JP2014083365A - 操作状態計測システム、操作状態計測方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】容易に電動車椅子の操作状態を計測することが可能な操作状態計測システム等を提供する。
【解決手段】操作状態計測システム１は、ユーザの操作により傾きが変化する操作部を備え、該操作部の傾きに応じて制御される電動車椅子の操作状態を計測する。操作加速度検出部１００は、操作部に着脱可能であって、操作部の所定方向の加速度を検出する。車体加速度検出部２００は、電動車椅子の所定方向の加速度を検出する。操作状態計測装置４００は、操作加速度検出部１００及び車体加速度検出部２００により検出された加速度に基づいて、ユーザによる操作部の操作状態を取得する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動車椅子の操作状態を計測する操作状態計測システム、操作状態計測方法、及びプログラムに関する。

一般的に、ユーザがジョイスティック等の操作部を操作することにより、走行方向や走行速度を制御可能な電動車椅子が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電動車椅子において、その操作性やユーザの操作技能を評価するに際し、ユーザによる電動車椅子の操作履歴を計測することが有用である。

特開２００９−２３３０８２号公報

特許文献１に記載のような電動車椅子において、その操作履歴を計測するシステムを導入するためには、操作部から操作部の制御マイコンに至る回路の一部にアナログ電圧計測器を付加する方法や、操作部の制御マイコンに操作量を表す信号を出力させるためのデジタル出力機能を設ける方法がある。しかし、これらの方法では、電動車椅子の電気系統に改変を加えるため、手間や費用がかかるだけでなく、改変後の安全性が保証されず、実生活環境での長期使用が難しいという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、容易に電動車椅子の操作状態を計測することが可能な操作状態計測システム、操作状態計測方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る操作状態計測システムは、
ユーザの操作により傾きが変化する操作部を備え、該操作部の傾きに応じて制御される電動車椅子の操作状態を計測する操作状態計測システムであって、
前記操作部に着脱可能であって、前記操作部の所定方向の加速度を検出する操作加速度検出部と、
前記操作加速度検出部により検出された加速度に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得する操作状態取得部と、
を備えることを特徴する。

前記操作状態取得部は、前記操作部の操作状態として、前記操作部の操作方向と、当該操作方向における操作量と、を取得してもよい。

前記電動車椅子の前記所定方向の加速度を検出する車体加速度検出部をさらに備え、
前記操作状態取得部は、前記加速度センサにより検出された加速度と、前記車体加速度検出部により検出された加速度と、に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得してもよい。

前記車体加速度検出部は、前記操作部の近傍に設けられてもよい。

現在時刻を計時する計時部と、
前記操作状態取得部により取得された操作状態と、前記計時部により取得された、当該操作状態の取得時刻と、を対応付けて記憶する操作履歴記憶部と、
をさらに備えてもよい。

前記電動車椅子の位置情報を取得する位置情報取得部をさらに備え、
操作履歴記憶部は、前記操作状態取得部により取得された操作状態と、前記計時部により取得された、当該操作状態の取得時刻と、前記位置情報取得部により取得された、当該取得時刻における位置情報と、を対応付けて記憶してもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る操作状態計測方法は、
ユーザの操作により傾きが変化する操作部を備え、該操作部の傾きに応じて制御される電動車椅子の操作状態を計測する操作状態計測方法であって、
前記操作部に着脱可能な操作加速度検出部から、前記操作部の所定方向の加速度を取得する操作加速度取得ステップと、
前記操作加速度取得ステップにおいて取得された加速度に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得する操作状態取得ステップと、
を備えることを特徴する。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
ユーザの操作により傾きが変化する操作部を備え、該操作部の傾きに応じて制御される電動車椅子の前記操作部に着脱可能な操作加速度検出部から、前記操作部の所定方向の加速度を取得する操作加速度取得手段、
前記操作加速度取得手段により取得された加速度に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得する操作状態取得手段、
として機能させる。

