JP2012143488A - 段差乗り越え機構を備えた歩行器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
本体フレーム2と、本体フレーム2の上面に設けられた肘受け3と、本体フレーム2の下部に設けられた少なくとも1つの前側車輪部4及び一対の後側車輪部19とを有する歩行器1において、前側車輪部4は、本体フレーム2の幅方向に延在して設けられた支持軸5と、支持軸5周りの異なる位置に設けられると共に支持軸5の軸線と平行な車軸6に支持された複数の車輪7と、各車輪7に対応して設けられると共に各車輪7を回転自在に支持する複数の支持アーム8bであって支持軸5に支持されて支持軸5の軸線周りで回転可能に設けられた支持アーム8bと、支持軸5を回転駆動する駆動機構9とを有し、駆動機構9は、支持軸5に連結されたモータ10と、接地する車輪7を変更すべくモータ10の駆動を制御する制御装置11,14とを有する。
【選択図】図1
Description
A.歩行器1の電源オン時に、車輪7を二輪接地(歩行器の待機状態)から一輪接地(歩行器の使用状態)に変更する動作(図7)。
B.Aの動作の後、一輪接地の状態を維持する動作。
C.Bの状態で車輪7が段差に接触した場合、支持軸5(十字型アーム8)を回転させて、段差を乗り越える動作(図8)。
以下に、各動作の詳細について説明する。
(1)歩行器1の電源がオフのとき、前側車輪部4は、モータ10に電圧が掛かっておらず支持軸5が自由に回転する状態であるため、図7(a)に示すとおり、四つの車輪7のうちの二輪が接地した状態になっている。図示しない電源スイッチにより歩行器1の電源がオンされると、比較器17が検出器15の検出値(支持軸5の回転角度)を読み込む。次に、比較器17は、読み込んだ検出値に対し、支持軸5の正転方向(支持軸5の回転角度が大きくなる方向)で最も近い基準値を記憶器16から読み込んで記憶するとともに、その検出値と基準値との偏差を算出する。そして、その偏差を解消する位置まで支持軸5を回転させるために、比較器17が制御器18へ駆動指令信号を出力し、制御器18がモータ10への供給電圧を上げて支持軸5を正転方向へ回転させるようにモータ10を回転させる。
(2)次いで、比較器17は、駆動指令信号を出力しつつ順次検出器15からの検出値の読み込み及び前記偏差の算出を行い、支持軸5の回転に伴って偏差がゼロとなったとき、駆動指令信号の出力を停止する。それにより、制御器18によるモータ10への供給電圧が下げられ、モータ10の回転が停止して、支持軸5が前記基準値の回転角度まで回転した一輪接地の状態となる(図7(b))。
(3)前記(2)の後、下記<<B.一輪接地の維持動作>>を開始する。
(1)歩行器1の電源がオンの状態で比較器17から駆動指令信号が出力されていない状態では、制御器18は、モータ10の出力軸23が回転しない程度の電圧をモータ10に与え、出力軸23が停止した状態、すなわち、支持軸5が回転せずに一輪接地が維持された状態となるようにモータ10の駆動を制御する。
(2)一方、比較器17は、この一輪接地の維持動作中でも随時検出値と基準値との比較を行う。そして、歩行器1の走行に伴って車輪7に掛かる負荷によって支持軸5に回転が生じ、記憶している基準値と検出値との間に偏差が発生した場合には、先ず、その偏差と負荷の許容値とを比較する。この比較の結果、偏差が負荷の許容値以下の場合には、支持軸5の回転角度が現在記憶している基準値の状態で一輪接地となるように、この偏差を解消すべく、比較器17は、制御器18へ駆動指令信号を出力し、それに伴って制御器18は、モータ10に対する供給電圧を上げて前記偏差を解消する方向へモータ10を回転させる。
(3)比較器17は、駆動指令信号を出力しつつ順次検出値と基準値との偏差の算出を行い、偏差がゼロとなった場合、つまり偏差が解消されたとき、駆動指令信号の出力を停止する。それにより、制御器18は、モータ10に対する供給電圧を下げてモータ10の回転を停止させ、前記(1)に戻る。
(1)前記B(2)において、前記偏差と負荷の許容値とを比較した結果、偏差が負荷の許容値を上回った場合は、制御装置14は、歩行器1に段差を乗り越え動作を行わせるために、接地する車輪7を変更するように支持軸5を回転させる。詳細には、比較器17は、制御器18へ駆動指令信号を出力し、それに伴って、制御器18は、モータ10に対する供給電圧を上げて、支持軸5が正転方向に回転するようにモータ10を回転させる(図8(a)(b))。また、比較器17は、次に接地する車輪7の基準値を記憶器16から読み込み、記憶している基準値を新たに読み込んだ基準値に置き換える。ここで、「次に接地する車輪7の基準値」とは、図8(a)に示すとおり、現在接地している車輪7が車輪7a(基準値0°)ならば、次に接地する車輪7すなわち車輪7bの基準値(90°)を指す。
