JP2013188304A - 歩行支援機 - Google Patents

Abstract

【課題】他人の介助を要せず、階段等を歩行する際に使用者が一定の姿勢を維持する。
【解決手段】ハンドルフレーム２の傾斜角度を計測する傾斜センサ１０と、ハンドルフレーム２と車輪間フレーム４とのなす角度を制御するフレーム角度制御アクチュエータ１１と、傾斜センサ１０による計測結果に基づいて、フレーム角度制御アクチュエータ１１によりハンドルフレーム２の傾斜角度を一定に制御する処理部１２とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、階段等を昇降する場合であっても、使用者が一定の姿勢を維持することが可能な歩行支援機に関するものである。

高齢者等の歩行を支援する歩行支援機として、従来から４輪の手押し車タイプの歩行車が知られている。この歩行車を使用する者は、歩行車に自身の体重をあずけながら歩行を行う。

しかしながら、従来の歩行車は、平面歩行に特化したものであり、段差を乗り越えたり、坂道や階段を昇降する等は困難である。例えば、歩行車を使用している使用者が階段を上る場合、歩行車のハンドル高さ（角度）が平面歩行時に対して高くなるため、使用者の姿勢が後方に沿ってしまう。そのため、使用者が歩行車に自身の体重をあずけることができず、階段を上ることができない。
したがって、このような場合には、使用者は、歩行車を用いずに階段を上る必要があるとともに、歩行車を運搬する必要がある。例えば、使用者は階段手前で歩行車を手放して、介助者の補助によって階段を上り、その後、介助者が階段手前に置かれた歩行車を抱えて階段を上る等の対応が必要であった。また、階段を下りる場合も同様である。したがって、歩行車を使用する者にとって、階段等の昇降は困難であるという課題があった。

それに対して、階段等での歩行車の運搬の困難性を改善するための技術が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。特許文献１〜３に開示された技術では、３個または４個のホイールを有するスパイダーアセンブリを備えることで階段等での歩行車の運搬を可能としている。

また、歩行車の前方に、凹凸検出用補助車輪を有するアームが取り付けられたものがある（例えば特許文献４参照）。この特許文献４に開示された歩行車では、凹凸検出用補助車輪が凸凹路面を通った際にアームが上下することで、路面状況を事前に検出することができ、使用者に注意を促すことができる。
また、歩行車の後方に、後輪を回転軸として前輪を含む歩行車の前方側を持ち上げるためのステップが設けられたものがある（例えば特許文献５参照）。この特許文献５に開示された歩行車では、段差等の手前で、介助者がステップを踏み、手押し車の前方側を持ち上げることで、段差等を乗り越えることができる。

特表２００９−５２８９５１号公報 実開平７−６０３５号公報 実登３０５７３４４号公報 特開２０１０−１７２５２２号公報 特開２０００−８５５８３号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示された技術では、階段等での歩行車の運搬は容易となるが、使用者が歩行車を使用して階段等を昇降することはできないという課題が依然残ったままである。

また、特許文献４に開示された歩行車では、凹凸検出用補助車輪により事前に路面状況を知ることはできるが、階段等の昇降機能を有するものではないという課題がある。
また、特許文献５に開示された歩行車では、介助者が足でステップを踏むことで段差等の乗り越えを可能としたものである。したがって、駆動力により自立的に段差等を乗り越えることはできず、使用者が歩行車を使用して階段等を昇降することはできないという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、他人の介助を要せず、階段等を昇降する際に使用者が一定の姿勢を維持することが可能な歩行支援機を提供することを目的としている。

この発明に係る歩行支援機は、ハンドルフレームの傾斜角度を計測する傾斜センサと、ハンドルフレームと車輪間フレームとのなす角度を制御するフレーム角度制御部と、傾斜センサによる計測結果に基づいて、フレーム角度制御部によりハンドルフレームの傾斜角度を一定に制御する処理部とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、他人の介助を要せず、階段等を昇降する際に使用者が一定の姿勢を維持することが可能である。

