JP2006334082A - 電動車椅子用着脱可能な安全停止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動車椅子に対して、走行方向障害物があることを検知して走行停止させた後、多くの手間や時間をかけることなく、確実に障害物から離れるように走行させるための着脱可能な安全停止装置の提供。
【解決手段】走行方向を複数の方向の中から選択して指示するジョイスティックの傾きを検知する加速度センサと、周囲の障害物を非接触で検知する超音波センサ及び、接触して検知する感圧ラバースイッチセンサと、走行中に前記障害物を検知した際に、前記障害物が存在する方向以外の方向への走行を許可し、前記障害物が存在する方向への走行を禁止する制御手段を有する安全停止制御ユニットとをそれぞれ着脱可能に取付けできることを特徴とする電動車椅子用着脱可能な安全停止装置。
【選択図】図４

Description

本発明は電動車椅子用の安全停止装置、特に安全停止装置を持たない電動車椅子に対して障害物検知センサにより障害物を検知して安全に走行停止させる機能を後から付加することができる着脱可能な電動車椅子用安全停止装置に関するものである。

電動車椅子の走行方向を人が指示するためのジョイスティックなどの走行方向指示手段を備え、前記走行方向指示手段を人が操作することにより、簡単な操作だけで、電動モータなどが駆動されて前記指示走行方向に容易に走行することができる電動車椅子は知られている。

この種の電動車椅子において、特開平６−１９０００７号公報には、後方の障害物を検知する非接触式の障害物検知センサを車椅子本体の背面に取付け、後方へ走行している際に前記障害物検知センサにて後方の障害物を検知した場合に、電動モータの駆動電源を停止して電動車椅子を走行停止させる構成が開示されている。

この構成によれば、障害物検知センサにて障害物を検知した場合には車椅子本体が強制的に停止されるので、後方への走行時に電動車椅子が後方の障害物に衝突することを未然に防ぐことができる。しかしながら、上記特開平６−１９０００７号公報に示されているような構成によれば、障害物検知センサにて後方の障害物を検知して電動車椅子の走行が停止された際には、電動モータへの給電が停止されてしまうため、そのままの状態では全く移動することができない状態となる。したがって、この場合には、障害物検知センサの検知動作機能を一旦解除して、電動モータの給電動作を再開させた後、その状態で電動車椅子を障害物がない方向、すなわち前方側へ走行するようにジョイステックを操作しなければならず、多くの手間や時間がかかってしまう問題がある。また、障害物検知センサの検知動作機能を解除した状態では、障害物があっても障害物がある方向へ走行可能であるため、誤ってその方向へ誤操作してしまうおそれがある。特に、手や足などで操作動作を行う部位が不自由な人が操作する場合には、誤操作を行うおそれが大きいため、誤って障害物にぶつかってしまう可能性が高くなる。

また特開２００３−３３４２１８号公報には、これらの課題を解決した制御回路を組み込んだ安全停止装置付の電動車椅子が開示されている。しかし、特開２００３−３３４２１８号広報によればメーカー出荷時に電動車椅子に既に組み込まれているものであり、安全停止装置を持たない一般の電動車椅子に後から付加できるものではない。

特開平６−１９０００７号広報 特開２００３−３３４２１８号広報

安全停止機能を有しない電動車椅子に対して、走行方向に向障害物があることを検知して走行停止させた後、多くの手間や時間をかけることなく、確実に障害物から離れるように走行させるための着脱可能な安全停止装置を提供することである。

上記問題や課題を解決するために本発明の請求項１記載の着脱可能な安全停止装置は、走行方向を複数の方向の中から選択して指示する走行方向指示手段により選択された走行方向を検出する走行方向検知センサと、周囲の障害物を検知する障害物検知センサと、走行中に前記障害物検知センサにより障害物を検知した際、検知された前記障害物が存在する方向以外の方向への走行が指示された場合は前記障害物が存在する方向以外の方向に走行することを許可し、前記障害物が存在する方向への走行が指示された場合には、その方向への走行を禁止する制御手段において、上記走行方向検知センサと、上記障害物検知センサと、上記制御手段を有する安全停止制御ユニットとをそれぞれ電動車椅子に着脱可能とすることで安全停止装置機能を有しない電動車椅子に対し、安全停止機能を付加できることを特徴とする。

