って
アーム群が降段方向に回転して落下ないし降段する際
に、トルク発生部が、重力によって回転しようとするア
ームにその回転方向と反対方向のトルクを加えることか
ら、重力によってアームが回転する速度が緩められ、滑
らかに降段してよく。

【００１４】本発明群の他の一つの発明も、操作者の意
図に沿って少ないエネルギで滑らかに階段を降段する手
押しカートに関する。この手押しカートは、放射状に広
がるとともに放射中心のまわりに重力によって一体回転
可能な複数のアームと、各アームの先端に取付けられた
転動体と、アーム群にトルクを加えるトルク発生部と、
操作者が把持する把持部と、アーム群に加わっている負
荷状態を検知する手段と、制御部とを備える。制御部は
負荷状態検知手段の検知状態に基づいてトルク発生部を
制御して、特定の状態変化が検知されたときにアーム群
に加えるトルク方向を反転させることを特徴とする。こ
の場合も、アーム群に加わるトルクは、アーム群ないし
はカートに加わる重力に起因するトルクと、トルク発生
部に起因するトルクを合計したものであり、アーム群は
合計トルクに従って回転する。

【００１５】この発明の手押しカートは、重力に従って
アーム群が降段方向に回転して落下ないし降段する際
に、アーム群に加わっている負荷状態を検知し、特定の
状態変化が検知されたときにアーム群に加えるトルク方
向を反転させることから、アームの自由な回転を確実に
低速化することができ、滑らかに降段してよく。

【００１６】アーム群に加わっている負荷状態を検知す
る手段は、アーム先端に加えられる接地力がアームに与
える力の方向を検知するものであることが好ましい。こ
の場合、アームに掛かっている力の方向を的確に検知
し、アームの自由な回転を確実に低速化することができ
る。

【００１７】本発明群の他の一つの発明も、操作者の意
図に沿って少ないエネルギで滑らかに階段を降段する手
押しカートに関する。この手押しカートは、放射状に広
がるとともに放射中心のまわりに重力によって一体回転
可能な複数のアームと、各アームの先端に取付けられた
転動体と、アーム群にトルクを加えるトルク発生部と、
操作者が把持する把持部と、アーム群の回転姿勢を検知
する手段と、制御部とを備える。制御部は回転姿勢検知
手段の検知状態に基づいてトルク発生部を制御して、特
定の状態変化が検知されたときにアーム群に加えるトル
ク方向を反転させることを特徴とする。この場合も、ア
ーム群に加わるトルクは、アーム群ないしはカートに加
わる重力に起因するトルクと、トルク発生部に起因する
トルクを合計したものであり、アーム群は合計トルクに
従って回転する。

【００１８】この発明の手押しカートは、重力に従って
アーム群が降段方向に回転して落下ないし降段する際
に、アーム群の回転姿勢を検知し、特定の状態変化が検
知されたときにアーム群に加えるトルク方向を反転させ
ることから、アームの自由な回転を確実に低速化するこ
とができ、滑らかに降段してよく。

【００１９】本発明群の他の一つの発明も、操作者の意
図に沿って少ないエネルギで滑らかに階段を降段する手
押しカートに関する。この手押しカートは、放射状に広
がるとともに放射中心のまわりに重力によって一体回転
可能な複数のアームと、各アームの先端に取付けられた
転動体と、アーム群にトルクを加えるトルク発生部と、
操作者が把持する把持部と、把持部に加わる操作力の方
向を検知する手段と、制御部とを備える。制御部はトル
ク発生部を制御して、把持部に昇段方向の操作力が加え
られて降段方向後側アームの１輪接地状態が検知されて
いる間はアーム群に昇段方向のトルクを加え、把持部に
昇段方向の操作力が加えられて降段方向前側アームの１
輪接地状態が検知されている間は、前側アームの接地角
度が所定値よりも大きいときに昇段方向のトルクを加
え、前側アームの接地角度が所定値よりも小さい場合に
降段方向のトルクを加える。ここでも、アーム群に加わ
るトルクは、アーム群ないしはカートに加わる重力に起
因するトルクと、トルク発生部に起因するトルクを合計
したものであり、アーム群は合計トルクに従って回転す
る。

【００２０】このカートによると、重力に従ってアーム
群が降段方向に回転して落下ないし降段する際に操作者
が自然と加える操作力を利用してトルク発生部が制御さ
れるために、重力によって回転しようとするアームにそ
の回転方向と反対方向のトルクを加えることができ、重
力に起因してアームが回転する速度が緩められ、滑らか
に降段してよく

【００２１】上記した一連の降段カートが操作力検知手
段を備え、操作力検知手段が検知する操作力の大きさに
応じてアーム群に加えるトルクの大きさを制御すること
が好ましい。この場合のトルクとは、アーム群を回転さ
せるトルクであってもよいし、アーム群の自由な回転を
低速化する為のトルクであってもよい。この場合、操作
者の意図に沿ったトルクが加えられ、操作者は自然な感
覚で降段させることができる。

【００２２】本発明群の他の一つの発明は、操作者の意
図に沿って少ないエネルギで滑らかに階段を昇降する手
押しカートに関する。この手押しカートは、放射状に広
がるとともに放射中心のまわりに一体回転可能な複数の
アームと、各アームの先端に取付けられた転動体と、ア
ーム群にトルクを加えるトルク発生部と、操作者が把持
する把持部と、把持部に加わる操作力の大きさを検知す
る手段と、制御部とを備える。制御部はトルク発生部
に、手押しカートの平行移動が許容される間にかけられ
る操作力以上の操作力が操作部に加えられている間は重
力に抗してアーム群を回転させるに充分なトルクを発生
させ、手押しカートの平行移動が許容される間にかけら
れる操作力が操作部に加えられている間は重力に抗して
アーム群を回転させるに満たないトルクを発生させる。

【００２３】このカートは、平行移動が可能な間はアー
ム群が回転せず、２本のアームが接地した２輪接地状態
を維持しながら転動体が自転して平行移動する。昇段方
向前側アームが段差に当接してカートの平行移動が禁止
されると、操作者は自然と強く引く。すると接地してい
る一方のアームが重力に抗して持ち上げられて昇段す
る。昇段完了すれば２輪接地状態で安定する。カートが
平行移動しているうちに降段方向前側のアームが段差か
ら離脱すると、重力に抗してアーム群を回転させるに満
たないトルクしか掛かっていなくてもアーム群が回転を
始める。あるいは重力によって回転しようとするアーム
群にトルク発生装置が制動力を加える。このようにし
て、このカートは階段を滑らかに昇降する。

【００２４】

【発明の実施の形態】 最初に、実施例で説明する手押
しカートの主要な特徴を列記する。 （形態１）モータとアーム群の間にウォームギヤ機構が
介在しており、そのウォームギヤ機構によってアーム群
が重力によって回転することが禁じられている。そして
そのモータに通電されないかぎりアーム群は回転しな
い。 （形態２）請求項１の昇段技術と請求項２の降段技術を
併せ持つ昇降カート。 （形態３）請求項１の昇段技術と請求項５の降段技術を
併せ持つ昇降カート。 （形態４）請求項１の昇段技術と請求項６の降段技術を
併せ持つ昇降カート。 （形態５）請求項１の昇段技術と請求項８の降段技術を
併せ持つ昇降カート。 （形態６）請求項１の昇段技術と請求項９の降段技術を
併せ持つ昇降カート。 （形態７）各アームの回転方向前側と後側に歪みゲージ
を持ち、この歪みゲージの出力状態からアームに加わっ
ている負荷状態を検知する。 （形態８）各アームが回転面内で微小角傾動自在であ
り、その微小角内の傾動方向からアームに加わっている
負荷状態を検知する。 （形態９）降段方向後側アームの１輪接地状態と、降段
方向前側アームの１輪接地状態が、形態７または８の検
知状態の変化から検知される。 （形態１０） 各アームの先端に測距センサを持ち、こ
の測距センサ群で検知される地面までの高さの組合せで
回転姿勢を検知する。 （形態１１） 各アームの先端に測距センサを持ち、こ
の測距センサで検知される地面までの高さによって接地
状態か否かを検知する。

【００２５】

【発明の実施例】（第１実施例） 以下に説明する第１
実施例は、モータとアーム群の間にウォームギヤ機構が
介在しており、そのウォームギヤ機構によってアーム群
が重力によって回転することが禁じられている。そして
モータに通電されないかぎりアーム群は回転しない（形
態１）。昇段時には請求項１の手押しカートとなり、降
段時には請求項２の手押しカートとなって（形態２）、
階段を自在に昇降する。第１実施例の手押しカート２
（以下、単にカート２という）は、図１と２に示すよう
に、放射状に広がるとともに放射中心１０のまわりに一
体回転可能な複数（具体的は３本）のアーム８と、各ア
ーム８の先端に取付けられた転動体６と、アーム群にト
ルクを加えるトルク発生部（具体的にはバッテリで駆動
されるモータ）１２と、操作者が把持する把持部５と、
把持部５に加わる操作力の方向と大きさを検知する手段
４と、制御部１３と、バッテリ１５と、ウォームギヤ式
減速機１１を備えており、把持部５を把持して操作する
者の意図に沿ってトルク発生部１２によってアーム８群
を回転させて階段を昇降する。なお、前記構成部材はフ
レーム１４に組み付けられている。またフレーム１４に
は積載物を積載することができる。

【００２６】モータ１２の回転軸はウォームギヤ式減速
機１１の入力軸に接続されている。ウォームギヤ式減速
機１１の出力軸１０の両端にはそれぞれ３本のアーム８
群が固定されている。アーム８群は放射状に等間隔（１
２０度）で広がっている。それぞれのアーム８の先端に
は転動体（具体的には車輪）６が自転可能に支持されて
いる。車輪６群は、ウォームギヤ式減速機１１の出力軸
１０のまわりに公転することができ、かつ自身の回転中
心のまわりに自転することができる。なお転動体６はキ
ャタピラ式の無限軌道であってもよい。

