JP2015186321A - 移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】走行環境に応じて自動的に最高速度の設定を変更し、より安全且つ迅速な移動を可能にする移動体を提供する。【解決手段】移動体は、ジョイスティック２２と、走行の駆動力を発生するモータ１６と、走行可能な最高速度の設定を変更するコントローラ４０とを備えている。コントローラ４０は、ジョイスティック２２からの信号に基づきジョイスティック２２の位置を算出する操作検出部４２と、操作検出部４２からの出力に基づき、走行可能な最高速度として少なくとも低速の第１速度と高速の第２速度を設定可能な、最高速度設定部４４とを備えている。最高速度が第１速度に設定された状態で、ジョイスティック２２が、操作可能領域のうち予め設定した速度以上の速度が指示される第１領域に位置するときには、最高速度設定部４４は、第１領域におけるジョイスティック２２の操作態様に応じて、最高速度の設定を第２速度に変更する。【選択図】図３

Description

本発明は、移動体に関する。

近年、高齢化社会やバリアフリー社会の到来と共に、車両（自動車）の運転を行う高齢者や障がい者の数が増加している。また、車両を運転しない人であっても、電動車椅子を操縦して近隣への外出を行う人もいる。高齢者や障がい者の操縦者の中には、健常者と比較して認知、判断、操作能力を適切に発揮できない者もいるため、車両や電動車椅子の中には、安全に且つ迅速に走行するための工夫が施されているものがある。

特許文献１においては、ユーザ(操縦者)が変位させて速度を制御できるジョイスティックを有する個人用乗物（電動車椅子）が開示されている。この個人用乗物においては、ジョイスティックの操作量と走行速度とが比例関係にないことが特徴である。すなわち、ユーザによるジョイスティックの操作量が小さい、ジョイスティックが中央領域にあるときは、操作量に対する速度変化量は緩やかである一方、ジョイスティックが中央領域から離れた位置にあるときは、操作量に対する速度変化量が急峻になるため、ユーザの操作により適切な速度での操縦が可能になる。

特許文献２においては、障害物までの距離を測るための対物センサを前後左右方向に取り付けた電動車椅子が開示されている。この電動車椅子においては、対物センサが障害物までの距離を測定し、その距離に応じてジョイスティックで操作できる最高速度を制限する構成を有しているため、安全性に優れている。

特開２００９−０５６３２１号公報 特開２００４−３２１７２２号公報

特許文献１に記載の個人用乗物は、ジョイスティックの位置に応じて２つの領域に区別し、その領域ごとにジョイスティックの操作量と速度変化量との対応関係を定義するため、ジョイスティックの位置により操作量に対する個人用乗物の速度を自動的に変えることができる。しかし、あくまでもユーザの操作によって指令された速度で走行するものであり、走行環境に応じた速度制御を行うものではない。そのため、例えば、屋内又は歩行者道路等の障害物が多く複雑な走行環境でこの個人用乗物を走行させる場合には、ジョイスティックの操作ミス等によって障害物と接触する危険が生じる。また、領域間の境界（操作量に対する速度変化が切替わる箇所）がジョイスティックを操作し得る範囲内に存在し、それぞれの領域内では操作量に対する速度変化量は固定されているため、ユーザが低速で個人用乗物を走行させるときにジョイスティックを操作し得る領域（物理的な範囲）がジョイスティックを操作し得る全領域より狭くなり、細かく速度を変化させることが困難になる。

特許文献２に記載の電動車椅子においては、障害物までの距離に応じてジョイスティックで操作できる最高速度を制限するため、走行環境に応じた速度制限を自動的に行うことができる。しかし、この車椅子には、障害物の有無とそこまでの距離を認識するために複数の対物センサが取り付けられており、電動車椅子のコストが高くなる。