この構成によれば、障害物検知センサにて障害物を検知して電動車椅子の走行が停止された際でも、走行方向指示手段を操作して、検知された障害物が存在する方向以外の方向への走行を指示することで、障害物から離れる方向に電動車椅子を走行させることができる。また、障害物が存在する方向へ走行するように走行方向指示手段を操作した場合でも、この場合には電動車椅子が走行しないため、障害物に電動車椅子が衝突することを防止できる。上記安全停止機能を安全停止機能を有しない電動車椅子に対して取付けることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電動車椅子用着脱可能な安全停止装置において、制御手段は、障害物検知センサにより障害物を検知して電動車椅子が走行停止された際に、前記障害物が存在する方向以外の方向への走行が指示されたことを走行方向検知センサが検知すると、前期障害物が存在する方向以外の方向への走行が指示されている間、前記障害物が存在する方向以外の方向への走行を許可することを特徴とする。

この構成によれば、障害物を検知して走行停止された際に、走行方向指示手段により前記障害物が存在する方向以外の方向への走行を指示している間、前記障害物を検知センサが検知しなくなる位置まで前記障害物が存在する方向以外の方向へ走行させることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の電動車椅子用着脱可能な安全停止装置において、制御手段は、障害物検知センサにより障害物を検知した際に、電動車椅子の電動モータへの駆動電源を遮断し、走行を停止させるように制御することを特徴とする。

この構成によれば、障害物検知センサにて障害物を検知した際、駆動電源を遮断することで確実に電動車椅子を停止できる。

請求項４記載の発明は請求項１〜３のいずれかに記載の電動車椅子用着脱可能な安全停止装置において、走行方向指示検知センサは走行方向指示手段の操作部に取付けられ、走行方向を検知することを特徴とする。

この構成によれば、走行方向検知センサを、走行方向指示手段の操作部に取付けることで、電動車椅子制御回路に変更を加えることなく走行方向を検知することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４記載の電動車椅子用着脱可能な安全停止装置において、電動車椅子の車体が傾いた場合においても車体に取付けられた車体傾斜検知センサと走行方向指示手段の操作部に取付けられた走行方向検知センサそれぞれからの情報を処理することにより正確に走行方向を検出できることを特徴とする。

この構成によれば、電動車椅子に乗車する人物の体重の違いや車椅子が接地している路面の傾きがある場合に生じる重力加速度を応用した走行方向指示検知センサの誤差に対し、電動車椅子の車体に取付けた車体傾斜検知センサで補正を掛けることによって正確な走行指示方向を検知できる。

以上のように本発明によれば、走行方向を複数の方向の中から選択して指示する走行向指示手段の走行指示方向を検出する着脱可能な走行方向指示検出センサと、周囲の障害物を検知する着脱可能な障害物検知センサと、走行中に前記障害物検知センサにより障害物を検知した際に、検知された前記障害物が存在する方向以外の方向への走行が指示された場合は前記障害物が存在する方向以外の方向に走行することを許可し、前記障害物が存在する方向への走行が指示された場合には、その方向への走行を禁止する制御手段とを有した
安全停止制御ユニットとを安全停止装置を持たない電動車椅子に取付けることで、障害物に電動車椅子が衝突するあるいは、搭乗者および障害物に対し危害が加わるような強い接触を確実に防止できながら、電動車椅子を障害物から離れる方向に手間をかけることなく安全に走行させる機能を付加することができる。これにより安全性、および利便性が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は本発明の実施の形態にかかる電動車椅子用着脱可能な安全停止装置を装着した電動車椅子の左斜め後部から見た図、図２は同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置における安全停止制御ユニットの一部を切り欠いた概略立体図、図３は同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置における走行方向指示手段本体６と操作部１の一部を切欠いた概略立体図、図４は同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置における安全停止制御ユニットの制御動作を示すフローチャート、図５は同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置の構成を簡略的に示すブロック図である。