本発明によれば、容易に電動車椅子の操作状態を計測することができる。

実施形態に係る操作状態計測システムの概略構成を表すブロック図である。 実施形態に係る操作状態計測システムが導入された電動車椅子の外観斜視図である。 操作加速度検出部の概略構成を表す垂直方向断面図である。 操作状態計測装置のハードウェア構成を表すブロック図である。 操作状態計測装置の制御部の機能的構成を表すブロック図である。 （ａ）及び（ｂ）は、操作状態履歴テーブルに格納されるデータの一例を表す図である。 操作状態計測装置の制御部が実行する操作状態計測処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る操作状態計測システム１の概略構成を示すブロック図、図２は、操作状態計測システム１が導入された電動車椅子２の外観斜視図である。図１及び図２に示すように、操作状態計測システム１は、電動車椅子２のユーザによる操作履歴を計測するためのシステムであって、操作加速度検出部１００と、車体加速度検出部２００と、Ａ／Ｄ変換装置３００と、操作状態計測装置４００と、情報処理装置５００と、から構成される。

電動車椅子２は、バッテリーを電源として電動モーターを駆動することにより走行する車椅子である。電動車椅子２は、ユーザが着座するシート部２１０と、シート部２１０の左右に設けられたアームレスト部２２０と、アームレスト部２２０の一方の前方端部に設けられた操作部２３０と、を有する。

操作部２３０は、電動車椅子２を運転する際にユーザが操作する装置である。操作部２３０は、具体的には、ユーザの操作により傾きが変化するジョイスティック２３１を有し、ジョイスティック２３１の操作方向及び操作量を表す操作信号を電動車椅子２の制御回路（図示せず）に出力する。電動車椅子２の制御回路は、その操作信号に基づいて、電動車椅子２の走行を制御する。

操作加速度検出部１００は、操作部２３０の加速度を検出する。図３に、操作加速度検出部１００の概略構成を表す垂直方向断面図を示す。操作加速度検出部１００は、具体的には図３に示すように、加速度センサ１１０と、加速度センサ１１０を操作部２３０に着脱可能に保持するためのキャップ部１２０と、から構成される。

加速度センサ１１０は、ジョイスティック２３１の３軸方向の加速度を検出する加速度センサである。加速度センサ１１０は、配線（図示せず）によりＡ／Ｄ変換装置３００に接続され、加速度センサ１１０の出力信号は、Ａ／Ｄ変換装置３００によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、操作状態計測装置４００へ入力される。

キャップ部１２０は、ジョイスティック２３１の上面及び側面を覆うキャップ状に形成され、ジョイスティック２３１に着脱可能に構成されている。キャップ部１２０の内側上端部には、加速度センサ１１０が固定されている。従って、キャップ部１２０をジョイスティック２３１に被せることにより、加速度センサ１１０をジョイスティック２３１に着脱可能に保持することができる。なお、ユーザの操作によりキャップ部１２０がジョイスティック２３１から外れることを防ぐため、キャップ部１２０はジョイスティック２３１にネジ止めされていてもよい。

車体加速度検出部２００は、電動車椅子２の加速度を検出する。車体加速度検出部２００は、具体的には、電動車椅子２の３軸方向の加速度を検出する加速度センサから構成される。車体加速度検出部２００は、配線（図示せず）によりＡ／Ｄ変換装置３００に接続され、その出力信号は、Ａ／Ｄ変換装置３００によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、操作状態計測装置４００へ入力される。

ここで、操作加速度検出部１００が検出する加速度は、重力加速度と、電動車椅子２の移動により生じる加速度と、の影響を受ける。従って、これらの加速度の影響を除去し、ユーザの操作によるジョイスティック２３１の加速度、すなわち、電動車椅子２の本体に対する相対的なジョイスティック２３１の加速度を取得するために、本実施形態では、操作加速度検出部１００により検出された加速度から、車体加速度検出部２００により検出された加速度を差し引くことにより、ユーザの操作によるジョイスティック２３１の加速度を取得する。

また、車体加速度検出部２００は、操作部２３０の近傍のアームレスト部２２０に設けられる。操作加速度検出部１００及び車体加速度検出部２００が設けられる位置が離れていると、電動車椅子２自体の変形により、操作加速度検出部１００が影響を受ける電導車椅子２の移動により生じる加速度と、車両加速度検出部２００が影響を受ける電導車椅子２の移動により生じる加速度とに差が生じる。従って、車体加速度検出部２００は、この差の影響が無視できる程度に、操作部２３０の近傍に設けられることが好ましい。