【００２７】アーム８群のフレーム１４に対する回転角
αを検知する回転角検知センサ（図１では図示省略、図
１３に参照番号１６で示される）がフレーム１４に取付
けられている。回転角検知センサ１６はアーム８群のフ
レーム１４に対する回転角αと回転方向に応じた電気信
号を発生させる。検知された回転角αの大小は電気信号
の絶対値の大小で示され、回転方向は電気信号の正負で
示される。図１に示されるように、把持部５は操作者が
操作して操作し易い形状である。把持部５には操作力検
知センサ４が取付けられている。操作力検知センサ４
は、操作者が把持部５に加える操作力の方向と大きさに
応じた電気信号を発生する。操作力の大小は電気信号の
絶対値の大小で示され、操作力の方向は電気信号の正負
で示される。

【００２８】図１３に示されるように、回転角検知セン
サ１６はＡ／Ｄコンバータ１８を介して制御部１３に接
続されている。制御部１３は回転角検知センサ１６から
の電気信号によって、アーム８群の回転角（フレーム１
４に対する回転角αと、鉛直線に対するアーム回転角
θ）を演算し、単位時間あたりの回転角変化を演算する
ことで回転角速度を演算する。操作力検知センサ４は、
Ａ／Ｄコンバータ１７を介して制御部１３に接続されて
おり、操作者が把持部５に加える操作力の方向と大きさ
を示す電気信号が制御部１３に入力される。制御部１３
は、さらにモータ１２に接続されている。制御部１３は
モータ１２に発生させるトルクの大きさを演算するため
に、２種類のマップ３８を備えている。本実施例の制御
部１３は、操作力検知センサ４から得られる操作力の方
向と、回転角検知センサ１６から得られるアーム回転角
θと、その回転角速度と、直前処理で採用したマップか
ら、今回処理時に用いるマップを選択する。そして、選
択されたマップと、操作力検知センサ４で検知された操
作力に従って、モータ１２に発生させるトルクを決定す
る。そして、モータ駆動回路５０を制御してモータ１２
のトルクを制御する。正確にモータトルクを制御するた
めに、フィードバック制御を行なう。フィードバック制
御のために、モータ電流を検知する電流センサ５２の検
知値が制御部１３に入力される。

【００２9】後記するように、制御部１３はトルク発生
部（モータ）１２を制御し、操作部５に所定値以上の昇
段方向の操作力が加えられている間はアーム８群を昇段
方向に回転させ、操作部５に昇段方向の操作力が加えら
れていても所定値に満たない間はアーム８群を回転させ
ない。また、操作部５に降段方向の操作力が加えられて
降段方向前側アームが下段に接地するまでの間はアーム
８群を降段方向に回転させ、降段方向前側アームが下段
に接地して降段方向後側アームが上段から離脱したとき
の降段方向前側アームの接地角度が所定値よりも小さい
ときにアーム群８に逆方向のトルクを与える。

【００３０】図５は操作力検知センサ４で検知される操
作力（横軸）基づいてモータトルクを決定するために利
用される２種類のマップを示す。図６はマップの選択論
理表を示し、図７は実際に生じる選択状態の変化を示し
ている。図８から１２は、制御部１３で実行される処理
手順を示し、図１３は制御部１３で実行される処理をブ
ロック図で示している。図５に示すように、２種類のマ
ップはいずれも、操作力に基づいてモータトルクを決定
する。順回転マップ（Ａ）では、押す方向（降段方向）
への操作力に対応してモータ１２に順回転方向（図３の
時計回転方向であり、降段方向）のトルクを発生させ
る。逆回転マップ（Ｂ）では、押す方向（降段方向）へ
の操作力に対応してモータ１２に逆回転方向（図３の反
時計回転方向であり、昇段方向）のトルクを発生させ
る。引く方向（昇段方向）への操作力が加えられれば、
どちらのマップが使用されていても、モータ１２に逆回
転方向（図３の反時計回転方向であり、昇段方向）のト
ルクを発生させる。操作力が小さい範囲では、操作力に
対するモータトルクの比例係数が小さく、小さなモータ
トルクが求められる。操作力が大きくなると、比例係数
が大きな値に切換えられるために大きなモータトルクが
求められる。モータトルクの絶対値がＭＴ以下の場合、
カート２の重力の抗してアーム８群を回転させるには不
十分である。一方、ウォームギヤ式減速機１１の摩擦力
に抗してアーム８群を回転させるには充分であり、カー
ト２の重心位置を下げる方向にアーム８群を回転させる
には十分である。すなわち、モータトルクの絶対値がＭ
Ｔ以下の場合、２輪接地しているアームの一方を持ち上
げることはできないが、一輪接地状態のアーム群を回転
させて２輪接地させることはできる。モータトルクの絶
対値がＭＴ以上であれば、カート２の重力の抗してアー
ム８群を回転させることができる。すなわち２輪接地し
ているアームの一方を持ち上げて１輪接地状態に変化さ
せることができる。

【００３１】カート２のメインスイッチがオンされたと
きに、図８のメインルーチンが実行され始める。メイン
ルーチンでは最初に初期設定を行う（ステップＳ８０
２）。ステップＳ８０２では、各種タイマをゼロにリセ
ットしたり、後述するステップＳ５２（図１２）で用い
る定数の設定等を行う。メインルーチンの実行開始時に
は逆回転マップ（図５（Ｂ））が選択される。図８に示
すように、メインルーチンは、１００μ秒ごとに図９に
示す１００μ秒割込ルーチンを実行させ（図８のステッ
プＳ８０８）、５００μ秒ごとに図１０に示す５００μ
秒割込ルーチンを実行させ（図８のステップＳ８１
４）、１００００μ秒ごとに図１１に示す１００００μ
秒割込ルーチンを実行させる（図８のステップＳ８２
０）。ステップＳ８１０、８１６、８２２は各タイマを
リセットする処理であり、各割込ルーチンが各時間間隔
で実行される。

【００３２】図９の１００μ秒割込ルーチンでは、操作
力センサ４の出力から操作力を求める（Ｓ９０２、Ｓ９
０４）。また、モータ駆動電流を制御する（ステップＳ
９０６、Ｓ９０８）。但し、モータ１２に発生させるト
ルクは、図１０の５００μ秒割込ルーチンで決定され
る。５００μ秒ごとにモータトルクを決定し、１００μ
秒ごとにモータ電流を制御してモータトルクを決定され
たトルクに調整する。

【００３３】図１０の５００μ秒割込ルーチンでは、直
前５回の操作力を平均して平均操作力を求め（ステップ
Ｓ１２）、高周波変動分を除去し（ステップＳ１４のロ
ーパスフィルタ処理：実際には制御部１３のソフト処理
によってフィルタリングされる。このフィルタリング処
理によって、演算された操作力から操作者の手ぶれ等に
起因する微小な変動を除去することができる）、図６の
マップ選択論理表にしたがって使用するマップを選択し
（ステップＳ１６）、選択されたマップに従ってモータ
トルクを演算し（ステップＳ１８）、ステップＳ１６で
選択したマップ種類を記憶して次回のマップ選択に備え
（ステップＳ２０）、ステップＳ１８で演算されたモー
タトルクにリミッタ制御を加えてモータ電流値を一定の
上限下限範囲内に収める（ステップＳ２２）。ステップ
Ｓ１８でのモータトルク演算工程では、ステップＳ１２
で演算された平均操作力によってモータトルクが演算さ
れる。図５の横軸に示される操作力は瞬時の操作力でな
く、平均操作力が採用される。また、ステップＳ２２
で、モータ電流値を一定の範囲内に収めるために、モー
タの暴走等が防止される。

【００３４】図１１の１００００μ秒割込ルーチンで
は、回転角検知センサ１６の出力からフレーム１４に対
するアーム８群の回転角αを演算し（ステップＳ３０、
Ｓ３２）、回転角速度を演算し（ステップＳ３４）、フ
レーム１４の傾斜角βがまだ演算されていなければフレ
ーム傾斜角を演算し（ステップＳ４２）、フレーム傾斜
角βがすでに演算されていれば、検知された回転角αか
ら傾斜角βを減じることによってアーム８群の鉛直線に
対するアーム回転角θを演算する。ステップＳ４０で
は、演算されたアーム回転角θが１２０度以上２４０度
未満であれば、それから１２０度を減じてアーム回転角
θの値を０度以上１２０度未満とする。このことは、図
３の状態Ｊ１０に示す車輪６ｂを持つアーム８ｂのアー
ム回転角θが１２０度以上２４０度未満であれば、後続
するアーム（この場合車輪６ｃを持つアーム８ｃ）の鉛
直線から時計回転方向に計った回転角度を演算すること
に相当する。演算されたアーム回転角θが２４０度以上
３６０度未満であれば、それから２４０度を減じて０度
以上１２０度未満とする。このことは、アーム回転角θ
が２４０度以上３６０度未満であれば、２本後の後続す
るアーム（この場合車輪６ａを持つアーム８ａ）の鉛直
線から時計回転方向に計った回転角度を演算することに
相当する。図１１のステップＳ４０によって、鉛直線か
ら時計回転方向に探したときに最初に見つかるアームま
での角度θが算出される。

【００３５】図１２のフレーム傾斜角演算ルーチンで
は、フレーム１４に対するアーム８群の回転角αがゼロ
でなく、一定時間以上に回転角速度がゼロである場合、
すなわち、フレーム１４に対してアーム８群が所定角α
回転し、その回転角αで変化しない場合を検知して、そ
のときの角度αをフレーム傾斜角βとする（ステップＳ
５４）。図３の場合、状態Ｊ４ではフレーム１４に対す
るアーム８群の回転角αがゼロであり、状態Ｊ４以降で
αがゼロでなくなり、状態Ｊ６で回転角速度がゼロとな
る。ステップＳ５４では、状態Ｊ６でのフレーム１４に
対するアーム８群の回転角αをもってフレーム傾斜角β
とする。