この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における前輪の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る歩行支援機の下り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の上り動作を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る歩行支援機の別の構成を示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る歩行支援機１の構成を示す図である。
歩行支援機１は、高齢者等の歩行支援を目的とした福祉機器であり、使用者が自身の体重をあずけながら歩行を行うものである。実施の形態１では、図１に示すような４輪の手押し車タイプの歩行支援機１ａについて説明する。

この手押し車タイプの歩行支援機１ａには、図１に示すように、左右のハンドルフレーム２の上端に、使用者が歩行支援機１ａを操作するためのハンドル３が設けられている。このハンドル３は、使用者の進行する意思を検知する機能（意思検知部）を有している。なお、この意思の検知方法としては、例えば使用者のハンドル３を握る強さを計測することで検知するようにしてもよいし、ハンドル３をねじる強さを計測することで検知するようにしてもよい。これにより、使用者は、ハンドル３に自身の体重をあずけながら歩行支援機１ａを操作することで、進行したい方向や、進行する意思を示す力を歩行支援機１ａに伝達することができる。なお、ハンドル３の具体的な形状や伝達方法はこれらに限るものではない。

また、左右のハンドルフレーム２の下端には、車輪間フレーム４の一端が連結されている。この車輪間フレーム４の一端側には後輪５が軸周りに回転可能に連結され、他端側には前輪６が軸周りに回転可能に連結されている。この後輪５には、ハンドル３による検知結果に応じて、後輪５に回転トルクを発生させるための走行モータ（走行動力発生部）７が搭載されている。また、車輪間フレーム４には、後輪５に生じた回転トルクを前輪６に伝達するための走行動力伝達機構８が設けられている。

なお、車輪間フレーム４に前輪６を連結した場合、前輪６を自由に旋回させることができないため、歩行支援機１ａの左右への旋回が困難となる。そこで、これを解消するため、前輪６として左右方向への移動も可能な全方位車輪を用いるようにしてもよい。この全方位車輪は、例えば図２に示すように、横回転可能な駒９を複数連結して構成された車輪である。これにより、ハンドル３を左右に操舵することなく、前輪６を左右に向けることが可能となり、歩行支援機１ａの左右への旋回が容易となる。

また、図１に示すように、ハンドルフレーム２には、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度を計測する傾斜センサ１０が搭載されている。この傾斜センサ１０としては、例えば加速度センサ等が用いられる。また、ハンドルフレーム２には、ハンドルフレーム２と車輪間フレーム４とのなす角度を制御するフレーム角度制御アクチュエータ（フレーム角度制御部）１１が搭載されている。このフレーム角度制御アクチュエータ１１としては、例えば回転モータ等が用いられる。

そして、歩行支援機１ａには、傾斜センサ１０による計測結果に基づいて、フレーム角度制御アクチュエータ１１によりハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度を一定に制御する処理部１２が設けられている。これにより、階段等の路面状況の変化に関わらず、ハンドル３の高さを一定にすることができ、自信の体重を歩行支援機１ａにあずけたまま（使用者が一定の姿勢を維持したまま）歩行を行うことが可能となる。なお、図１では、処理部１２を歩行支援機１ａの外部に示しているが、実際には、この処理部１２は歩行支援機１ａに搭載されている。

次に、上記のように構成された歩行支援機１ａの動作について、図３〜１０を参照しながら説明を行う。なお、図３〜１０では、処理部１２の記載を省略している。
図３に示すように、歩行支援機１ａを用いて平面歩行を行う場合、使用者はハンドル３に自身の体重をあずけながら進行したい方向や進行する意思を歩行支援機１ａに伝える。そして、ハンドル３により使用者の進行する意思が検知され、走行モータ７により当該意思（例えばハンドルを握る力等）に応じた回転トルクが後輪５に発生する。さらに、この回転トルクは走行動力伝達機構８を介して前輪６にも伝えられ、歩行支援機１ａが所望の方向・速度で進行する。
また、平面歩行時では、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度は一定であり、自身の体重を歩行支援機１ａにあずけたまま歩行を行うことが可能である。