Ａ／Ｄ変換器装置３００は、操作加速度検出部１００及び車体加速度検出部２００からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、操作状態計測装置４００に出力する。また、Ａ／Ｄ変換装置３００は、リチウムイオン電池等のバッテリーを備え、操作加速度検出部１００、車体加速度検出部２００、及び操作状態計測装置４００に電源を供給可能である。

操作状態計測装置４００は、操作加速度検出部１００及び車体加速度検出部２００により検出された加速度に基づいて、ユーザによる操作部２３０の操作状態を取得する。操作状態計測装置４００は、具体的には、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や、タブレット型端末装置、携帯電話、スマートフォンといった、電動車椅子２に搭載可能な情報処理装置から構成される。また、操作状態計測装置４００は、ネットワーク６００を介して、ＰＣやサーバから構成される情報処理装置５００と通信可能であり、取得した操作状態を情報処理装置５００に送信可能である。また、操作状態計測装置４００は、ネットワーク６００を介さずに情報処理装置５００と通信可能に構成されてもよい。

次に、本実施形態に係る操作状態計測装置４００のハードウェア構成について説明する。

図４に示すように、操作状態計測装置４００は、制御部４１０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３０と、表示部４４０と、通信部４５０と、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）４６０と、操作部４７０と、計時部４８０と、を備えている。

制御部４１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成されており、操作状態計測装置４００の全体の制御を行う。

ＲＯＭ４２０は、制御部４１０が操作状態計測装置４００全体を制御するためのプログラムやデータを格納する不揮発性メモリである。例えば、ＲＯＭ４２０は、制御部４１０が後述する操作状態計測処理を実行するためのプログラムや、後述する操作状態履歴テーブル４２１を格納している。

ＲＡＭ４３０は、は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリから構成される。制御部４１０は、ＲＯＭ４２０に記憶されているプログラムをＲＡＭ４３０にロードし、作業領域として用いる。

表示部４４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ装置から構成される。表示部４４０は、制御部４１０の制御の下で、計測した操作状態や、ユーザに知らせるべき情報を表示する。

通信部４５０は、例えば、無線通信ユニット等から構成され、必要に応じて所定のネットワークに接続し、情報処理装置５００との通信を行う。

外部インターフェース４６０は、外部装置と操作状態計測装置４００とを接続するためのインターフェースである。本実施形態において、外部インターフェース４６０は、Ａ／Ｄ変換装置３００と接続され、Ａ／Ｄ変換装置３００から操作加速度検出部１００及び車体加速度検出部２００により検出された加速度を表すデジタル信号の入力を受け付ける。

操作部４７０は、ユーザが操作状態計測装置４００を操作するためのタッチパネルやボタン、キー等の入力装置から構成される。操作部４７０は、ユーザから、例えば、操作状態の測定を開始または終了する旨の入力操作を受け付け、制御部４１０に入力する。

計時部４８０は、現在時刻を計時するものであり、例えば、タイマから構成される。

次に、操作状態計測装置４００の制御部４１０の機能的構成について説明する。図５は、本実施形態に係る操作状態計測装置４００の制御部４１０の機能的構成を表すブロック図である。図５に示すように、制御部４１０は、操作加速度取得部４１１、車体加速度取得部４１２、操作状態取得部４１３、履歴記憶制御部４１４、通信制御部４１５、として機能する。

操作加速度取得部４１１は、操作加速度検出部１００により検出された加速度を取得する。具体的には、操作加速度取得部４１１は、所定のサンプリング間隔で、操作加速度検出部１００により検出された加速度を表すデジタル信号を、外部Ｉ／Ｆ４６０を介してＡ／Ｄ変換装置３００から取得する。

車体加速度取得部４１２は、車体加速度検出部２００により検出された加速度を取得する。具体的には、車体加速度取得部４１２は、所定のサンプリング間隔で、車体加速度検出部２００により検出された加速度を表すデジタル信号を、外部Ｉ／Ｆ４６０を介してＡ／Ｄ変換装置３００から取得する。

操作状態取得部４１３は、操作加速度取得部４１１により検出された加速度と、車体加速度取得部４１２により検出された加速度とに基づいて、ユーザによる操作部２３０の操作状態を取得する。具体的には、操作状態取得部４１３は、操作状態として、ユーザによるジョイスティック２３１の操作方向（前後方向及び左右方向）と、各操作方向における操作量（ジョイスティック２３１の傾斜角度）を取得する。