このように、走行環境に応じて自動的に最高速度の設定の変更を行うことを可能にする移動体には、更なる改善の余地があった。

上記問題に鑑み、走行環境に応じて自動的に最高速度の設定を変更し、より安全且つ迅速に移動することを可能にする移動体を提供することが求められている。

上記課題を解決するために、本発明に係る移動体の特徴構成は、操縦者の操作により走行速度が調節される速度調節具と、走行するための駆動力を発生する駆動部と、走行可能な最高速度の設定を変更する制御部と、を備える移動体であって、前記制御部は、前記速度調節具からの信号に基づいて前記速度調節具の操作量を表す位置を算出する操作検出部と、前記操作検出部からの出力に基づいて走行可能な最高速度として少なくとも低速側の第１速度と高速側の第２速度とを設定可能な最高速度設定部と、を備え、前記制御部において、前記最高速度が前記第１速度に設定された状態で、前記速度調節具の操作可能領域のうち、前記位置が予め設定した速度以上の速度が指示される第１領域に存在するときに、前記最高速度設定部は、前記第１領域における前記速度調節具の操作態様に応じて前記最高速度の設定を前記第２速度に変更する点にある。

移動体の操縦者は移動体の走行中の周囲の環境により、走行速度を制御している。例えば、障害物が多い又はカーブが連続する道路では、操縦者は移動体の速度を遅くして走行させる。一方、障害物がなく道幅の広い直線道路では、操縦者は移動体の速度を速くして走行することを望む。従って、一定以上の走行速度で移動体を走行させている状態は、操縦者が高速で走行することの意思表示をしていると考えられる。そこで、本発明に係る移動体においては、一定以上の走行速度で移動体を走行させている状態で、速度調節具の操作態様に応じて移動体の走行可能な最高速度を高速側の第２速度に変更することにより、走行環境に応じた最高速度で、安全且つ迅速に移動体を走行させることができる。

本発明に係る移動体においては、前記最高速度が前記第１速度に設定された状態で前記速度調節具が前記第１領域にあるときにおいて、前記速度調節具の前記第１領域内での前記位置の１つである初期位置に基づいて予め設定された第２領域に前記速度調節具が所定時間に亘って存在するときに、前記操作検出部は前記最高速度を増加させる前記出力を前記最高速度設定部に送り、前記最高速度設定部は前記出力に基づいて前記最高速度の設定を前記第２速度に変更すると好適である。

操縦者が、一定以上の走行速度で移動体を走行させることができる第１領域に速度調節具があるように操作し、その後所定時間に亘って第１領域の中のより狭い範囲である第２領域に速度調節具があれば、操縦者は所定時間の間、速度調節具をほとんど動かしておらず、単調な操作を行っていることになる。このような環境下では、移動体の走行速度を速くしても操縦者に危険はないと考えられる。また、速度調節具が第１領域にあるということは、操縦者が高速で走行したいという意思の表れであると考えることができる。そこで、本発明に係る移動体においては、移動体の最高速度を第１速度から第２速度に高めることにより、操縦者の意思を反映しつつ、安全且つ迅速に移動体を走行させることができる。

本発明に係る移動体においては、前記最高速度が前記第２速度に設定された状態で、前記速度調節具の前記位置が変化するときの前記位置の変化速度が第１変化速度以上且つ第２変化速度未満であれば、前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化して前記第１領域又は前記第２領域から外れると、前記操作検出部は直ちに前記最高速度を低くする前記出力を前記最高速度設定部に送り、前記最高速度設定部は前記出力に基づいて前記最高速度の設定を前記第２速度から前記第１速度に変更すると好適である。

最高速度が第２速度で移動体を走行させるためには、移動体の走行環境が単調であることが必要である。しかし、操作により速度調節具の位置が第１領域又は第２領域から外れることは、速度調節具の操作量が大きくなったことを表しており、移動体の走行環境が単調ではなくなったことを示している。このような環境下で走行可能な最高速度を高速の第２速度のままに設定していると、操縦者の操作誤り等の内的な理由又は障害物の出現等の外的な理由により、操縦者が移動体を適切に操作できないおそれがある。そこで、本発明に係る移動体においては、第１変化速度以上且つ第２変化速度未満で速度調節具に対し所定の操作を検出したときには、最高速度を第１速度に低減し、移動体を高速で走行できないようにする。これにより、操縦者は余裕を持って適切な操作を行うことができるようになり、移動体の走行時の安全を確保することができる。

本発明に係る移動体においては、前記最高速度が前記第２速度に設定された状態で前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化する場合において、前記速度調節具の前記位置が変化するときの前記位置の変化速度が第１変化速度未満であれば、前記初期位置及び前記第２領域は前記速度調節具の前記位置の変化に応じて移動すると好適である。