【００３６】図１３は、上記の処理手順によって実行さ
れる各種処理を、制御部１３によって実行される処理単
位によってブロック表示した図である。操作力演算処理
２２は図９のステップＳ９０４、平均操作力演算処理２
４は図１０のステップＳ１２、ＬＰＦ処理２６はステッ
プＳ１４、回転角α演算処理２８は図１１のステップＳ
３２、フレーム傾斜角β演算処理３２は図１２のステッ
プＳ５４、アーム回転角θ演算処理３０は図１１のステ
ップＳ３８、マップ選択処理３６は図１０のステップＳ
１６、モータトルク演算処理４０はステップＳ１８、使
用マップ記憶処理３４はステップＳ２０、電流リミッタ
処理４２はステップＳ２２、ＰＩ制御処理は図９のステ
ップＳ９０６、ＰＷＭ演算処理４６はステップＳ９０８
に対応する。

【００３７】マップ記憶手段３８には、図５（Ａ）の順
回転マップと（Ｂ）の逆回転マップが記憶されている。
電流リミッタ処理４２では、モータ１２に加える電流指
令値にリミッタを設ける処理を実行する。モータ１２に
加える電流値が所定範囲内に収まるように上限と下限を
設けるのである。電流指令リミッタ処理４２で演算され
た電流指令値は電流指令値と実際の電流値の偏差に比例
して修正する要素と、偏差の積分値に基づいて修正する
要素を併せ持つＰＩ制御処理４４（その処理内容が枠４
４ａ内に図式化されている）に与えられ、実際にモータ
１２に加えられる電流値が電流指令値に一致するように
制御される。ＰＷＭ演算処理４６は、モータ電流を電流
指令値に調整するために必要なモータ駆動回路５０の導
通時間と非導通時間の比を演算し、ゲート信号制御処理
４８が、その時間比に応じてモータ駆動回路５０の各ト
ランジスタのゲートに加えるゲート信号を制御する。モ
ータ駆動回路５０に挿入されている４つのスイッチング
トランジスタのうちのいずれの２個を導通させるかによ
って、モータ１２の回転方向を制御し、導通時間と非導
通時間の比を制御することで、モータ１２に加える電流
値を制御してモータ１２に発生させるトルクを制御す
る。

【００３８】モータ１２はモータに加えられる電流値と
モータに発生するトルクが比例する特性をもち、電流セ
ンサ５２でモータ電流が検知される。検知されたモータ
電流から高周波ノイズが除去され（ＬＰＦ１９）、Ａ／
Ｄコンバータ２０でデジタル値に変換された後、ＰＩ制
御処理部４４に入力されて電流指令値と電流実際値の偏
差を求めるために使われる。このようにして制御される
モータトルクは、図１０のステップＳ１８または図１３
のブロック４０で演算されたトルクに等しい。

【００３９】本実施例のカート２の作動の様子を説明す
る。最初に、図３を参照しながら、操作者がカート２に
降段方向（矢印Ｆ方向であり、押し方向に対応する）に
操作力をかけたために、カート２が降段する場合を説明
する。図３では、カート２を略的に表記している。カー
ト２の状態は、図３において左から右に変化する。状態
Ｊ２は、カート２が未使用である状態を示す。カート２
は使用されない間２輪接地している（接地している２輪
を６ａ、６ｃとする）。この場合、接地していない車輪
６ｂのアーム８ｂは鉛直方向を向く。また、フレーム１
４も鉛直方向に伸びている。この場合のフレーム１４に
対するアーム８群の回転角αはゼロである。

【００４０】カート２が使用され始めると、前記した図
８から図１２の処理が実行され始める。状態Ｊ４は、メ
インスイッチをＯＮさせた後、操作者が把持部５を把持
してカート２のフレーム１４を角度βだけ傾けた状態に
対応する。前記したように、モータ１２とアーム８群の
間にはウォームギヤ式減速機１１が介在しており、モー
タ１２にトルクが生じない限り、アーム８群にカート重
量に起因するトルクが作用してもアーム８群はフレーム
１４に対して回転しない。状態Ｊ４では、フレーム１４
が角度βだけ傾くのに追従してアーム８群の全体が同じ
角度だけ傾く。この結果、車輪６ｃのみが接地している
状態となる。この接地状態を、以下では一輪接地状態と
いう。状態Ｊ２からＪ４までの間、図１１のステップＳ
３２で演算されるフレーム１４に対するアーム８群の回
転角αはゼロであり、ステップＳ３４で演算される回転
角速度もゼロである。状態Ｊ２からＪ４までの間、アー
ム８群はフレーム１４に対して回転しないからである。

【００４１】図３の状態Ｊ４の一輪接地状態で、操作者
がカート２に降段方向（押方向）の操作力を加えると、
カート２の使用開始時には逆回転マップが選択されてい
るために、図１０のステップＳ１６では図６のマップ選
択論理表のＢ欄に従って順回転マップ（図５（Ａ））を
選択する。押操作力を加え始めたときには、操作力が
「押」であり、アーム回転角θ（実際にはまだθが演算
されておらず、αで代用される）がゼロ度以上６０度未
満であり、回転角速度はゼロで静止しており、前回（こ
の場合使用開始時）の使用マップは逆回転であったこと
からＢ欄であることが分かり、その結果、今回使用する
マップとして順回転マップが選択されるのである。

【００４２】図１０のステップＳ１６で順回転マップが
選択されると、ステップＳ１８では図５（Ａ）に従って
順回転方向（降段方向、時計回転方向）のモータトルク
が演算され、図９のステップＳ９０８でモータ１２に順
回転方向（図３の矢印Ｎ方向、時計回転方向、降段方
向）のトルクが発生する。図３の状態Ｊ４では、接地し
た車輪６ｃが転動するために、操作者は大きな操作力を
加えることはできない。従ってモータ１２に発生するト
ルクも小さい。しかしながら、この場合、カート２自体
の重量（フレーム１４に積載物が積載されている場合は
その重量も加算される。以下、単にカート重量という）
によってアーム８群を順回転方向に回そうとするトルク
が加わっている。このために、モータ１２に順回転方向
の小さなトルクが生じるだけでアーム８群は順回転方向
に回転する。アーム８群が順方向に回転を始めると、図
６のマップ選択論理表でＣ欄に切り換わり、以後は順回
転マップが選択されてモータ１２は順方向に回転しつづ
け、ついに、状態Ｊ６で車輪６ａが接地する。車輪６ａ
が接地すると、モータ１２に加えられているトルクは小
さく、それ以上にはアーム８群を順方向に回転させるこ
とができない。そこで、状態Ｊ６で安定する。

【００４３】制御部１３は、状態Ｊ２からＪ６までの
間、フレーム１４に対するアーム８群の回転角αを検知
し続ける。状態Ｊ２からＪ４までの間、フレーム１４に
対してアーム８群は回転しないために、検知されるアー
ム回転角αはゼロである。そこで、図１２のステップＳ
５０がＹＥＳとなり、ステップＳ５２とＳ５４がスキッ
プされる。ステップＳ５４がスキップされるために、フ
レーム傾斜角βはセットされない。図３の状態Ｊ４から
Ｊ６までの間は、フレーム１４に対してアーム８群が回
転することから、図１２のステップＳ５０はＮＯとな
る。状態Ｊ６で安定するに至るまでの間は、回転角速度
がゼロでなく、ステップＳ５２がＮＯとなり、ステップ
Ｓ５４がスキップされる。状態Ｊ６で安定すると、回転
角速度がゼロとなり、ステップＳ５２がＹＥＳとなる。
このとき、そのときのフレーム１４に対するアーム８群
の回転角αがフレーム１４の傾斜角βとして記憶される
（図１２のステップＳ５４）。ステップＳ５４で記憶さ
れるフレーム傾斜角βは、図３の状態Ｊ４とＪ６でのフ
レーム１４の傾斜角に等しい。以上の処理が、図１２の
傾斜角演算ルーチンで実行される。

【００４４】前記したように、アーム８群の回転角αは
フレーム１４に対する角度として検知される。図３の状
態Ｊ６でのフレーム傾斜角βが検知されると、それ以後
は、フレーム１４に対する回転角αから、鉛直線に対す
るアーム回転角θを演算することができる。図１２のス
テップＳ５４の実行以降は、鉛直線に対するアーム回転
角θが演算される。この処理が図１１のステップＳ３８
で実行される。実際には、時計回転方向に正のアーム回
転角θが演算される。以後用語の意味を分かりやすくす
るために、回転角検知センサ１６で検知されるフレーム
１４に対する角度を検知角αといい、フレーム１４の傾
斜角をフレーム傾斜角βといい、鉛直線に対するアーム
回転角をアーム回転角θという。この場合、図３の状態
Ｊ８に示すように、θ＝α―βの関係にあり、時計回転
方向（順方向）に正とされる。

【００４５】最初に図３の状態Ｊ６の２輪接地状態にな
ったとき、アーム回転角θはゼロであり（接地していな
いアーム８ｂは鉛直方向を向く）、回転角速度はゼロで
あり、操作力は押方向である。その時点では図６のマッ
プ選択論理表のＣ欄に該当しており、順回転マップを使
用している。このために、状態Ｊ６となったときに、図
６の選択論理表のＣ欄からＡ欄に切換えられ、状態Ｊ６
になった後で最初に図１０のステップＳ１６が実行され
る場合には逆回転マップを選択する。このために、状態
Ｊ６の直後にモータ１２は逆回転方向のトルクを発生す
る。しかしながら状態Ｊ６での操作力が小さく、モータ
トルクも小さく、２輪接地している車輪の一方を持ち上
げるほどのトルクではないために、２輪接地状態が維持
される。図１０のステップＳ２０では、逆回転方向マッ
プを用いたことを記憶する。５００μ秒後には、ここで
記憶されたマップを前回使用したマップとしてそのとき
使用するマップを選択する。５００μ秒後には図６のＡ
欄からＢ欄となり、図１０のステップＳ１６では順回転
マップが選択され、そのための電流が加えられるが（図
９のステップＳ９０８）、やはりモータトルクは小さ
く、２輪接地している車輪の一方を持ち上げるほどのト
ルクではないために、２輪接地状態が維持される。