一方、階段を上る場合には、まず、前輪６が１段上がることで歩行支援機１ａが傾く。この際、傾斜センサ１０は、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度の増大を検知する。そこで、処理部１２は、ハンドルフレーム２と車輪間フレーム４とのなす角度を減少させるように、フレーム角度制御アクチュエータ１１を制御する。これにより、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度を、平面走行時と同じ角度に制御することがでる。その結果、図４〜８に示すように、自身の体重を歩行支援機１ａにあずけながら（使用者が一定の姿勢を維持したまま）階段を上ることが可能となる。なお、上記の説明では、各機能部の動作を順序立てて説明したが、これらの動作は瞬時に行うことができるため、使用者はハンドルフレーム２の傾斜角度の変化を認識することなく階段を上ることができる。
このようにして、処理部１２は、常にハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度が一定となるようにハンドルフレーム２と車輪間フレーム４とのなす角度を制御し、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度を平面走行時と同じ角度に制御する。

その後、階段の最上段にまで達すると、傾斜センサ１０は、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度の減少を検知する。そこで、処理部１２は、ハンドルフレーム２と車輪間フレーム４とのなす角度を増大させるように、フレーム角度制御アクチュエータ１１を制御する。これにより、図９に示すように、ハンドルフレーム２と車輪間フレーム４とのなす角度を平面走行時の状態に戻すことができる。
また、図１０に示すように、階段を下る場合についても同様であり、自身の体重を歩行支援機１ａにあずけながら階段を下ることが可能となる。また、図３〜１０では歩行支援機１ａを用いて階段を昇降する場合について示したが、段差を乗り越えたり、坂道を昇降する等の場合についても同様に動作することができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度を計測する傾斜センサ１０と、ハンドルフレーム２と車輪間フレーム４とのなす角度を制御するフレーム角度制御アクチュエータ１１とを備え、傾斜センサ１０による測定結果に基づいて、フレーム角度制御アクチュエータ１１によりハンドルフレーム２の傾斜角度を一定に制御するように構成したので、他人の介助を要せず、階段等を昇降する際に使用者が一定の姿勢を維持することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では、前後に車輪５，６が連結された車輪間フレーム４を２つ設けた４輪の手押し車タイプの歩行支援機１ａについて説明を行った。それに対して、実施の形態２では、上記車輪間フレーム４を１つ設けた２輪の自転車タイプの歩行支援機１ｂについて説明を行う。
図１１はこの発明の実施の形態２に係る歩行支援機１ｂの構成を示す図である。図１１に示す２輪の自転車タイプの歩行支援機１ｂは、図１に示す手押し車タイプの歩行支援機１ａの車輪間フレーム４を１つのみ設けたものである。また、この歩行支援機１ｂには、使用者が乗るための椅子部１３が設けられている。
なお、自転車タイプの歩行支援機１ｂの動作は、図１２〜１７に示すように、手押し車タイプの歩行支援機１ａと同様であるため、その説明を省略する。

以上のように、この実施の形態２によれば、２輪の自転車タイプの歩行支援機１ｂであっても、他人の介助を要せず、自力で階段等を昇降可能であり、階段等を昇降する際に使用者が一定の姿勢を維持することが可能である。

なお、実施の形態２では、福祉機器としての歩行支援機１ｂを想定して説明を行ったが、これに限るものではなく、通常の自転車として適用することも可能であり、同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態１，２では、傾斜センサ１０として加速度センサ等を用いるものとしたが、これに限るものではなく、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度が計測できればよく、例えばポテンショメータ等を用いてもよい。
また、実施の形態１，２では、傾斜センサ１０は、ハンドルフレーム２に搭載され、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度を計測するものとした。しかしながら、これに限るものではなく、傾斜センサ１０を例えば車輪間フレーム４に搭載し、車輪間フレーム４の重力方向に対する傾斜角度を計測することで、ハンドルフレーム２の重力方向に対する傾斜角度を計測するようにしてもよい。