(2)比較器17は、駆動指令信号を出力しつつ順次検出値と新たな基準値との偏差の算出を行い、偏差がゼロとなった場合、駆動指令信号の出力を停止する。それにより、制御器18は、モータ10に対する供給電圧を下げて、モータ10の回転を停止させる(図8(c))。
(3)以上の動作により、支持軸5が正転方向に回転して接地する車輪7を車輪7aから車輪7bに変更させることで、歩行器1が段差を乗り越える。
(4)その後、制御装置14は、再び<<B.一輪接地の維持動作>>を開始する。
前記実施例では、段差乗り越え動作を前側車輪部4に行わせるための支持軸5の回転に際し、車輪7に掛かる負荷(支持軸5の回転角度)の検出値と負荷の許容値との比較に基づいて比較器17が制御器18に対する駆動指令信号を出力するものとしたが、これに代えて、使用者の手動操作可能なスイッチを設け、この操作スイッチが操作されることに伴って制御器18に対し駆動指令信号が出力されるものとしても良い。具体的には次の通りである。
(2)次いで、比較器17は、駆動指令信号を出力しつつ順次検出器15からの検出値の読み込みと、この検出値と新たな基準値との偏差の算出とを行い、支持軸5の回転に伴って偏差がゼロとなったとき、駆動指令信号の出力を停止する。それにより、制御器18は、モータ10に対する供給電圧を下げてモータ10の回転を停止させる。
(3)以上の制御装置14の処理により、操作スイッチ20をオンすることで支持軸5が正転方向に90°回転して接地する車輪7を変更し、歩行器1が段差を乗り越える。
(2)それにより、モータ31は受け取ったパルス数分だけ回転し、それに伴い、支持軸5が記憶器12に設定された回転量だけ回転する。
(3)以上の処理により、操作スイッチ20を操作することで支持軸5が正転方向に回転し、歩行器1は段差を乗り越える。
前記実施例では、図示しない電源スイッチによって歩行器1の電源がオンされた時に、電源オンに連動した自動動作により前側車輪部4が二輪接地状態から一輪接地状態となるものとしたが、電源投入後の使用者による任意の操作、例えば、図5に示す起動スイッチ29を設け、この起動スイッチ29をオンする操作を行うことにより、電源投入後の使用者による任意の操作によって前側車輪部4が一輪接地状態となるようにしてもよい。この場合、起動スイッチ29は、比較器17に接続されるものとし、起動スイッチ29が操作された時の制御装置14の制御は、前記実施例における電源オン時の制御装置14の制御と同様である。
図1〜図9に示した実施例では、車輪7に掛かる負荷として代替で支持軸5の回転角度を検出するものとし、その検出装置28としてエンコーダ等のモータ10の出力軸23の回転角度を検出するものを採用したが、これに代えて、車輪7を介して支持軸5又はモータ10の出力軸23に掛かる負荷そのものを検出するものとして、検出装置28として支持軸5又はモータ10の出力軸23の駆動トルクを検出するトルク検出器を採用するものとしてももよい。この場合は、検出値及び負荷の許容値はトルクの値となる。
図1〜図9に示した実施例では、前側車輪部4を駆動するアクチュエータとしてモータ10を用い、ギヤ列によってモータ10の回転を支持軸5へ伝達しているが、前側車輪部4を駆動する構成を次のように構成してもよい。
(1)アクチュエータをソレノイドとする。
(2)アクチュエータの駆動力を支持軸5へ伝達する手段をベルト駆動とする。
(3)アクチュエータの出力軸の軸線が、支持軸の軸線と垂直に交わるようにアクチュエータをベースフレーム2aに取り付け、アクチュエータの出力軸の回転をベベルギヤで支持軸5に伝達する。
(4)(3)の構成で、ベベルギヤの代わりにウォームギヤを用いる。
図11は、前側車輪部4の車輪7を支持する支持アーム8bの変形例を示している。前記実施例では、車輪7の数を四つとしたが、これに限らず、図11(a)、(c)、(d)に示すように、車輪7の数は適宜に設定し、支持アーム8bの数をそれに応じたものとしても良い。なお、図11(a)に示すように、車輪7(支持アーム8b)が二つの場合おいて、段差乗り越え動作時における歩行器1の上下動を小さくするために、二つの車輪7、7間で支持軸5から半径方向に延びる別のアーム32を設けた方が好ましい。
図12は、図1〜図9に示した実施例において、モータ10を一つ省略し、一つのモータ10に連結された1本の支持軸30によって二つの前輪側車輪部4、つまり左右の十字型アーム8を同時に駆動する構成である。本構成では、図1〜図9に示した実施例の構成と比較して、モータ10の数が少ないため、より低コストで歩行器1を製作することが出来る。ただし、本構成では、左右どちらかの十字型アーム8に架設された車輪7のみに負荷が掛かった場合でも、支持軸30の回転により、左右両方の十字型アーム8が回転駆動されてしまう。このため、左右の車輪7に同時に負荷が掛からない状態、つまり片方の前側車輪部4のみが段差を乗り越える場合でも左右両方の十字型アーム8が回転することで、歩行器1の直進安定性が損なわれる恐れがある。したがって、図1〜図9に示した実施例のような左右の支持軸5が独立している構成と比較して、本変形例は直進安定性が劣ることが考えられるため、図1〜図9に示した実施例の構成の方が直進安定性に優れる。