図１に示すように、この電動車椅子用着脱可能な安全停止装置は電動車椅子の走行方向を複数の方向（例えば前後左右およびそれぞれの中間方向）の中から選択した方向にそのレバーを傾倒させて指示する走行方向指示手段本体６に取付けられた着脱可能な走行方向検知センサを内蔵した操作部１と操縦者の足を置くためのステップ８の下方に取付けられ、前方障害物が接触したことを検知するための衝突の衝撃を吸収する機能を有する着脱可能な障害物検知センサ３と、走行方向指示手段に取付けられた前方障害物を非接触で検知するための着脱可能な障害物検知センサ７と、後方フレームに取付けられ、後方障害物が接触したことを検知するための衝突の衝撃を吸収する機能を有する着脱可能な障害物検知センサ４と、後方車体フレームに取付けられた前方障害物を非接触で検知するための着脱可能な障害物検知センサ５と、左車体フレーム１０に取付けられた車体の傾きを検出できる車体傾斜検知センサを有する着脱可能な安全停止制御ユニット２を備えている。安全停止制御ユニット２の取付位置は左車体フレーム１０に限るものではない。

図２に示すように、安全停止制御ユニット２は、安全停止制御基板１３への電源供給スイッチ１４、電源がＯＮされたときに点灯する電源表示ランプ１５、障害物を障害物検知センサが検知した際に点灯する障害物検知ランプ１６、車体の傾きを検出する車体傾斜検知センサ１２、安全停止制御基板１３、各障害物検知センサ３、４、５、７、安全停止ユニットに関する信号線と電源線を含めたケーブル１７で構成され、そして、電源供給スイッチをＯＮ状態として、走行方向指示手段操作部１を傾倒させると、通常の状態では、走行方向指示操作部１を傾倒させた方向に移動する電動車椅子の動きに影響を与えないように制御されている。

図１および図３に示す走行方向指示手段は、図３の走行方向指示検知センサ１８を内蔵する着脱可能な走行方向操作部１、走行方向指示手段軸部１９、電動車椅子制御回路２０を内蔵する本体６で構成され、走行方向指示検知センサ１８を内蔵する着脱可能な走行方向操作部１は電動車椅子制御回路２０を変更することなく走行方向指示手段軸部１９とのネジによる螺合、あるいは圧入により既設の走行方向指示操作部と交換することができる。走行方向検知センサは、重力を利用した加速度センサ、ジャイロセンサなどを用いるとよいが、これに限るものではなく、また、走行方向指示手段操作部１に内蔵せず、走行方向指示手段軸部１９に取付けてもよい。

電動車椅子の車体の傾きは、搭乗者の重量と走行面の状態によって常に変化するため、走行方向指示手段操作部１の傾きを検出するための走行方向検知センサに重力加速度を利用したものを使用する場合は、走行方向指示手段操作部１に内蔵された走行方向検知センサ１８の検出値が影響を受け、選択された走行方向を検知できなくなる。これを防ぐために電動車椅子の車体の傾きを検出するための重力加速度を利用したセンサを別に車体フレームに取付ける。実施例では図１の安全停止制御ユニット２の内部に車体傾斜検知センサ１２が内蔵されており、車体傾斜検知センサ１２の出力で走行方向検知センサ１８の出力を補正して常に正確な走行の指示方向を検出できるようにされている。