速度調節具を第１変化速度未満で動かすことは、通常動かす速度よりもゆっくり動かしたと言えることから、移動体の周囲の走行環境は単調なままであるが、徐々に変化していると考えることができる。本発明に係る移動体によれば、最高速度の設定は第２速度のままで変化させないが、速度調節具の位置の変化に応じて初期位置と第２領域を動かすことにより、最高速度の設定を維持したまま、速度調節具を新たな位置で保持しつつ、安全且つ迅速な走行を可能にする。

本発明に係る移動体においては、前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化して前記第１領域を外れても、前記最高速度設定部は前記最高速度の設定を前記第２速度に維持すると好適である。

速度調節具が第１変化速度未満で移動しているので、移動体の周囲の走行環境は単調なままで変化していないと考えられる。そのような環境下で速度調節具が第１領域を外れたことにより、最高速度の設定を高速の第２速度から低速の第１速度に低下させることは、操縦者の意思を反映していない。本発明に係る移動体においては、第１変化速度未満の速度で速度調節具の位置が第１領域を外れた場合でも、最高速度の設定を第２速度に維持することにより、操縦者の意思を適切に反映して移動体を安全かつ迅速に走行させることができる。

本発明に係る移動体においては、前記最高速度が前記第２速度に設定された状態で前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化する場合において、前記速度調節具の前記位置が変化するときの前記位置の変化速度が第２変化速度以上であれば、変化後の前記速度調節具の前記位置に関係なく、前記操作検出部は直ちに前記最高速度を減少させる前記出力を前記最高速度設定部に送り、前記最高速度設定部は前記出力に基づいて前記最高速度の設定を前記第２速度から前記第１速度に変更すると好適である。

速度調節具を第２変化速度以上で動かすことは、速度調節具を通常動かす速度よりも速い速度で動かしたと言えることから、例えば操縦者は走行中に障害物を避けようとした可能性がある。従って、このような走行環境下で第２速度（高速）で走行を続けることは操縦者にとって危険である。そこで、本発明に係る移動体においては、速度調節具の位置の変化速度が第２変化速度以上であったときには、速度調節具の操作の態様に関係なく、移動体の最高速度の設定を第１速度に低下させる。これにより、操縦者を不測の事態から保護し、安全かつ迅速に移動体を走行させることを可能にする。

本発明に係る移動体においては、走行する路面の状態を判断する路面検出部をさらに備え、前記路面検出部が前記路面を不整地であると判断したときは、前記速度調節具の前記初期位置及び前記操作検出部からの前記出力に関わらず、前記最高速度設定部は前記最高速度の設定を前記第１速度にすると好適である。

移動体を第２速度で走行させるためには、速度調節具の操作が単調であることが必要であるが、これだけを判断材料にするのでは十分とは言えない場合がある。仮に所定時間に亘って速度調節具の操作が単調であったとしても、走行中の路面が不整地であれば、走行中に移動体が上下左右に揺られてしまうため、最高速度の設定を第２速度に増加させることは、操縦者が危険な状態になるおそれがある。そこで、本発明の移動体においては、路面検出部により走行路面の状態を検出し、路面が不整地であると判断した場合には、最高速度の設定を第２速度に変更させないことにより、安全に移動体を走行させることができる。

本発明に係る移動体においては、走行時の上下方向の加速度を検出し、検出値を前記路面検出部へ送る加速度センサをさらに備え、前記路面検出部は、前記所定時間内の前記駆動部の駆動電流値及び／又は前記加速度センサからの前記検出値に基づいて前記路面を前記不整地であると判断すると好適である。

移動体が不整地を走行しているときは一定の速度で走行することは難しいので駆動部の駆動電流は変動する。また、加速度センサは路面の凹凸の状況を直接加速度として検出することができる。従って、路面検出部が、所定時間内の駆動電流値及び／又は加速度センサからの検出値に基づいて路面の状況を判断することにより、路面検出部は、より的確に路面の状態を検出することができるようになる。

本発明に係る移動体においては、前記第１速度から前記第２速度へ変更される際の前記最高速度の変化は、前記第２速度から前記第１速度へ変更される際の前記最高速度の変化よりも緩慢であると好適である。

低速側の第１速度から高速側の第２速度への速度の変化が急峻であると、操縦者によっては驚いてパニックを引き起こし、操縦を誤って事故を起こすおそれがある。従って、第１速度から第２速度への速度変化を第２速度から第１速度への速度変化よりも緩慢にすることにより、操縦者が誤操縦をすることなく、安全に第２速度での走行をすることができる。