履歴記憶制御部４１４は、操作状態取得部４１３により取得された操作状態と、その操作状態を取得した時刻とを対応付けて、操作状態履歴テーブル４２１に記憶させる。

図６に操作状態履歴テーブル４２１に格納されるデータの一例を示す。図６に示す例では、操作開始時刻をｔ＝０［ｓｅｃ］とした場合の、操作状態取得部４１３により取得した操作状態と、その操作状態の取得時刻と、をそれぞれ縦軸及び横軸として折れ線グラフで表している。また、図６（ａ）は、操作状態として、ユーザによるジョイスティック２３１の左右方向の操作における操作角度（左方向が正の値、右方向が負の値）を取得した場合のグラフである。また、図６（ｂ）は、操作状態として、ユーザによるジョイスティック２３１の前後方向の操作における操作角度（前方向が正の値、後方向が負の値）を取得した場合のグラフである。このように、操作状態履歴テーブル４２１は、操作状態取得部４１３により取得された操作状態（具体的には、前後方向及び左右方向の操作角度）の時間履歴を表すデータを格納する。

通信制御部４１５は、通信部４５０または外部インターフェース４６０を介して、情報処理装置５００等の外部装置からの操作状態履歴テーブル４２１に記憶されたデータの送信要求に応じて、操作状態履歴テーブル４２１に記憶されたデータを送信する。

次に、本実施形態に係る操作状態計測装置４００の動作について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る操作状態計測装置４００の制御部４１０が実行する操作状態計測処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、この操作状態計測処理は、上述したＲＯＭ４２０内にプログラムとして予め記憶されており、制御部４１０がプログラムを読み出して実行することで、実際の処理が行われるものとする。

操作状態計測装置４００の制御部４１０は、例えば、ユーザによる操作部４７０への操作を契機として図７に示す操作状態計測処理を開始する。

まず、操作加速度取得部４１１は、所定のサンプリング間隔で、操作加速度検出部１００から出力される加速度を表す検出信号を取得する（ステップＳ１１）。

また、車体加速度取得部４１２は、所定のサンプリング間隔で、車体加速度検出部２００から出力される加速度を表す検出信号を取得する（ステップＳ１２）。

次に、操作状態取得部４１３は、ステップＳ１１において操作加速取得部４１１が取得した加速度と、ステップＳ１２において車体加速度取得部４１２が取得した加速度とに基づいて、ユーザによるジョイスティック２３１の操作状態を取得する（ステップＳ１３）。

具体的には、操作状態取得部４１３は、操作加速度取得部４１１により取得された加速度から、車体加速度取得部４１２により検出された加速度を差し引くことにより、ユーザの操作によるジョイスティック２３１の加速度を取得する。そして、操作状態取得部４１３は、取得したジョイスティック２３１の加速度に基づいて、操作状態として、ジョイスティック２３１の操作方向とその操作量とを算出する。

履歴記憶制御部４１４は、ステップＳ１３において操作状態を取得した時刻を計時部４８０から取得し、当該操作状態と対応付けて操作状態履歴テーブル４２１に記憶させる（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１１に処理を戻す。

制御部４１０は、以上のステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返し実行する。また、制御部４１０は、例えばユーザから操作部４７０を介して操作状態計測処理の終了を示す入力を受け付けた場合、操作状態計測処理を終了する。

以上のように構成される操作状態計測システム１によれば、操作部２３０に着脱可能な操作加速度検出部１００を取り付けることにより、ユーザによる操作部２３０の操作状態を測定することができる。従って、操作部２３０の制御回路自体に手を加えることなく、容易に操作部２３０の操作状態を取得することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態によって限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態に係る操作状態計測システム１は、電動車椅子２の位置情報を取得するＧＰＳ（Global Positioning System）装置をさらに備えてもよい。このような構成において、操作状態計測装置４００は、操作加速度検出部１００及び車体加速度検出部２００から加速度を取得するとともに、ＧＰＳ装置から位置情報を取得し、操作状態と位置情報とを対応付けて操作状態履歴テーブル４２１に記録することができる。従って、電動車椅子２のユーザビリティや安全性、ユーザの操作技能等の評価に、操作状態だけでなく、位置情報も活用することができる。

また、上記の実施形態に係る操作状態計測システム１において、操作加速度検出部１００及び車体加速度検出部２００は、さらに角加速度を検出するジャイロセンサを備えてもよい。このような構成により、操作部２３０の回転操作の履歴を取得することができる。