電動車椅子のステップ８の下部に取付けられた前方障害物が接触したことを検知するための衝撃を吸収する機能を有する着脱可能な接触センサー３と、後方フレームに取付けられ、後方障害物が接触したことを検知するための衝突の衝撃を吸収する機能を有する着脱可能な接触センサー４とのそれぞれ２つの障害物検知センサは床面上の検知範囲内における障害物との接触を検出する。上記接触センサー３および４は衝突時の衝撃を吸収するためのパンパーの役目を担う弾性体材料（例えば、低発砲ポリウレタン、ゴム、弾性プラスチック、板バネ、コイルスプリング）に障害物との接触を検知するセンサーが取付けられた構造となっている。接触式の障害物検知センサとしては、感圧テープスイッチ、感圧ラバースイッチ、圧力センサ、曲げセンサなどを用いるとよいがこれに限るものではないし、必ずしも衝撃を吸収する機能を有しなくてもよい。

走行方向指示手段本体６に取付けた前方障害物を非接触で検知するための着脱可能な障害物検知センサ７と、後方車体フレームに取付けた方後障害物を非接触で検知するための着脱可能な障害物検知センサ５は前方と後方それぞれの検知範囲内における障害物を検出する。上記非接触障害物検知センサの感度はそれぞれ調整することで検知距離などを調整可能とされている。センサ感度調整については使用場所（室内または室外）や使用環境（庭や車道、または明るい場所や暗い場所など）に応じて感知距離を自由に設定することができるようになっており、例えば通常の設定範囲で感知距離がｌｍから１．５ｍの範囲内となるようになっていることが好ましい（検知動作を行わないように設定することも可能に構成されている）。非接触式の障害物検知センサとしては、超音波センサ、赤外線センサ、光センサなどを用いるとよいがこれに限るものではない。

前方障害物が接触したことを検知するための衝撃を吸収する機能を有する着脱可能な接触センサー３について電動車椅子のステップ８の下部への取付け方法の一例を図６に示す。障害物が接触したことを検知する接触検知センサ２４（例えば、感圧テープスイッチ、感圧ラバースイッチ、圧力センサ、曲げセンサ）と障害物に接触した際の衝撃を吸収するための弾性体２５（例えば、低発砲ポリウレタン、ゴム、弾性プラスチック）とから成る衝撃を吸収する機能を有する着脱可能な接触センサー３は取付マウント２６に接合部材２７（例えば、粘着シート、マジックテープ（登録商標）、接着剤）を介して接合され、更に取付マウント２６は取付けネジ２８により電動車椅子のステップ８の下部へ固定される。ただし、電動車椅子には様々な形状があるので取付方法及び取付位置はこれに限るものではない。

上記構成において、この電動車椅子用着脱可能な安全停止制御ユニット２は図４に示すような制御動作を行う。障害物検知センサ、３、４、５、７による検知動作を有効にしている通常設定時においては、走行中に障害物検知センサ３、４、５、７により電動車椅子の前、後方に障害物が存在するかどうかを検知している（ステップＳ１）。そして、ステップＳ１において、走行中に障害物検知センサ３、４、５、７により障害物が存在すると検知した場合（ステップＳ１におけるＹＥＳの場合）には、ステップＳ２に進んで、電動モータへの駆動電源をＯＦＦし、ブレーキをかけ停止させる。なお、この時点では、何れかの障害物検知センサ３、４、５、７により障害物を検知し続けているため、障害物検知ランプ１６が点灯している。また、安全停止制御ユニットには継続して給電されており、障害物検知センサ３、４、５、７による検知動作も継続して行われている。また、ステップＳ１において、障害物検知センサ３、４、５、７により障害物を検知しなかった場合（ステップＳ１におけるＮＯの場合）には、ステップＳ１の処理に戻る。

ステップＳ１で障害物が存在することを検知してステップＳ２で走行停止した場合には、次のステップＳ３で、走行方向指示手段操作部１が操作されたかどうかが検知される。そして、走行方向指示手段操作部１が操作されたことが検知された場合には、ステップＳ４に進んで、走行方向指示手段操作部１が、検知された障害物が存在する方向以外の方向への走行指示であるかどうかを安全停止制御ユニット２により判断する。