本発明に係る移動体の別の特徴構成は、操縦者の操作により走行速度が調節される速度調節具と、前記操縦者の操作により走行方向が調節される走行方向調節具と、走行するための駆動力を発生する駆動部と、走行可能な最高速度の設定を変更する制御部と、を備える移動体であって、前記制御部は、前記速度調節具からの信号に基づいて前記速度調節具の操作量を表す位置を算出する操作検出部と、前記操作検出部からの出力に基づいて走行可能な最高速度として少なくとも低速側の第１速度と高速側の第２速度とを設定可能な最高速度設定部と、を備え、前記制御部において、前記最高速度が前記第１速度に設定された状態で、前記速度調節具の操作可能領域のうち、前記位置が予め設定した速度以上の速度が指示される第１領域に存在し、且つ、前記走行方向調節具で調節される走行方向が所定領域に存在するときに、前記最高速度設定部は、前記第１領域における前記速度調節具及び前記走行方向調節具の少なくとも一方の操作態様に応じて前記最高速度の設定を前記第２速度に変更する点にある。

移動体によっては、走行速度を調節する速度調節具以外に、走行方向を調節する走行方向調節具を備えたものがある。このような移動体の操縦者は移動体の走行中の周囲の環境により、走行速度と走行方向とを独立して制御している。このとき、一定以上の走行速度で、及び／又は、一定の方向に移動体を走行させている状態は、操縦者が高速で走行することの意思表示をしていると考えられる。そこで、本発明に係る移動体においては、一定以上の走行速度で移動体を走行させている状態で、速度調節具及び走行方向調節具の少なくとも一方の操作態様に応じて移動体の走行可能な最高速度を高速側の第２速度に変更することにより、走行環境に応じた最高速度で、安全且つ迅速に移動体を走行させることができる。

本発明に係る移動体においては、前記速度調節具と前記走行方向調節具とが一体化されて、操縦者操作具を構成していると好適である。

移動体によっては、速度調節具と走行方向調節具とが一体化された操縦者操作具を備えたものがある。例えば、車椅子のジョイスティックが挙げられる。このような操縦者操作具においても、走行速度と走行方向とを独立して制御することができるので、操縦者操作具の速度調節具としての操作と走行方向調節具としての操作の少なくとも一方の操作態様に応じて移動体の走行可能な最高速度を高速側の第２速度に変更することにより、走行環境に応じた最高速度で、安全且つ迅速に移動体を走行させることができる。

電動車椅子の構成を表す斜視図である。 肘掛を表す斜視図である。 コントローラの構成を表すブロック図である。 最高速度の設定を変更するときのコントローラによる制御手順を表すフローチャートである。 最高速度の設定を変更するときのコントローラによる制御手順を表すフローチャートである。 最高速度の設定を変更するときのコントローラによる制御手順を表すフローチャートである。 最高速度の設定が変更されるときのジョイスティックの位置の変化を表す模式図である。 最高速度の設定が変更されるときのジョイスティックの位置の変化を表す模式図である。 最高速度の設定が変更されるときのジョイスティックの位置の変化を表す模式図である。 最高速度の設定が変更されるときのジョイスティックの位置の変化を表す模式図である。 最高速度の設定が変更されるときのジョイスティックの位置の変化を表す模式図である。 電動車椅子が整地を走行するときの駆動電流と加速度の変化を表す模式図である。 電動車椅子が不整地を走行するときの駆動電流と加速度の変化を表す模式図である。 自動車の運転座席の前部の状態を表す模式図である。

１．第１実施形態
〔電動車椅子の構成〕
以下、本発明の第１実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示すように電動車椅子（以下、単に「車椅子」と称する）１０は、フレーム１２と、操縦者の座席（以下、単に「座席」と称する）１４と、モータ１６と、車輪１８と、肘掛２０と、ジョイスティック２２と、加速度センサ３０と、コントローラ４０とを備える。電動車椅子１０は移動体の一例、モータ１６は駆動部の一例、ジョイスティック２２は速度調節具、走行方向調節具、操縦者操作具の一例、コントローラ４０は制御部の一例である。