また、実施の形態１，２では、走行モータ７を後輪５に搭載した場合について示したが、前輪６に搭載するようにしてもよい。しかし、この場合には、前方の質量が増加するため、フレーム角度制御アクチュエータ１１の必要トルクが増大する等の影響がある。

また、実施の形態１，２では、走行モータ７および走行動力伝達機構８を設けた構成について示したが、これらは必須の構成ではなく設けなくてもよい。ここで、走行動力伝達機構８がない場合には、前輪６に後輪５の回転トルクが伝達されないため、前方の段差に対して前輪６が積極的に乗り越えするトルクが発生せず、それにより昇降可能な階段高さに制約が発生する。また、走行モータ７がない場合には、進行のための推進力は使用者の歩行による力のみとなる、

また、実施の形態１，２では、意思検知部として、使用者はハンドル３を用いて所望方向へ進行する意思を歩行支援機１に伝える場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、意思検知部として、足こぎペダルや音声等別の手段を用いて、進行する意思を伝えるようにしてもよい。

また、実施の形態１，２におけるフレーム角度制御アクチュエータ１１は、ハンドルフレーム２と車輪間フレーム４のなす角度を制御することが可能であればよく、回転モータでなくてもよい。すなわち、図１８に示すように、例えば直動アクチュエータ１４を用いるようにしてもよい。
さらに、実施の形態１，２における走行モータ７やフレーム角度制御アクチュエータ１１に代えて、動力を発生可能なその他のアクチュエータ（例えばエンジン等）を用いるようにしてもよい。

また、実施の形態１では４輪の手押し車タイプの歩行支援機１ａについて示し、実施の形態２では２輪の自転車タイプの歩行支援機１ｂについて示した。歩行支援機１としてはこれらに限るものではなく、車輪が２輪以上のものであれば同様に適用可能である。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 歩行支援機
１ａ 手押し車タイプの歩行支援機
１ｂ 自転車タイプの歩行支援機
２ ハンドルフレーム
３ ハンドル（意思検知部）
４ 車輪間フレーム
５ 後輪
６ 前輪
７ 走行モータ（走行動力発生部）
８ 走行動力伝達機構
９ 駒
１０ 傾斜センサ
１１ フレーム角度制御アクチュエータ（フレーム角度制御部）
１２ 処理部
１３ 椅子部
１４ 直動アクチュエータ

Claims (9)

1. 前後に車輪が連結された車輪間フレームと、下端が前記車輪間フレームに連結されたハンドルフレームとを備えた歩行支援機において、
   前記ハンドルフレームの傾斜角度を計測する傾斜センサと、
   前記ハンドルフレームと前記車輪間フレームとのなす角度を制御するフレーム角度制御部と、
   前記傾斜センサによる計測結果に基づいて、前記フレーム角度制御部により前記ハンドルフレームの傾斜角度を一定に制御する処理部と
   を備えた歩行支援機。
2. 前記車輪間フレームを２つ設けた４輪の手押し車タイプの歩行支援機である
   ことを特徴とする請求項１記載の歩行支援機。
3. 前記車輪間フレームが１つ設けた２輪の自転車タイプの歩行支援機である
   ことを特徴とする請求項１記載の歩行支援機。
4. 前記傾斜センサは、前記ハンドルフレームに搭載された
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の歩行支援機。
5. 前記傾斜センサは、前記車輪間フレームに搭載され、前記車輪間フレームの傾斜角度を計測することで前記ハンドルフレームの傾斜角度を計測する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の歩行支援機。
6. 前記フレーム角度制御部は回転アクチュエータである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の歩行支援機。
7. 前記フレーム角度制御部は直動アクチュエータである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の歩行支援機。
8. 使用者の進行する意思を検知する意思検知部と、
   前記意思検知部による検知結果に応じて、一方の前記車輪の回転トルクを発生させる走行動力発生部とを備えた
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の歩行支援機。
9. 前記車輪間フレームに設けられ、前記走行動力発生部により一方の前記車輪に発生された回転トルクを他方の前記車輪に伝達する走行動力伝達機構を備えた
   ことを特徴とする請求項８記載の歩行支援機。

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