この際、ステップＳ４において、走行方向指示操作部１により障害物が存在する方向以外の方向へ電動車椅子を走行させる指示があったことを検知した場合、例えば走行方向指示手段操作部１が障害物が存在する方向以外の方向に走行させる指示があった場合（ステップＳ４におけるＹＥＳの場合）には、ステップＳ５に進んで、電動モータへの駆動電源をＯＮし、走行方向指示手段操作部１を操作している間、障害物検知センサ３、４、５、７により障害物を検知しなくなるところまで走行する。すなわち、この場合には、障害物が存在する方向以外の方向への走行が許可されている。

一方、ステップＳ３において走行方向指示手段操作部１が操作されたことを検知したにもかかわらず、走行方向指示手段操作部１により障害物が存在する方向へ電動車椅子を走行させる指示がある場合（ステップＳ４におけるＮＯの場合）は、電動モータへの駆動電源はＯＦＦのままで、その方向への走行は禁止されて行われず、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ５において、障害物検知センサ３、４、５、７により障害物を検知しなくなるまで障害物の存在する方向以外へ移動すると、障害物検知ランプ１６が消灯されるとともに、走行方向指示手段操作部１に係る駆動規制状態（走行方向指示手段操作部１により走行を指示した方向が障害物が存在する方向であった場合での電動車椅子の駆動電源ＯＦＦによる駆動規制状態）が解除され、障害物が存在する方向をも含めた自由な方向への走行が許可される（ステップＳ６）。

ここで、安全停止制御ユニット２の構成の一例を以下に説明する。図５に示すように、安全停止制御ユニット２の中央制御部２１で制御されるリレー２２は、図５に示す接点Ａを接続して電動車椅子制御回路を介して電動モータへの駆動電源をＯＮする場合と、接点Ｂを接続して電動モータへの駆動電源をＯＦＦする場合とに切り換える。電動車椅子が走行している際は接点Ａが接続して電動モータを駆動し、電動車椅子の操縦者が走行方向指示手段操作部１を操作することによって前進、後退または旋回させる。

そして、何れかの障害物検知センサ３、４、５、７にて障害物を検知した際には、中央制御部２１に連絡され、中央制御部２１はリレー２２を接点Ｂ側に切り換えて、電動モータへの駆動電源をＯＦＦし、電動車椅子を停止させる。その後、走行方向指示操作部１が障害物が存在する方向と反対の方向に指示されたことを検知した際に、中央制御部２１はリレー２２を接点Ａ側に切り換えて電動モータへの駆動電源をＯＮし、障害物が存在する方向と反対の方向に移動することを許可する。なお、安全停止制御ユニット２はこのような制御回路に限定されるものではない。

この構成により、障害物検知センサ３、４、５、７にて障害物を検知して電動車椅子の走行が停止された際でも、走行方向指示操作部１を障害物が存在する方向と反対の方向へ指示するだけで、指示している間、電動車椅子が障害物が存在する方向と反対の方向へ移動でき、障害物から容易に離れることができる。

また、障害物を検知して電動車椅子の走行が停止された際に、誤って、走行方向指示操作部１を障害物が存在する方向に傾倒し走行指示した場合でも、これらの場合には電動車椅子が走行しないため、障害物に電動車椅子が衝突するあるいは、搭乗者および障害物に対し危害が加わるような強い接触を確実に防止することができ、良好な信頼性を得ることができる。

また、上記障害物の検知による停止状態で、障害物検知センサ３、４、５、７により障害物を検知している際に、障害物を検知した方向に応じて前進、あるいは後進走行のみを禁止しその反対方向への走行を許可し、左回転や右回転をも許可するようにしても差し支えない。