座席１４、モータ１６、加速度センサ３０は、フレーム１２に取り付けられている。車輪１８は、モータ１６によって駆動される。肘掛２０は、座席１４の幅方向（左右方向）の両側にあってフレーム１２に取り付けられている。ジョイスティック２２は、肘掛２０に取り付けられている。コントローラ４０は、肘掛２０に内蔵されている。

図２に示すように、肘掛２０は、水平方向に延在する水平面２０ａと、水平面２０ａの前端から下方に傾斜するように延在する傾斜面２０ｂとを備えている。肘掛２０の側面２０ｃには、モータ１６やコントローラ４０の電源のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ２４と報知解除スイッチ２６が備えらえると共に、車椅子１０に関する各種情報を点灯や点滅等の方法により操縦者に報知する複数のＬＥＤ２８が取り付けられている。肘掛２０は内部が空洞となっており、そこにコントローラ４０が内蔵されている。肘掛２０のフレーム１２に対する取り付け位置は上下方向及び前後方向に調整可能で、操縦者の体格等に応じて好適に設定することができる。

ジョイスティック２２は操縦者によって操作される部材であって、肘掛２０の傾斜面２０ｂに設けられており、上端２２ａが球状に形成されている。ジョイスティック２２は肘掛２０に内蔵されたコントローラ４０と電気的に接続されている。操縦者がジョイスティック２２を傾ける方向及び傾ける角度の操作量を表す位置（以下、単に「ジョイスティック２２の位置」とも称する）で車椅子１０の走行方向及び速度を独立して指示し、それに応じてモータ１６が制御され、車椅子１０が走行する方向及び速度が変化する。ジョイスティック２２がいずれの方向にも傾いていない中立領域にあるときは速度指示値はゼロで車椅子１０は停止し、ジョイスティック２２を傾ける角度が大きくなるにつれて車椅子１０が走行する速度は大きくなる。

加速度センサ３０は、外部から印加された加速度を静電容量素子や圧電素子によって電気信号に変換して出力する素子である。本実施形態においては、車椅子１０の走行中の上下方向の加速度を検出するような方向でフレーム１２に取り付けられている。加速度センサ３０はコントローラ４０と電気的に接続されており、常に車椅子１０の加速度を検出して、加速度に応じた電気信号をコントローラ４０に向けて出力している。

〔コントローラの構成〕
コントローラ４０は、図３に示すように、操作検出部４２、最高速度設定部４４、速度制御部４６、路面検出部４８を備えている。操作検出部４２には常にジョイスティック２２から出力された電気信号が入力されており、その電気信号に基づいてジョイスティック２２の位置を検出すると共に、ジョイスティック２２の位置が所定の位置にあるときには所定時間内のジョイスティック２２の位置の変化量を時間で除した変化速度を算出する。操作検出部４２でジョイスティック２２の位置や変化速度が所定の条件を充足すると、操作検出部４２は、最高速度設定部４４に最高速度の設定値の変更を指示する電気信号を出力する。

最高速度設定部４４は、操作検出部４２からの指示に応じて、走行可能な最高速度を設定する。本実施形態においては、最高速度設定部４４は低速の第１速度、及び、高速の第２速度に設定可能である。本実施形態においては、第１速度は５ｋｍ／ｈ、第２速度は１０ｋｍ／ｈに設定されている。車椅子１０のメインスイッチ２４をＯＮにした起動直後には最高速度は第１速度に設定される。最高速度設定部４４で設定された最高速度の情報は速度制御部４６に出力される。

速度制御部４６は、最高速度設定部４４からの電気信号と共に、操縦者がジョイスティック２２を傾ける方向及び傾ける角度の操作量を表す位置に応じて出力された電気信号が入力される。ジョイスティック２２から入力された電気信号に応じて、モータ１６の回転方向及び回転速度を制御する電気信号を出力する。出力された電気信号は、車椅子１０の走行方向及び走行速度に対応している。出力された電気信号に従い、モータ１６は車輪１８を回転させる。これにより、操縦者は、所望の方向及び速度で車椅子１０を走行させることができる。