【００４６】状態Ｊ６に示されるように、カートが水平
面に２輪接地している間は、図６のＡＢ欄間で交互に切
り替えられ、５００μ秒毎にアーム８群に加えられるト
ルクの方向が正逆に反転するが、いずれも、２輪接地し
ている車輪の一方を持ち上げるほどのトルクではないた
めに、２輪接地状態が維持される。カート２は、２輪接
地している転動体が自転することで平行移動する。

【００４７】図３の状態Ｊ８は、降段方向前側の車輪が
上段を踏み外した直後の状態を示す。図６Ｂ欄に該当し
て図５（Ａ）の順回転マップを使用しているうちに踏み
外すと、アーム８群がモータ１２のトルクによって順方
向（降段方向、矢印Ｎ方向）に回転し始める。これ以降
は、図６Ｃ欄に切り換わり、順方向に回転を続ける。図
６Ａ欄に該当して図５（Ｂ）の逆回転マップを使用して
いるうちに上段を踏み外すと、逆方向には回転できない
ために、５００μ秒後に図６Ｂ欄の状態となり、そのと
きに順回転方向のトルクが加えられてアーム８群は順方
向に回転し始める。それ以降は図６Ｃ欄に切り換わり、
順方向に回転を続ける。図６Ｃ欄は、図３の状態Ｊ１６
に示すように、上段を踏み外した車輪６ａが下段に接地
して回転角速度がゼロになるまで続く。モータ１２は、
車輪６ａが下段に接地するまでアーム８群を降段方向に
回転させつづける。

【００４８】階段によっては、図３の状態Ｊ１０に示す
ように、大きい段差（ｈ１）の場合と、状態Ｊ１６に示
すように小さい段差（ｈ２）の場合がある。ここでいう
大きい段差の場合とは、降段方向前側のアーム８ｂの回
転角が鉛直線から６０度以上回転して先行するアーム８
ａの車輪６ａが下段に接地する場合をいう。この場合、
下段に接地したアーム８ａは接地点から見て鉛直線より
も降段方向に傾いている。この場合、カート重量はアー
ム８群を順方向（降段方向）に回転させる向きに作用す
る。小さい段差の場合とは、降段方向前側のアーム８ｂ
の回転角が６０度未満のあいだに先行するアーム８ａの
車輪６ａが下段に接地する場合をいう。この場合、下段
に接地したアーム８ａは接地点から見て鉛直線よりも昇
段方向に傾いている。この場合、カート重量はアーム８
群を逆方向（昇段方向、反時計回転方向）に回転させる
向きに作用する。

【００４９】最初に大きい段差（ｈ１）の場合を説明す
る。この場合には、アーム８群の回転角θが６０度を超
えたときに、図６のＣ欄からＥ欄に切り換わる。状態Ｊ
１０となったときには、Ｅ欄に切り換わっている。この
ために、状態Ｊ１０以降もモータ１２は順方向(時計回
転方向)回転を続け、図３の状態Ｊ１２を経て状態Ｊ１
４に至るまで順方向（時計回転方向、降段方向）に回転
しつづける。この回転方向は重力がアーム８群を回転さ
せる方向に等しく、モータ１２は小さなトルクでアーム
８群を順方向に回転させる。状態Ｊ１４で２輪接地して
安定したときに、図６のＡ欄に戻る。前記したように、
モータトルクは小さく、２輪接地状態が維持される。２
輪接地状態では、５００μ秒ごとに、図６のＡ欄とＢ欄
が交互に切り換わりながら２輪接地状態を維持する。以
上の状態変化が、図７の降段（１）の欄に整理されてい
る。図３の状態Ｊ１４は状態Ｊ６に等しい。すなわち、
カート２は、状態Ｊ６から平行移動して状態Ｊ８とな
り、モータ１２がアーム８群を降段方向に回転させて状
態Ｊ１４となり、一段降りた状態で状態Ｊ６に復帰す
る。操作者がさらに降段方向の操作力を加えつづける
と、上記動作が繰り返され、カート２は滑らかに階段を
降段していく。

【００５０】次に小さい段差（ｈ２）を降段する場合を
説明する。前述したように、図３の状態Ｊ８は、降段方
向前側の車輪６ａが接地しなくなった一輪接地状態であ
る。先に説明したのと同様にして、これ以降はモータ１
２がアーム８群を順方向に回転させる。すなわち、図６
Ｃの欄が持続する。図６Ｃの欄は、上段からはなれた車
輪６ａが下段に接地して回転角速度がゼロになる（図３
の状態Ｊ１６の状態）まで続く。モータ１２は、車輪６
ａが下段に接地するまでアーム８群を順方向に回転させ
つづける。小さい段差（ｈ２）の場合、アーム８群が６
０度回転しないうちに、車輪６ａが下段に接地する。こ
のために、車輪６ａが下段に接地したときに、図６Ｃの
欄からＡの欄に切り換わる。この場合、カート重量によ
ってアーム８群が回転できないために図６Ｂの欄に切り
換わる。切り換わっても、カート重量によってアーム８
群が回転できないために、再度切り換わる。結局２輪接
地した状態を維持する。この間５００μ秒ごとに、図６
Ａ欄とＢ欄が交互に切り換わる。図３の状態Ｊ１６に示
すように、降段方向前側のアームが下段に接地して降段
方向後側のアームが上段に接地した２輪接地状態では、
カート重量によっていずれの方向にもアームが回転でき
ないために、操作者が加える降段方向の操作力で２輪６
ａ、６ｃが自転してカート２は平行移動する。この間、
図６Ａ欄とＢ欄が５００μ秒毎に切換えられ、アーム８
群に小さなトルクが正逆方向に交互に加えられる。

【００５１】状態Ｊ１８で降段方向後側の車輪６ｃが上
段から外れたときに、逆回転方向のトルクがモータ１２
に加えられていると、アーム８群がそのトルクで逆回転
方向に回転する。順回転方向のトルクがモータ１２に加
えられている間に、状態Ｊ１８で車輪６ｃが上段から外
れた場合、モータトルクはカート重量に起因するトルク
よりも小さいために、アーム８群は順方向に回転できな
い。このために、図６Ａ欄に切り換わり、以降はモータ
１２に逆回転方向のトルクが加えられ、逆方向のトルク
によってアーム８群が逆回転方向（反時計回転方向）に
回転する。すなわち図６Ａ欄から図６Ｄ欄に切り換わ
る。

【００５２】図６Ｄ欄に切り換わってアーム８群が逆方
向に回転すると、図３の状態Ｊ２０に示すように、降段
方向後側の車輪６ｃが接地する。このとき、アーム８群
の回転角速度がゼロとなり、図６Ｄ欄からＢ欄に切り換
わる。状態Ｊ２０で２輪接地すると、降段方向の操作力
は小さいためにモータ１２はどちらにも回転できず、図
６Ａ欄とＢ欄が５００μ秒ごとに交互に切換えられる。
状態Ｊ２０は状態Ｊ６に等しい。すなわち、カートは、
状態Ｊ６から平行移動して状態Ｊ８となり、モータ１２
がアーム８群を降段方向に回転させて状態Ｊ１６とな
り、その後は降段方向後側のアームが上段から離脱する
まで平行移動し、離脱したとき以降はアーム８群を逆方
向（反時計回転方向）に回転させて状態Ｊ４（Ｊ２０）
に復帰する。この間にカート２は１段降段している。操
作者がさらに降段方向の操作力を加えつづけると、上記
動作が繰り返されてカート２は滑らかに階段を降段して
いく。上記の作動中のマップ切換え順が、図７の降段
（２）欄に整理されている。

【００５３】前述したように、大きい段差の階段でも、
小さい段差の階段でも、降段方向前側の車輪が上段から
はなれてアーム８群が小さなトルクで降段方向に回転で
きるようになると、アーム８群は降段方向に回転して上
段から離れた車輪が下段に接地するまで降段方向に回転
させる。この間は、カート２の重力は上段に接地してい
る車輪６ｃで支えられ、２足歩行する人が下段に着地す
るまで上段で体重を支えるようにして滑らかに降段する
のと同様に、カート２は滑らかに降段する。降段方向前
側の車輪が下段に接地した以降は、大きな段差の階段の
場合には降段方向の回転を続けて２輪接地状態とし、小
さな段差の階段の場合には逆方向にアーム８群を回転さ
せて２輪接地状態とする。

【００５４】明らかに、本実施例のカートは、放射状に
広がるとともに放射中心１０のまわりに一体回転可能な
複数のアーム８と、各アームの先端に取付けられた転動
体６と、アーム群にトルクを加えるトルク発生部１２
と、操作者が把持する把持部５と、把持部に加わる操作
力の方向を検知する手段４と、制御部１３とを備えてい
る。そして、把持部５を把持して操作する者の意図に沿
ってトルク発生部１２によってアーム８群を回転させて
降段する。制御部１３はトルク発生部１２を制御し、操
作部５に降段方向（Ｆ方向）の操作力が加えられて降段
方向前側アームが下段に接地するまでの間（すなわち車
輪６ａが下段に接地するまでの間）はアーム８群を降段
方向（Ｎ方向）に回転させ、降段方向前側アームが下段
に接地したときの接地角度が所定値（この場合６０度）
よりも大きい（状態Ｊ１０は、アーム接地角が６０度以
上）ときには、同一方向（Ｎ方向）に回転させ、降段方
向前側アームが下段に接地して降段方向後側アームが上
段から離脱したときの降段方向前側アームの接地角度が
所定値（同じく６０度）よりも小さい（状態Ｊ１８がこ
のときに相当する）ときにアーム群に逆方向のトルクを
与える。これに代えて、降段方向前側アームが下段に接
地したときのアーム接地角度が所定値よりも小さいとき
に、すなわち、状態Ｊ１６以降に、逆回転トルクをかけ
つづけるようにしても良い。