また、上記実施の形態においては、電動車椅子の前、後方の障害物を検知する障害物検知センサ３、４、５、７を４つ設けた場合について述べたが、簡略的に検知する場合には１つにしたり、さらに、厳密に検知する場合には、多数設けたりしてもよい。特に、前後方の障害物を検知する障害物検知センサ３、４、５、７以外に左右の障害物を検知する検知センサを設けてもよく、この場合も、障害物がある方向への走行方向指示操作部１の指示があった場合でも、その方向への走行を禁止し、その逆方向への走行については許可するように構成すればよい。

本発明の実施の形態にかかる電動車椅子用着脱可能な安全停止装置を装着した電動車椅子を左斜め後部から見た図である。 同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置における安全停止制御ユニットの一部を切り欠いた概略立体図である。 同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置における走行方向指示手段としてのジョイスティック操作部の一部を切欠いた概略立体図である。 同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置における安全停止制御ユニットの制御動作を示すフローチャートである。 同電動車椅子用着脱可能な安全停止装置の構成を簡略的に示すブロック図である。 衝撃を吸収する機能を有する着脱可能な接触センサーの電動車椅子への取付方法を示した概略立体図である。

符号の説明

１ 走行方向指示手段操作部
２ 安全停止制御ユニット
３、４ 衝突の衝撃を吸収する機能を有する障害物検知センサ（接触）
５、７ 障害物検知センサ（非接触）
６ 走行方向指示手段本体
８ 足置ステップ
９ 後方車体フレーム
１０ 左車体フレーム
１１ 駆動電源スイッチ
１２ 車体傾斜検知センサ
１３ 安全停止制御基板
１４ 電源供給スイッチ
１５ 電源ランプ
１６ 障害物検知ランプ
１７ 安全停止ユニットに必要な信号線と電源線を含めたケーブル
１８ 走行方向検知センサ
１９ 走行方向指示手段軸部
２０ 電動車椅子制御回路
２１ 中央制御部
２２ リレー
２３ 駆動電源
２４ 接触検知センサ
２５ 弾性体（衝撃吸収用）
２６ 取付マウント
２７ 接合部材
２８ 取付ネジ

Claims (5)

1. 走行方向を複数の方向の中から選択して指示する走行方向指示手段により選択された走行方向を検出する走行方向検知センサと、周囲の障害物を検知する障害物検知センサと、走行中に前記障害物検知センサにより障害物を検知した際に、検知された前記障害物が存在する方向以外の方向への走行が指示された場合は前記障害物が存在する方向以外の方向に走行することを許可し、前記障害物が存在する方向への走行が指示された場合には、その方向への走行を禁止する制御手段において、上記走行方向検知センサと、上記障害物検知センサと、障害物が存在する方向への走行が指示された場合には、その方向への走行を禁止する上記制御手段を有する安全停止制御ユニットとをそれぞれ電動車椅子に着脱可能に取付けたことを特徴とする電動車椅子用着脱可能な安全停止装置。
2. 制御手段は、障害物検知センサにより障害物を検知して電動車椅子が走行停止させられた際に、前記障害物が存在する方向以外の方向への走行が指示されたことを検知すると、前記障害物検知センサにより障害物を検知しなくなるまで、前記障害物が存在する方向以外の方向への走行を許容することを特徴とする請求項１記載の着脱可能な安全停止装置。
3. 制御手段は、障害物検知センサにより障害物を検知した際に、車椅子の電動モータへの駆動電源を遮断し、走行を停止させるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載する着脱可能な安全停止装置。
4. 走行方向指示手段の操作部に走行方向検知センサを取付けることで既存の電動車椅子制御回路を変更することなく走行方向指示手段が選択決定した走行方向を検知できるようにした請求項１〜３のいずれかに記載の着脱可能な安全停止装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の着脱可能な安全停止装置において、電動車椅子の車体の傾きを検出する車体傾斜検知センサを付加した着脱可能な安全停止装置。

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