ただし、速度制御部４６で出力されるモータ１６の回転速度を制御する信号は、車椅子１０で走行可能な速度が、最高速度設定部４４で設定された最高速度を超えることがないように制御される。例えば、本実施形態において、最高速度設定部４４において最高速度が第１速度（低速）に設定されている場合には、操縦者がジョイスティック２２を最大限前方に傾けたときに、速度制御部４６は車椅子１０が５ｋｍ／ｈで走行する電気信号をモータ１６に向けて出力する。そして、最高速度設定部４４において最高速度が第２速度（高速）に設定されている場合で操縦者がジョイスティック２２を最大限前方に傾けたときには、速度制御部４６は車椅子１０が１０ｋｍ／ｈで走行する電気信号をモータ１６に向けて出力する。従って、最高速度設定部４４で最高速度が第１速度に設定された状態では、車椅子１０は５ｋｍ／ｈを超える速度で走行することはできない。

路面検出部４８は、車椅子１０が走行している路面の状態に応じた電気信号から、当該路面が整地か不整地かを判断する。路面検出部４８には、モータ１６の駆動電流に応じた信号と、加速度センサ３０からの加速度に関する信号とが常に入力されている。路面検出部４８による最高速度の制御については後述する。

〔電動車椅子の制御〕
次に、車椅子１０の走行中における、ジョイスティック２２の操作と、当該操作に応じて最高速度設定部４４が行う第１速度と第２速度の最高速度の設定切り換えについてのコントローラ４０による制御について図４〜図１１を用いて詳細に説明する。図４〜図６は、コントローラ４０が行う制御のフローチャートであり、図７〜図１１は、ジョイスティック２２の操作に伴う位置の変化を表している。

図７〜図１１においては、実線の円が操作可能なジョイスティック２２の範囲を表しており、その円の中心が中立領域である。また、Ｘ印がジョイスティック２２の位置を表す。実線のＸ印はジョイスティック２２の現在位置を表し、破線のＸ印はジョイスティック２２が操作されて現在位置に到達する以前にあった位置、すなわちジョイスティック２２の操作前の位置を表す。これらの図においては、ジョイスティック２２のＸ印の位置が中立領域すなわち円の中心から離れるほど、ジョイスティック２２の傾き角度が大きいことを表しており、操縦者が速い速度で車椅子１０を走行させるよう指示を出していることを表している。

実線の円と同心円で内側にある破線の円は、操作検出部４２で予め設定された車椅子１０の走行速度を表す。実線の円の内側且つ破線の円の外側のリング状の領域が第１領域であり、Ｘ印がこの領域にあるときは、操縦者は予め設定した速度以上の指示を出していることになる。Ｘ印を中心として破線で描かれている小さい円は、ジョイスティック２２の動きを許容する範囲であり、この範囲が第２領域である。第２領域は、操作検出部４２で予め設定されており、ジョイスティック２２を一定の位置に保持しているときの操縦者の手振れの範囲や、減速しないで方向を変えられる程度の緩やかなカーブを走行するときのジョイスティック２２の動く範囲を考慮して設定される。なお、ジョイスティック２２は実線の円の外側に操作することができないため、実際の第２領域は、実線の円と重なり合う領域（ハッチングが施された領域）になる。

（１）最高速度が第１速度に設定されているときの制御
まず最初に、最高速度が第１速度（低速）に設定されているときの、ジョイスティック２２の操作と、当該操作に応じて最高速度設定部４４が行う第２速度（高速）への最高速度の設定変更のフローについて図４、図７を用いて説明する。図４に示すように、メインスイッチ２４をＯＮにした直後は、ジョイスティック２２は中立領域にあり（図７（Ａ）の破線のＸ印）、最高速度設定部４４は最高速度を第１速度に設定している（ステップ４０１、ステップ４０２のＹｅｓ）。操縦者は座席１４に座り、ジョイスティック２２を操作して、車椅子１０を走行させる。この時点では最高速度は第１速度に設定されているので、車椅子１０は最高速度５ｋｍ／ｈで走行することができる。

操縦者がジョイスティック２２を操作して最大限前方に傾けてそこで保持すると、ジョイスティック２２は第１領域にあるので（ステップ４０３のＹｅｓ）、操作検出部４２は、ジョイスティック２２の現在位置（図７（Ａ）の実線のＸ印）を初期位置として設定してその位置を保存すると共に（ステップ４０４）、所定時間の計測を開始する（ステップ４０５）。所定時間は操作検出部４２で予め設定されているが、１０秒〜３０秒程度が望ましい。所定時間が短すぎると走行環境を正確に判断することができず、逆に所定時間が長すぎると操縦者の意思を迅速に反映できていないことになるからである。