【００５５】降段方向前側車輪の１輪接地後の回転方向
を上記にように切換えると、カート２の重心が下がりな
がら２輪接地の状態に移行する。このことは、逆に回転
させて２輪接地させる場合と対比すれば明らかで、図３
の状態Ｊ１０からアーム８群を反時計回転方向に回転さ
せて２輪接地させる為には一旦カート２の重心を持ち上
げなければならない。あるいは、状態Ｊ１６からアーム
８群を時計回転方向に回転させて２輪接地させるために
も、一旦カート２の重心を持ち上げなければならない。
この場合、モータ１２に大きなトルクが必要とされ、ま
た、カート２が階段を滑らかに降段することができな
い。本実施例では、アームの接地角度を指標とし、それ
以後の回転方向を決めるために、重心を持ち上げること
なく２輪接地させることができる方向に回転させること
ができ、モータ１２に要求されるトルクは小さな値でよ
く、カート２は滑らかに降段する。

【００５６】上記実施例のカートは明らかに、アームの
回転角速度検知手段を備えており、回転角速度がゼロで
あることから、接地タイミングを判別して接地角度を検
知する。

【００５７】このカート２は昇段することもできる。こ
れを次に説明する。昇段する場合には、操作者は把持部
５に昇段方向（引き方向であり図４の左向き）の操作力
を加える。この場合、図５（Ａ）と（Ｂ）から明らか
に、いずれのマップを用いていても、昇段方向の操作力
が加えられればアーム８群に逆方向（反時計回転方向で
あり昇段方向でもある）のトルクが加えられる。

【００５８】図５のマップから明らかに、操作力が大き
いほどモータトルクも大きくなる。このマップでは、カ
ート２が２輪接地して平行移動しているときの操作力で
は２輪接地している車輪の一方を持ち上げる程のモータ
トルクにならないのに対し、カート２の並行移動が禁止
された状態で操作者が強くカート２を引くと、２輪接地
している車輪の一方を持ち上げる程大きなモータトルク
に調整される。図４の状態Ｊ６は先に説明した図３の状
態Ｊ６に等しい。ここで、操作者が昇段方向に操作力を
加えると、カート２は平行移動する。平行移動するため
に、操作者は大きな操作力を加えられない。小さな操作
力でカート２は平行移動する。

【００５９】状態Ｊ２２は、昇段方向前側の車輪６ｃが
段差に当接して平行移動が禁止された状態を示す。この
場合、昇段を希望する操作者は自然と強くカート２を引
く。この場合、当然のことながらカート２自体を重力に
抗して持ち上げるほどの力ではなく、それ以前にカート
２のモータ１２が昇段駆動を開始する。状態Ｊ２２で操
作者がカート２を強く引くと（平地を平行移動させるに
要する力よりは強い。しかし、カート２自体を引き上げ
るほどの力は要しない）、モータ１２がアーム８群を逆
方向（昇段方向）に回転させる。状態Ｊ２４がその途中
を示している。状態Ｊ２６とＪ３２は、モータ１２が逆
方向にアーム８群を回転させて昇段方向前側の車輪６ｂ
が上段に接地した状態を示す。状態Ｊ２６は階段の段差
が大きく、状態Ｊ３２は階段の段差が小さい場合を示
す。状態Ｊ２６とＪ３２ではカート２が平行移動でき
ず、操作者は強い操作力をかけ続ける。このために、ア
ーム８群は昇段方向に回転しつづける。状態Ｊ２８は昇
段方向後側の車輪６ｃが段差を外れる直前の状態を示
し、段差を外れるまでカート２の平行移動が禁止される
ために強い操作力がかけ続けられてアーム８群は昇段方
向に回転しつづける。昇段方向後側の車輪６ｃが段差を
外れると、カート２の平行移動が許容され、操作力が小
さくなり、モータ１２のトルクがアーム８群を回転させ
るには不十分となり、２輪接地状態で平行移動を続け
る。この状態で一段昇段して状態Ｊ６に復帰する。この
場合の状態変化が図７の昇段欄に整理されており、平行
移動とアーム８群の昇段方向の回転を組合せて一段を昇
段する。

【００６０】制御部１３はトルク発生部１２を制御し
て、操作部５に所定値以上の昇段方向の操作力（平行移
動が規制されたときにはじめて可能な値に設定されてい
る）が加えられている間はアーム８群を昇段方向に回転
させ、操作部に昇段方向の操作力が加えられていても前
記所定値に満たない間（すなわち、平行移動できる間に
等しい）はアーム群を回転させない。このカートは、階
段の段差に沿って、平行移動とアーム群の回転を組合せ
て滑らかに昇段していく。

【００６１】（第２実施例） 以下、本発明を具現化し
た第２実施例を説明する。第１実施例と同じ部材には同
じ参照符号を付し、重複する説明を省略する。図１４
は、近接スイッチを利用してアーム２８の負荷状態を検
知する構成を示す。この場合のアーム２８群は、前述し
た第１実施例の場合とは異なり、アーム２８群が完全に
は固定されていない。図１４に良く示されるように、各
アーム２８は、支持部３４を中心に微小範囲で傾動（矢
印３２方向）可能に固定されている。それぞれのアーム
２８の傾動範囲の両側には、近接スイッチ群３０が設け
られている。即ち、車輪Ｉのアームの傾動範囲の両側に
は近接スイッチＩ_１、Ｉ_２が設けられ、車輪IIのアーム
の傾動範囲の両側には近接スイッチII_１、II_２が設けら
れ、車輪IIIのアームの傾動範囲の両側には近接スイッ
チIII_１、III_２が設けられている。アーム２８が傾動許
容範囲の略中心にあるとき、アーム２８の一対の近接ス
イッチは共にＯＦＦ状態となる。アーム２８が一方に傾
動すると、接近したほうの近接スイッチの出力状態がＯ
Ｎに変化する。近接スイッチ群３０は制御部１３に接続
されている。

【００６２】また第２実施例の場合、アーム２８群とモ
ータ１２の間にウォームギヤ機構が用いられていない。
またモータ１２はロック機構を有しない。そこでアーム
２８群は重力によって回転することができる。さらに、
第２実施例の場合、アームの回転角検知センサもない。

【００６３】第２実施例の制御部１３は、図１９に示す
ように、操作力検知センサ４からの信号と、近接スイッ
チＩ_１、Ｉ_２、II_１、II_２、III_１、III_２からの信号に
基づいてマップを選択する。そして、そのマップを利用
してモータトルクを演算して、モータ１２を制御する。
アーム２８群は、重力によるトルクとモータ１２による
トルクを合計したトルクによって回転させられる。

【００６４】第２実施例のカート２５のシステム構成
（図１９）を第１実施例のシステム構成（図１３）と比
較すると、図１３のシステムではアーム回転角θがマッ
プ選択処理３６で利用されるのに対し、図１９のシステ
ムでは近接スイッチＩ_１、Ｉ_２、II_１、II_２、III_１、I
II_２の出力状態の組合せを判定処理１２８してマップ選
択に利用する点で相違する。残部は同様である。

【００６５】図１７（Ａ）（Ｂ）は２種類のマップを示
し、図５のマップと比較すると、逆回転マップのモータ
トルク方向が逆になっている。図８のメインルーチンは
第２実施例についても基本的に同様であり、図示省略さ
れている。但し、ステップＳ８１８からＳ８２２がな
く、従って、１００μ秒割込ルーチンと５００μ秒割込
ルーチンしか実行させない。図１１と図１２に示した回
転角に関係するルーチンは実行されない。図９の１００
μ秒割込ルーチンは第２実施例でも変更がないのに対
し、図１０の５００μ秒割込ルーチンは図１８に変更さ
れる。図１８の５００μ秒割込ルーチンでは、平均操作
力を求め（ステップＳ５２）、高周波ノイズを除去し
（ステップＳ５４）、近接スイッチ群３０の出力状態の
組合せを判定し（ステップＳ５６）、その判定結果によ
ってマップを選択し（ステップＳ５８）、モータトルク
を演算し（ステップＳ６０）、電流リミッタ制御をする
（ステップＳ６２）。

【００６６】最初に、図１５を参照して、操作者が第２
実施例のカート２５を降段方向に押しながら、大きな段
差（ｈ１）の階段を降段する場合を説明する。状態Ｊ２
２は、図示されないメインスイッチをＯＮさせ、操作者
が把持部５を把持して車輪６Ｉ、６IIを自転させて水平
面を降段方向に移動させている状態である。このとき、
カート２５の重量を、車輪６Ｉと車輪６IIを有するアー
ム２８群が支えている。この場合、車輪６Ｉを有するア
ーム２８は近接スイッチＩ_１側に傾動し（図１５、１６
中において、近接スイッチであることを示す符号「３
０」は省略されている）、車輪６IIを有するアーム２８
は近接スイッチ３０II_２側に傾動している。その結果、
近接スイッチ３０Ｉ_１と近接スイッチ３０II_２がＯＮ状
態となっている。その他の近接スイッチ３０群はＯＦＦ
状態である。この場合、順回転マップが選択される。