図13は、図1〜図9に示した実施例において、前側車輪部4の数を一つとし、つまり前側車輪部4が一輪、後側車輪部が二輪の合計三輪で接地する歩行器1の例を示している。
図1〜図9に示した実施例において、支持軸5の回転により、次に接地して歩行器1を支える車輪7は、必ずしも隣り合った車輪でなくてもよい。例えば、図8では支持軸5の回転により、歩行器1を支える車輪7は、車輪7aから車輪7bに変わるが、必ずしも車輪7bではなく、車輪7bをとおり越して車輪7cに変えてもよい。
図1〜9に示した実施例では、本体フレーム2に対し回転可能に設けられた支持軸5に十字型アーム8(支持アーム8b)を固定し、支持軸5を駆動機構9で回転駆動することにより十字型アーム8(支持アーム8b)が回転させる構成としたが、これに代えて、支持軸5を本体フレーム2に対し回転不能とし、十字型アーム8を支持軸5に対し回転可能に設けられるものとして、駆動機構9により十字型アーム8を直接駆動する構成としてもよい。
2 本体フレーム
2a ベースフレーム
2b スタンドフレーム
2b1 ボトムフレーム
2b2 スライドフレーム
2c 補強フレーム
2d 補強フレーム
2e アッパーフレーム
3 肘受け
4 前側車輪部
5 支持軸
6 車軸
7 車輪
7a 車輪
7b 車輪
7c 車輪
7d 車輪
8 十字型アーム
8a ハブ部
8b 支持アーム
9 駆動機構
10 モータ
11 制御装置
12 記憶器
13 制御器
14 制御装置
15 検出器
16 記憶器
17 比較器
18 制御器
19 後側車輪部
20 操作スイッチ
21 調節ねじ
22 アーム用ブラケット
23 出力軸
24 モータ用ブラケット
25 駆動伝達機構
26 ピニオンギヤ
27 スパーギヤ
28 検出装置
29 起動スイッチ
30 支持軸
31 モータ
32 アーム
Claims (6)
- 本体フレームと、本体フレームの上面に設けられた肘受けであって上方から見て使用者の背面側が開放した略「U」字型の形状を有する使用者を支えるための肘受けと、本体フレームの下部に設けられた少なくとも1つの前側車輪部及び一対の後側車輪部とを有する歩行器において、
前記前側車輪部は、前記本体フレームの幅方向に延在して設けられた支持軸と、該支持軸周りの異なる位置に設けられると共に前記支持軸の軸線と平行な車軸に支持された複数の車輪と、前記各車輪に対応して設けられると共に各車輪を回転自在に支持する複数の支持アームであって前記支持軸に支持されて前記支持軸の軸線周りで回転可能に設けられた支持アームと、該支持アームを回転駆動する駆動機構とを有し、
前記駆動機構は、前記支持アームに連結されたアクチュエータと、接地する前記車輪を変更すべく前記アクチュエータの駆動を制御する制御装置とを有する
ことを特徴とする歩行器。 - 前記制御装置は、接地する前記車輪を変更するための前記支持アームの回転量が予め設定され、記憶される記憶器と、接地する前記車輪を変更するための駆動指令信号が入力されることにより前記アクチュエータの駆動を制御する制御器とを含み、
前記制御器は、前記駆動指令信号の入力に伴い、前記支持アームが前記記憶器に設定された回転量だけ回転するように前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする請求項1記載の歩行器。 - 前記制御装置は、接地状態にある前記車輪に掛かる負荷を検出する検出器と、前記負荷の許容値が予め設定され、記憶される記憶器と、前記記憶器に設定された前記負荷の許容値と、前記検出器が検出した前記負荷の検出値とを比較して前記検出値が前記負荷の許容値を超えた場合に駆動指令信号を出力する比較器と、前記比較器からの駆動指令信号を受けて前記支持アームを回転駆動すべく前記アクチュエータを駆動する制御器とを含む
ことを特徴とする請求項1記載の歩行器。 - 前記記憶器は、接地する前記車輪を変更するための前記支持アームの回転量が予め設定され、記憶されると共に前記比較器からの駆動指令信号を受けて前記支持アームが前記記憶器に設定された回転量だけ回転するように前記アクチュエータを駆動する
ことを特徴とする請求項3記載の歩行器。 - 前記制御装置は、前記車輪が一輪のみ接地した状態を維持するように前記アクチュエータの駆動を制御する
ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、又は請求項4記載の歩行器。 - 使用者が手動で操作可能な操作スイッチを備え、
前記制御装置は、前記使用者による前記操作スイッチの操作に伴って発生する駆動指令信号の入力により接地する前記車輪を変更させるように前記アクチュエータの駆動を制御する
ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、又は請求項5記載の歩行器。
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