所定時間の計測中、図７（Ｂ）に示すように、ジョイスティック２２が第２領域内に存在し続ければ（ステップ４０６のＹｅｓ、ステップ４０７のＹｅｓ）、操作検出部４２は、車椅子１０が走行している周囲の環境はジョイスティック２２の操作が単調で済むような環境であり、例えば屋外の長い直線道路や緩やかなカーブであると考えられる。また、ジョイスティック２２が第１領域にあるということは、操縦者が高速で走行したいという意思の表れであると考えることができる。そこで、このような環境下では、操作検出部４２は、操縦者の意思を反映して車椅子１０の最高速度を増加させても操縦者に危険はないと判断し、最高速度設定部４４に対し最高速度を高速の第２速度に設定するような指示を出力する。以後、ジョイスティック２２の操作が単調で済むような周囲の環境を「単調な走行環境」と称する。

操作検出部４２から最高速度の設定を変更する指示の信号を受信した最高速度設定部４４は、車椅子１０で走行可能な最高速度の設定を第１速度から第２速度に増加させるように変更する（ステップ４０８）。そして、最高速度が第２速度に設定されたことを知らせる信号を速度制御部４６に出力する。

速度制御部４６では、最高速度の設定が第２速度（高速）に変更されたことを知らせる信号を受信すると、ジョイスティック２２を最大限傾けたときの車椅子１０の走行速度を第２速度として、ジョイスティック２２の傾きに応じた速度になるようにモータ１６を制御する。すなわち、ジョイスティック２２が図７（Ａ）に示す初期位置にあるときは、速度制御部４６は、モータ１６に対して第２速度で車椅子１０が走行するように制御する信号を出力する。また、図７（Ｂ）に示すように、ジョイスティック２２の位置が第２領域内にあるものの、初期位置（破線のＸ印）から少し内側にあるときには、速度制御部４６は、ジョイスティック２２の傾きに応じて第２速度よりも少し遅い速度で車椅子１０が走行するようにモータ１６を制御する。このとき、急激に車椅子１０の速度を増加させると操縦者を驚かせるおそれがあるので、徐々に走行速度を増加させるのがよい。具体的には、第１速度から第２速度へ変更される際の速度の変化の度合いは、第２速度から第１速度へ変更される際の速度の変化の度合いよりも緩慢になるように構成されている。これにより、操縦者は安全に第２速度で車椅子１０を走行させることができる。

一方、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）に示すように、所定時間の計測中にジョイスティック２２が第２領域から外に出たときには（ステップ４０６のＮｏ）、操作検出部４２は、所定時間の計測を中止する（ステップ４０９）。さらに、操作検出部４２は、車椅子１０が走行している周囲の環境はジョイスティック２２の複雑な操作が求められる環境であり、例えば屋内、屋外の歩行者用道路、障害物のある道路等が考えられる。操作検出部４２は、このような環境下で車椅子１０の最高速度を増加させることは操縦者にとって危険であると判断し、最高速度設定部４４に対して最高速度の設定を変更する指示を出力しない。以後、ジョイスティック２２の複雑な操作が求められる環境を「複雑な走行環境」と称する。従って、最高速度設定部４４は最高速度の設定を変更することなく、車椅子１０は最高速度が第１速度（低速）に設定されたままで走行する。

ジョイスティック２２が図７（Ｃ）の位置にあるときは、第２領域からは出たものの未だ第１領域内にあるので（ステップ４０３のＹｅｓ）、ジョイスティック２２の動きが再び止まり保持された時点で、操作検出部４２はそのときのジョイスティック２２の位置を新たな初期位置として保存すると共に（ステップ４０４）、新たな所定時間の計測を開始する（ステップ４０５）。

メインスイッチ２４がＯＦＦにされると（ステップ４０２のＮｏ）、車椅子１０の運転が停止されるので（ステップ４１０）、最高速度の設定が第２速度に変更されることなく、フローは終了する。

（２）最高速度が第２速度に設定されているときの制御
次に、最高速度が第２速度（高速）に設定されているときの、ジョイスティック２２の操作と、当該操作に応じて最高速度設定部４４が行う第１速度（低速）への最高速度の設定変更のフローについて、図５、図６、図８〜図１１を用いて説明する。