【００６７】状態Ｊ２４は降段方向前側の車輪６Ｉが上
段からはずれ、降段方向後側車輪６IIのみが接地してい
る一輪接地状態である。本実施例のカート２５ではアー
ム２８群が重力で回転する。このために、状態Ｊ２４で
はカート２５が落下しようとする。そこで、反射的に、
操作者はカート２５の落下を抑えようとして、把持部５
を矢印Ｌ方向（即ち昇段方向）に引く。その結果、操作
力検知センサ４は矢印Ｌ方向の引き操作力を検知する。
車輪６Ｉ、６IIの２輪が接地しているＪ２２の状態か
ら、降段方向前側の車輪６Ｉが上段からはずれて降段方
向後側車輪６IIのみが接地している状態Ｊ２４に変化す
るとき、近接スイッチ群３０の出力状態は、図１５に記
載のように変化する。操作力が引き方向であり、近接ス
イッチ群３０の出力状態が図１５の状態Ｊ２２に記載の
状態からＪ２４に記載の状態に変化するとき、制御部１
３は図１７（Ａ）の順回転マップを用いてモータ１２の
トルクを決定する。この場合、操作力が引き方向である
ことから、モータ１２は逆回転（反時計回転方向であ
り、昇段方向でもある）のトルクを与える。このトルク
の大きさは、カート重量がアーム２８群を降段（時計回
転）方向に回転させるトルクよりも小さい。図中、黒色
の矢印はモータトルクの方向を示し、ハッチ付きの矢印
はアームの回転方向を示す。アーム２８群はカート重量
によって降段方向に回転する。しかしながら、モータ１
２が昇段方向のトルクを加えていることから、それが制
動力となり、アーム２８群は制動力を受けずにカート重
量によって降段方向に回転する場合に比較して低速でゆ
っくりと降段方向に回転する。この結果、カート２５は
ゆっくりと滑らかに下段に降段し、降段ショックが小さ
い。

【００６８】状態Ｊ２６は、車輪６Ｉが下段に接地し、
上段と下段に跨って二輪接地している状態である。この
とき、カート２５の重量を、車輪６Ｉと車輪６IIを有す
るアーム２８群が支え始める。階段の段差が大きいの
で、車輪６Ｉを有するアーム２８は近接スイッチＩ_２側
に傾動している。また、車輪６IIを有するアーム２８は
近接スイッチII_２側に傾動している。その結果、近接ス
イッチＩ_２とII_２がＯＮ状態となっている。制御部１３
は、状態J２４に示す「近接スイッチII_２のみがＯＮで
ある状態」から状態Ｊ２６に示す「近接スイッチＩ_２と
II_２がＯＮである状態」に変化したときには、図１４の
順回転マップを使用しつづける。

【００６９】状態Ｊ２６で降段方向前側の車輪６Ｉが下
段に接地したあと、順回転マップが利用される。このと
き、条件によって操作力の方向が異なってくる。状態Ｊ
２４からＪ２６までの間のアーム２８群の降段方向の回
転速度が速すぎると操作者が感じると操作者は引き方向
の操作力を加える。一方、遅すぎると感じれば押し方向
の操作力を加える。図１７（Ａ）の順回転マップを使用
していることから、引けばモータ１２は逆方向（反時計
回転方向）のトルクを与え、押せば順回転（時計回転方
向）のトルクを与える。いずれの場合にも、モータ１２
のトルクはカート重量がアーム２８群を順方向に回転さ
れるトルクよりも小さく、アーム２８群は順方向に回り
つづける。状態Ｊ２６以降、カート２５は平行移動可能
であり、大きな操作力は加えられないからである。ま
た、状態Ｊ２６の図から明らかに、降段方向前側のアー
ム２８は接地点から前方に傾いた姿勢で接地しており、
その接地反力がアーム２８群を時計回転方向に回転させ
る側に働くのである。操作者がその回転速度が速すぎる
と感じて引き方向の操作力を加えれば重力に起因する時
計回転方向の回転速度が減速され、遅すぎると感じて押
し方向の操作力を加えればその時計回転方向の回転速度
が増速される。

【００７０】状態Ｊ２６から重量に起因してアーム２８
群が順方向（時計回転方向、降段方向）に回転すると、
上段に接地していた車輪が上段から離れる。このとき、
近接スイッチ群３０の出力状態は、「近接スイッチＩ_２
とII_２がＯＮである状態」から「近接スイッチＩ_２のみ
がＯＮである状態」に変化する。制御部１３は、上記の
状態変化から、上段に接地していた車輪が上段から離れ
たタイミングを検知する。段差の高い階段を降段する場
合には、降段方向前側の車輪が接地し（状態Ｊ２６）、
次いで上段に接地していた車輪が上段から離れたとき
（状態Ｊ２６の直後）以降も順回転マップを使いつづけ
る。

【００７１】状態Ｊ２８は、操作者が重力に起因するア
ーム２８群の降段方向への回転速度が速すぎると感じて
引き方向の操作力を加えた場合を示し、モータ１２は逆
方向（反時計回転方向）のトルクを加える。それでもカ
ート重量によってアーム２８群は降段方向に回転しつづ
ける。但し、モータ１２のトルクによってアーム群２８
の降段方向の回転速度は低下される。

【００７２】アーム２８群が時計回転方向に回転しつづ
けると、状態Ｊ３０に示すように、２輪接地状態とな
る。この場合、モータ１２によって制動されながら接地
するために、接地ショックは小さい。状態Ｊ３０の状態
は、一段降段したことを除いて状態Ｊ２２に等しい。そ
れ以降、状態Ｊ２２から右向きに説明した動作が可能で
ある。操作者がカート２５を矢印Ｐ方向に移動させなが
ら、段差の大きい階段を更に降段する場合は、上記手順
を繰返す。このようにして、降段ショックが小さな状態
で滑らかに階段を降段させることができる。

【００７３】次に、段差の小さな階段を降段する場合を
図１６を参照して説明する。状態Ｊ３２とＪ３４は、前
述した状態Ｊ２２と２４と同様な状態である。状態Ｊ３
６は降段方向前側の車輪６Ｉが接地して、アーム２８が
上下の階段に跨っている二輪接地状態である。このと
き、カート重量を車輪６Ｉと車輪６IIを有するアーム２
８群が支えている。ただし、階段の段差が小さいので、
車輪６Ｉを有するアーム２８は近接スイッチＩ_１側に傾
動している。その結果、状態Ｊ３６では「近接スイッチ
Ｉ_１とII_２がＯＮ状態」となる。

【００７４】図１５の状態Ｊ２６と図１６のＪ３６を比
較すると明らかに、段差の大きな階段を降段する場合に
は、降段方向前側の車輪が接地したときに、「近接スイ
ッチＩ_２とII_２がＯＮである状態」に変化するのに対
し、段差の小さな階段を降段する場合には、「近接スイ
ッチＩ_１とII_２がＯＮである状態」に変化する。制御部
１３は、いずれの変化が生じたかによって、段差が高い
か低いかを判別する。

【００７５】ここで言う段差が高いとは、降段方向前側
のアーム２８の接地角が接地点から前方に傾いている場
合（第１実施例の場合の接地角が６０度以上の場合に相
当する）をいう。段差が低い場合とは、降段方向前側の
アーム２８の接地角が接地点から後方に傾いている場合
（第１実施例の場合の接地角が６０度未満の場合に相当
する）をいう。前者の場合、カート重力がアーム２８群
を時計回転方向に回転させ、後者の場合、カート重力が
アーム２８群を反時計回転方向に回転させる。第２の実
施例では、重力がアーム２８群を回転させる方向を、ア
ーム２８にかかる負荷状態を検知する近接スイッチ群３
０の出力状態から判別するのである。

【００７６】第２実施例の場合、状態Ｊ２６とＪ３６に
示すように、近接スイッチの出力状態の変化から、段差
の高低が検知されるが、下段に接地した状態では、段差
の高低情報にかかわらず、一様に、順回転マップを使い
つづける。

【００７７】状態Ｊ３６では操作者が降段方向にカート
を押す。カート２５はこの操作力によって平行移動し、
大きな操作力はかからない。モータ１２には順方向のト
ルクが生じるがその力は小さい。カート重量に起因する
トルクがモータトルクよりも大きい。したがって車輪６
IIが上段に接地した状態を維持しながらカート２５は平
行移動する。

【００７８】状態Ｊ３８は、上段に接地していた車輪６
IIが上段から外れた状態を示す。この場合、近接スイッ
チの出力状態は、「近接スイッチＩ_１とII_２がＯＮであ
る状態」から「近接スイッチＩ_１のみがＯＮである状
態」に変化する。この状態変化から、制御部は、段差の
低い上段に接地していた車輪が上段から外れたことを検
知する。

【００７９】第２実施例のカート２５では、「近接スイ
ッチＩ_１とII_２がＯＮである状態」を検知して低い階段
にまたがって２輪接地したことを判別し、次いで、「近
接スイッチＩ_１のみがＯＮである状態」に変化して上段
に接地していた車輪が上段から外れたことを検知する
と、そのとき以降、図１２の逆回転マップを用いる。あ
るいは、単純に「近接スイッチＩ_１のみがＯＮである状
態」である間、逆回転マップを用いるようにしてもよ
い。図１５の状態Ｊ２８では、「近接スイッチＩ_２のみ
がＯＮ」であり、「近接スイッチＩ_１のみがＯＮ」では
ない。「近接スイッチＩ_１のみがＯＮ」である状態は、
段差の低い階段を降段する最中に、降段方向前側の車輪
が下段に接地し、降段方向後側車輪が上段から離れ、そ
の上段から離れた車輪が下段に接地するまでの間しか生
じないからである。

【００８０】段差の低い階段を降段する最中に、降段方
向前側の車輪が下段に接地し、降段方向後側車輪が上段
から離れて下段に接地するまでの間、カート重量はアー
ム２８群を反時計回転方向（アーム群の全体を見ると昇
段方向に相当する）に回転させる。この場合、操作者は
接地ショックを和らげようとして自然に引操作する。図
１７（Ｂ）の逆回転マップが使用されていると、操作者
が引操作をしている間、モータ１２に順方向（時計回転
方向）のトルクが与えられる。モータトルクの方向は重
力がアーム２８群を回転させる方向と逆方向である。こ
の結果、カート重量がアーム２８群を逆方向に回転させ
る作用がモータの順方向のトルクによって制動され、ア
ーム２８群がゆっくりと逆方向回転し、図１６の状態Ｊ
４０に示す２輪接地状態となる。このとき、「近接スイ
ッチＩ_１のみがＯＮである状態」から「近接スイッチＩ
_１とII_２がＯＮである状態」に変化する。制御部１３
は、このときに順回転マップに戻す。これによって、一
段降段した状態で初期状態Ｊ３２に復帰する。操作者が
カート２５を矢印Ｐ方向に移動させながら、小さい段差
の階段を更に降段する場合は、上記手順を繰返す。