また、本発明に係る操作状態計測装置は、専用の装置によらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、ネットワークに接続されているコンピュータに、上記動作を実行するためのプログラムを、コンピュータシステムが読み取り可能な記録媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ等）に格納して配布し、当該プログラムをコンピュータシステムにインストールすることにより、上述の処理を実行する操作状態計測装置を構成してもよい。

また、コンピュータにプログラムを提供する方法は任意である。例えば、プログラムは、通信回線の掲示板（ＢＢＳ）にアップロードされ、通信回線を介してコンピュータに配信されてもよい。また、プログラムは、プログラムを表す信号により搬送波を変調した変調波により伝送され、この変調波を受信した装置が変調波を復調してプログラムを復元するようにしてもよい。そして、コンピュータは、このプログラムを起動して、ＯＳの制御のもと、他のアプリケーションと同様に実行する。これにより、コンピュータは、上述の処理を実行する操作状態計測装置として機能する。

１ 操作状態計測システム
１００ 操作加速度検出部
１１０ 加速度センサ
１２０ キャップ部
２００ 車体加速度検出部
３００ Ａ／Ｄ変換装置
４００ 操作状態計測装置
４１０ 制御部
４１１ 操作加速度取得部
４１２ 車体加速度取得部
４１３ 操作状態取得部
４１４ 履歴記憶制御部
４１５ 通信制御部
４２０ ＲＯＭ
４２１ 操作状態履歴テーブル
４３０ ＲＡＭ
４４０ 表示部
４５０ 通信部
４６０ 外部Ｉ／Ｆ
４７０ 操作部
４８０ 計時部
５００ 情報処理装置
６００ ネットワーク
２ 電動車椅子
２１０ シート部
２２０ アームレスト部
２３０ 操作部
２３１ ジョイスティック

Claims (8)

1. ユーザの操作により傾きが変化する操作部を備え、該操作部の傾きに応じて制御される電動車椅子の操作状態を計測する操作状態計測システムであって、
   前記操作部に着脱可能であって、前記操作部の所定方向の加速度を検出する操作加速度検出部と、
   前記操作加速度検出部により検出された加速度に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得する操作状態取得部と、
   を備えることを特徴する操作状態計測システム。
2. 前記操作状態取得部は、前記操作部の操作状態として、前記操作部の操作方向と、当該操作方向における操作量と、を取得する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の操作状態計測システム。
3. 前記電動車椅子の前記所定方向の加速度を検出する車体加速度検出部をさらに備え、
   前記操作状態取得部は、前記加速度センサにより検出された加速度と、前記車体加速度検出部により検出された加速度と、に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の操作状態計測システム。
4. 前記車体加速度検出部は、前記操作部の近傍に設けられる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の操作状態計測システム。
5. 現在時刻を計時する計時部と、
   前記操作状態取得部により取得された操作状態と、前記計時部により取得された、当該操作状態の取得時刻と、を対応付けて記憶する操作履歴記憶部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操作状態計測システム。
6. 前記電動車椅子の位置情報を取得する位置情報取得部をさらに備え、
   操作履歴記憶部は、前記操作状態取得部により取得された操作状態と、前記計時部により取得された、当該操作状態の取得時刻と、前記位置情報取得部により取得された、当該取得時刻における位置情報と、を対応付けて記憶する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の操作状態計測システム。
7. ユーザの操作により傾きが変化する操作部を備え、該操作部の傾きに応じて制御される電動車椅子の操作状態を計測する操作状態計測方法であって、
   前記操作部に着脱可能な操作加速度検出部から、前記操作部の所定方向の加速度を取得する操作加速度取得ステップと、
   前記操作加速度取得ステップにおいて取得された加速度に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得する操作状態取得ステップと、
   を備えることを特徴する操作状態計測方法。
8. コンピュータを、
   ユーザの操作により傾きが変化する操作部を備え、該操作部の傾きに応じて制御される電動車椅子の前記操作部に着脱可能な操作加速度検出部から、前記操作部の所定方向の加速度を取得する操作加速度取得手段、
   前記操作加速度取得手段により取得された加速度に基づいて、前記ユーザによる前記操作部の操作状態を取得する操作状態取得手段、
   として機能させるためのプログラム。

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