【００８１】このようにして、操作者は重力の作用を受
けるカート２５を自然な感覚で操作しながら滑らかに降
段させることができる。アーム２８群は重力によって急
激に回転しようとするところをモータ１２によって制動
されてゆっくり回転する。このために、カート２５は、
接地ショックが小さな状態で滑らかに降段する。

【００８２】段差の大きな階段を昇段させるとき（状態
Ｊ３０から状態Ｊ２２にする場合）は、順回転マップが
使用される。カート２５を昇段させる場合、操作者は自
然に比較的に大きな力で引き方向に操作する。このため
に、大きなモータトルクが、逆方向（状態Ｊ２８、Ｊ２
４の矢印Ｃに示される昇段方向）に働く。このときのモ
ータトルクは、カート重力に打ち勝ってアーム２８群を
回転させられる大きさである。このために、第１実施例
の場合と同じ現象が生じ、カート２５はモータトルクに
よって昇段方向前側アーム２８が上段に接地するまで回
転し、さらにモータが昇段方向後側車輪を持ち上げる。
昇段方向後側車輪が持ち上がられてカートが平行移動可
能となると、モータトルクは小さくされ、カート２５は
平行移動する。

【００８３】段差の低い階段を昇段させるとき（状態Ｊ
４０から状態Ｊ３２にする場合）、順回転マップが使用
される。先に説明した動作によって、カート２５はモー
タトルクによって昇段する。

【００８４】（第３実施例） 以下、本発明を具現化し
た第３実施例を説明する。第１実施例、第２実施例と同
じ部材には同じ参照符号を付し、重複する説明を省略す
る。第３実施例の手押しカート３５は、歪ゲージを利用
してアームにかかる負荷状態を検知する。このカート３
５は、第２実施例のカート２５の場合とは異なり、図２
０に示されるように、アーム３８群が放射中心に対して
固定されている。第１実施例の回転角検知センサ１６、
第２実施例の近接スイッチ群３０に代って、アーム３８
群の回転方向の両側面に歪ゲージ４０が２個１組として
それぞれ取付けられている。アーム３８に負荷がかけら
れていないとき、アーム３８の一対の歪ゲージ４０群は
共にフリー状態である。歪ゲージ４０群はアーム３８へ
の負荷のかかり方によって、圧縮・引張状態を検知し、
検知結果に応じた電気信号を発生させる。歪ゲージ４０
群は制御部１３に接続されている。制御部１３は、歪ゲ
ージ４０群の圧縮・引張・フリー状態の組み合わせから
アーム３８への負荷のかかり方を判別する。歪ゲージ４
０群と制御部１３で、アーム３８の負荷状態が検知され
る。

【００８５】第３実施例のカート３５は、第２実施例の
カート２５と同様に、モータとアームの間にウォームギ
ヤ機構を用いていない。またモータにはロック機構がな
い。従ってアーム３８群に重力が作用すると、その重力
がアーム群を回転させる。

【００８６】第３実施例のカート３５の制御部１３は、
歪ゲージ４０群の出力状態から、モータトルクを決める
マップを選択する。そして、選択されたマップを利用し
てモータトルクを演算してモータを制御する。第３実施
例のカート３５のシステム構成は、第２実施例のカート
２５の場合とほぼ同様なので説明を省略する。

【００８７】図２１と２２に示す歪ゲージ４０群の出力
状態において、圧縮状態をＯＮとし、フリーと引張状態
とＯＦＦとすると、図２１と２２に示す歪ゲージ４０群
の出力状態の変化は、図１５と１６に示した近接スイッ
チ３０群の出力状態の変化に等しい。第３実施例の制御
手順では、歪ゲージ４０群で検知される圧縮状態をＯＮ
とし、その他の状態をＯＦＦとし、その上で第２実施例
で用いた制御手順を用いる。上記の読み替えを除いて、
制御手順そのものは同じであり、同じ作用効果が得られ
る。即ち、第３手順と同様にして、階段をスムースに昇
降する。

【００８８】（第４実施例） 第４実施例の手押しカー
とは、図２３に示すように、アーム先端に測距センサを
持つ。測距センサは鉛直下方に接地面までの距離を検知
する。アームの長さをｌ（エル）、車輪半径をｄとする
と、２輪接地の状態では、接地しているアームの２つの
測距センサが車輪半径ｄを検知する。残りの１つのセン
サは、ｄ＋１．５ｌ（エル）の距離を検知する。１輪接
地状態では、１個のセンサのみが距離ｄを検知する。

【００８９】測距センサで測定される距離の組み合わせ
から、アーム群の回転姿勢が判別される。２個のセンサ
が距離ｄを検知していれば２輪接地していることが判別
され、１個のセンサのみが距離ｄを検知していれば１輪
接地していることが判別される。

【００９０】図２４は、測距センサで検知される距離の
組合せに基づいてマップを選択する論理表と、その選択
によって得られる作用の様子を示している。図２４から
明らかに、概ねすべての条件で、図１７（Ａ）の順回転
マップを用いる。但し、状態Ｊ５８に示すように、１輪
接地状態となったときに、その接地したアームよりも１
本後行するアームの接地面までの距離ｙがさらに後行す
るアームの接地面までの距離ｘよりも大きいときにの
み、次に２輪接地状態が判別されるまで図１７（Ｂ）の
逆回転マップを用いる。状態Ｊ５８では、車輪Ｉが接地
したときに、１本後行するアームIIIの接地面までの距
離ｙがさらに後行するアームIIの接地面までの距離ｘよ
りも大きいので、次に２輪接地状態が判別される状態Ｊ
５９とまで、逆回転マップを用いるのである。これに対
して、状態Ｊ５３に示されるように、車輪Ｉが接地した
ときに、１本後行するアームIIIの接地面までの距離ｙ
がさらに後行するアームIIの接地面までの距離ｘよりも
小さい時には、順回転マップを使いつづける。

【００９１】このことは、段差の小さな階段を降段して
いる間に降段方向前側の車輪が接地して降段方向後側の
車輪が上段から離脱したときにのみ、順回転（時計回転
方向）のモータトルクを作用させることを意味する。図
２４において、白抜き矢印は重力がアーム群を回転させ
る方向を示し、黒色矢印はモータトルクの方向を示す。
上記のロジックは、重力がアーム群を回転させる方向と
逆方向にモータトルクを作用させることに相当する。そ
のことによって、アーム群は重力によって自由に回転し
てしまう場合よりも減速されて回転することことにな
る。

【００９２】第２〜３実施例のカートは、放射状に広が
るとともに放射中心のまわりに重力によって一体回転可
能な複数のアーム２８、３８と、各アームの先端に取付
けられた転動体６と、アーム群にトルクを加えるトルク
発生部１２と、操作者が把持する把持部５と、アームに
加わっている負荷状態を検知する手段３０、４０と、制
御部１３を備え、把持部５を把持して操作する者の意図
に沿って降段する。制御部１３は負荷状態検知手段（近
接スイッチ３０群、歪みゲージ４０群）の検知状態の変
化に基づいてトルク発生部１２を制御して、特定の状態
変化（図１６の状態Ｊ３６からＪ３８の変化、あるい
は、図２２の状態Ｊ５６からＪ５８の変化）が検知され
たときに、アーム群に加えるトルク方向を反転させる。
第４実施例のカートの場合、アーム群の回転姿勢を検知
する手段（測距センサ群）を備え、制御部は回転姿勢検
知手段の検知状態の変化に基づいてトルク発生部を制御
し、特定の状態変化（図２４の状態Ｊ５７からＪ５８へ
の変化）が検知されたときにアーム群に加えるトルク方
向を反転させる。

【００９３】上記の制御によると、降段方向前側車輪が
下段に接地し、降段方向後側車輪が上段からはずれたと
きに、高い段差の階段の場合と低い段差の階段の場合と
では重力がアーム群を回転させる方向が相違するのに対
応して、重力に起因する回転を制動するようにモータが
利用され、カートは接地ショックが緩和されながら滑ら
かに降段していく。

【００９４】モータトルクとアーム群の回転は直接には
連動せず、重力が影響する。モータがトルクを発生させ
ても、アーム群が回転しないことがある。ここではモー
タがアーム群にトルクを加える手段として用いられてい
る。第２〜４実施例のカートの制御部はトルク発生部を
制御し、重力がアーム群に与える回転方向と反対方向の
トルクを加えるのである。

【００９５】第２〜４実施例の手押しカートの場合、降
段時にアーム群が時降段方向に回転するのに抗して操作
者が把持部に昇段方向の操作力を加える場合、降段方向
後側アームの１輪接地状態が検知されている間はアーム
群に昇段方向のトルクを加え、把持部に昇段方向の操作
力が加えられて降段方向前側アームの１輪接地状態が検
知されている間は、前側アームの接地角度が所定値より
も大きいときに昇段方向のトルクを加え、前側アームの
接地角度が所定値よりも小さいときに降段方向のトルク
を加える。このトルク制御によって、カートは無理・無
駄のない回転を緩やかに続けながら滑らかに静かに降段
する。

【００９６】近接スイッチ３０群、あるいは、歪みゲー
ジ群４０は、アーム先端に加えられる接地力がアームに
与える力の方向を検知して、アームに加わっている負荷
状態を検知するものであり、これを利用することで回転
角を検知する必要を無くすことができる。

【００９７】第４実施例の測距センサを利用すること
で、車両の回転姿勢が検知できる。このために、検知さ
れたアーム先端高さから、降段方向後側アームの上段か
らの離脱タイミングを判別することができる。従って、
測距センサを第１実施例のカートに利用可能なことが明
らかである。この場合、アームの先端高さ検知手段を備
え、検知されたアーム先端高さから降段方向後側アーム
の上段からの離脱タイミングを判別し、そのときの降段
方向前側アームの接地角度が所定値よりも小さいときに
アーム群に逆方向トルクを与える。

【００９８】本実施例の把持部５には、操作力検知セン
サ４が２個取り付けられているが、その数は２個に限ら
れない。本実施例では、電流指令リミッタを有するの
で、所定値以上の電流がモータ１２に流されない。従っ
てモータを過大電流から守るとともに、カートを防ぐこ
とができる。上記に示した実施例はあくまで発明の一実
施例を例示したものにすぎず、特許請求の範囲に記載の
中で、様々な態様で実施できる。発明の範囲は実施例に
限られるものでない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例のカートの側面視を模式的に示し
た図である。

【図２】 第１実施例のカートの主要部の正面視を模式
的に示した図である。

【図３】 第１実施例のカートの降段過程を模式的に示
した図である。

【図４】 第１実施例のカートの昇段過程を模式的に示
した図である。

【図５】 第１実施例の順回転マップと逆回転マップを
示した図である。

【図６】 第１実施例のマップ先端論理を示した図であ
る。

【図７】 第１実施例のカートのマップ選択順の一例を
示した図である。

【図８】 第１実施例のメインルーチンの処理手順図で
ある。

【図９】 第１実施例の１００μ秒割込メインルーチン
の処理手順図である。

【図１０】 第１実施例の５００μ秒割込メインルーチ
ンの処理手順図である。

【図１１】 第１実施例の１００００μ秒割込メインル
ーチンの処理手順図である。

【図１２】 第１実施例のフレーム傾斜角演算ルーチン
の処理手順図である。

【図１３】 第１実施例のシステム構成を示すブロック
図である。

【図１４】 第２実施例のアーム群を側面から模式的に
示した図である。

【図１５】 第２実施例のカートが段差が大きい階段を
降段する過程を模式的に示した図である。

【図１６】 第２実施例のカートが段差が小さい階段を
降段する過程を模式的に示した図である。

【図１７】 第２〜４実施例の順回転と逆回転マップを
示した図である。

【図１８】 第２実施例の５００μ秒割込メインルーチ
ンの処理手順図である。

【図１９】 第２実施例のシステム構成を示すブロック
図である。

【図２０】 第３実施例のアーム群を側面から模式的に
示した図である。

【図２１】 第３実施例のカートが段差が大きい階段を
降段する過程を模式的に示した図である。

【図２２】 第３実施例のカートが段差が小さい階段を
降段する過程を模式的に示した図である。

【図２３】 第４実施例のアーム群を側面から模式的に
示した図である。

【図２４】 第４実施例のカートが階段を降段する過程
を模式的に示した図である。

【符号の説明】

２、２５、３５：カート ４ ：操作力検知センサ ５ ：把持部 ６ ：車輪 ８、２８、３８：アーム １２ ：トルク発生装置、トルク発生部、モー
タ １３ ：制御装置 ３０ ：近接スイッチ ４０ ：歪ゲージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 朋寛 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 松田 祐子 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D050 AA01 BB02 EE01 EE06 EE11 KK04 KK06 KK14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射状に広がるとともに放射中心のまわ
   りに一体回転可能な複数のアームと、各アームの先端に
   取付けられた転動体と、アーム群にトルクを加えるトル
   ク発生部と、操作者が把持する把持部と、把持部に加わ
   る操作力の方向と大きさを検知する手段と、制御部とを
   備え、把持部を把持して操作する者の意図に沿ってトル
   ク発生部によってアーム群を回転させて昇段する手押し
   カートであり、 前記制御部は前記トルク発生部を制御して、操作部に所
   定値以上の昇段方向の操作力が加えられている間はアー
   ム群を昇段方向に回転させ、操作部に昇段方向の操作力
   が加えられていても前記所定値に満たない間はアーム群
   を回転させないことを特徴とする手押しカート。
2. 【請求項２】 放射状に広がるとともに放射中心のまわ
   りに一体回転可能な複数のアームと、各アームの先端に
   取付けられた転動体と、アーム群にトルクを加えるトル
   ク発生部と、操作者が把持する把持部と、把持部に加わ
   る操作力の方向を検知する手段と、制御部とを備え、把
   持部を把持して操作する者の意図に沿ってトルク発生部
   によってアーム群を回転させて降段する手押しカートで
   あり、 前記制御部は前記トルク発生部を制御して、操作部に降
   段方向の操作力が加えられて降段方向前側アームが下段
   に接地するまでの間はアーム群を降段方向に回転させ、
   降段方向前側アームが下段に接地したときのアーム接地
   角度が所定値よりも小さいとき、又は、降段方向前側ア
   ームが下段に接地して降段方向後側アームが上段から離
   脱したときの降段方向前側アームの接地角度が所定値よ
   りも小さいときにアーム群に逆方向トルクを与えること
   を特徴とする手押しカート。
3. 【請求項３】 請求項２の手押しカートにおいて、さら
   にアームの回転角速度検知手段を備え、回転角速度がゼ
   ロであることから降段方向前側アームの接地タイミング
   を判別することを特徴とする手押しカート。
4. 【請求項４】 請求項２の手押しカートにおいて、さら
   にアームの先端高さ検知手段を備え、検知されたアーム
   先端高さから降段方向後側アームの上段からの離脱タイ
   ミングを判別することを特徴とする手押しカート。
5. 【請求項５】 放射状に広がるとともに放射中心のまわ
   りに重力によって一体回転可能な複数のアームと、各ア
   ームの先端に取付けられた転動体と、アーム群にトルク
   を加えるトルク発生部と、操作者が把持する把持部と、
   制御部とを備え、把持部を把持して操作する者の意図に
   沿って降段する手押しカートであり、 前記制御部は前記トルク発生部を制御して、重力がアー
   ム群に与える回転方向と反対方向のトルクを加えること
   を特徴とする手押しカート。
6. 【請求項６】 放射状に広がるとともに放射中心のまわ
   りに重力によって一体回転可能な複数のアームと、各ア
   ームの先端に取付けられた転動体と、アーム群にトルク
   を加えるトルク発生部と、操作者が把持する把持部と、
   アーム群に加わっている負荷状態を検知する手段と、制
   御部とを備え、把持部を把持して操作する者の意図に沿
   って降段する手押しカートであり、 前記制御部は前記負荷状態検知手段の検知状態に基づい
   て前記トルク発生部を制御して、特定の状態変化が検知
   されたときにアーム群に加えるトルク方向を反転させる
   ことを特徴とする手押しカート。
7. 【請求項７】 請求項６の手押しカートにおいて、前記
   負荷状態検知手段は、アーム先端に加えられる接地力が
   アームに与える力の方向を検知することを特徴とする手
   押しカート。
8. 【請求項８】 放射状に広がるとともに放射中心のまわ
   りに重力によって一体回転可能な複数のアームと、各ア
   ームの先端に取付けられた転動体と、アーム群にトルク
   を加えるトルク発生部と、操作者が把持する把持部と、
   アーム群の回転姿勢を検知する手段と、制御部とを備
   え、把持部を把持して操作する者の意図に沿って降段す
   る手押しカートであり、 前記制御部は前記回転姿勢検知手段の検知状態に基づい
   て前記トルク発生部を制御して、特定の状態変化が検知
   されたときにアーム群に加えるトルク方向を反転させる
   ことを特徴とする手押しカート。
9. 【請求項９】 放射状に広がるとともに放射中心のまわ
   りに重力によって一体回転可能な複数のアームと、各ア
   ームの先端に取付けられた転動体と、アーム群にトルク
   を加えるトルク発生部と、操作者が把持する把持部と、
   把持部に加わる操作力の方向を検知する手段と、制御部
   とを備え、把持部を把持して操作する者の意図に沿って
   降段する手押しカートであり、 前記制御部は前記トルク発生部を制御して、把持部に昇
   段方向の操作力が加えられて降段方向後側アームの１輪
   接地状態が検知されている間はアーム群に昇段方向のト
   ルクを加え、把持部に昇段方向の操作力が加えられて降
   段方向前側アームの１輪接地状態が検知されている間
   は、前側アームの接地角度が所定値よりも大きいときに
   昇段方向のトルクを加え、前側アームの接地角度が所定
   値よりも小さいときに降段方向のトルクを加える手押し
   カート。
10. 【請求項１０】 請求項２から９のいずれかに記載の手
    押しカートにおいて、さらに操作力検知手段を備え、前
    記制御部は前記操作力検知手段で検知される操作力の大
    きさに応じて、アーム群に加えるトルクの大きさを制御
    することを特徴とする手押しカート。
11. 【請求項１１】 放射状に広がるとともに放射中心のま
    わりに一体回転可能な複数のアームと、各アームの先端
    に取付けられた転動体と、アーム群にトルクを加えるト
    ルク発生部と、操作者が把持する把持部と、把持部に加
    わる操作力の大きさを検知する手段と、制御部とを備
    え、把持部を把持して操作する者の意図に沿ってトルク
    発生部によってアーム群を回転させて昇降する手押しカ
    ートであり、 前記制御部は前記トルク発生部に、手押しカートの平行
    移動が許容される間にかけられる操作力以上の操作力が
    操作部に加えられている間は重力に抗してアーム群を回
    転させるに充分なトルクを発生させ、手押しカートの平
    行移動が許容される間にかけられる操作力が操作部に加
    えられている間は重力に抗してアーム群を回転させるに
    満たないトルクを発生させることを特徴とする手押しカ
    ート。