図５に示すように、操作検出部４２の指示により最高速度設定部４４で車椅子１０の最高速度が第２速度に設定されると、操作検出部４２は、その時点でのジョイスティック２２の現在位置を初期位置として保存し（ステップ５０１）、所定時間の計測を開始する。所定時間は操作検出部４２で予め設定されているが、１秒程度が望ましい。そして操作検出部４２は、所定時間の開始時と終了時にジョイスティック２２の位置を検出し（ステップ５０２）、検出された２つのデータの位置からその間の距離を求め、そこからジョイスティック２２の位置の変化速度を算出する（ステップ５０３）。

次に、操作検出部４２は、算出された変化速度が、（１）第２変化速度以上、（２）第１変化速度以上第２変化速度未満、（３）第１変化速度未満のいずれに該当するのかを判断する（ステップ５０４、ステップ５０５）。第１変化速度と第２変化速度はそれぞれ操作検出部４２において予め決められた速度であり、第１変化速度以上第２変化速度未満の変化速度が、ジョイスティック２２を通常動かす程度の速度となるように設定されている。

変化速度が第２変化速度以上であるときは（ステップ５０４のＮｏ）、ジョイスティック２２を通常動かす速度よりも速い速度で動かしたと言えることから、例えば走行中に障害物を避けようとした可能性がある。このような走行環境下において第２速度（高速）で走行を続けることは操縦者にとって危険である。そこで、操作検出部４２は、変化速度が第２変化速度以上であったときには、その変化後のジョイスティック２２の位置が第２領域内（図８（Ａ））、第２領域外だが第１領域内（図８（Ｂ））、第１領域外（図８（Ｃ））のいずれにあったとしても、車椅子１０の最高速度を低下させるべく、最高速度設定部４４に対し最高速度の設定を第２速度から低速の第１速度に変更するような指示を出力する。操作検出部４２から最高速度の設定を変更する指示の信号を受信した最高速度設定部４４は、最高速度の設定を第２速度から第１速度に変更する（図６のステップ６０８）。そして、最高速度が第１速度に設定されたことを知らせる信号を速度制御部４６に出力する。速度制御部４６は、最高速度が第１速度になるように、モータ１６を制御して車椅子１０の速度を減速させる。このとき、急速に減速させると操縦者が座席１４から飛び出すなどの危険が生じるので、徐々に走行速度を低下させて第２速度まで減速させる。

変化速度が第１変化速度以上第２変化速度未満であるときは（ステップ５０４のＹｅｓ、ステップ５０５のＮｏ）、ジョイスティック２２を通常動かす速度で動かしたと言えることから、操作検出部４２は原則通りに処理する。すなわち、ジョイスティック２２の変化後の位置が第２領域内（図８（Ａ））にある場合には（ステップ５０６のＮｏ）、操作検出部４２は最高速度の設定を変更する指示は出さずに、最高速度は第２速度が維持される。ステップ５０１で設定したジョイスティック２２の初期位置の変更もない。しかし、ジョイスティック２２の変化後の位置が第２領域外にある（図８（Ｂ））、又は第１領域外にある（図８（Ｃ））場合には（ステップ５０６のＹｅｓ）、ジョイスティック２２の操作量が大きくなったことを表している。このような環境下で走行可能な最高速度を第２速度のままに設定していると、操縦者の操作誤り等の内的な理由又は障害物の出現等の外的な理由により、操縦者が車椅子１０を適切に操作できないおそれがある。そこで、このような場合には、操作検出部４２は、最高速度設定部４４に対し最高速度の設定を第２速度から低速の第１速度に変更するような指示を出力する。操作検出部４２から最高速度の設定を変更する指示の信号を受信した最高速度設定部４４は、最高速度の設定を第２速度から第１速度に変更する（図６のステップ６０８）。

変化速度が第１変化速度未満であるときのフローを図６に示す。変化速度が第１変化速度未満であるときは（ステップ５０４のＹｅｓ、ステップ５０５のＹｅｓ）、ジョイスティック２２を通常動かす速度よりもゆっくり動かしたと言えることから、操作検出部４２は、単調な走行環境は変化しておらず、最高速度の設定は第２速度（高速）のままでよいと判断し、最高速度は第２速度が維持される。しかし、単調な走行環境でありながら走行環境は徐々に変化していると判断し、操作検出部４２は、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に示すように、ジョイスティック２２の位置変化に応じて、初期位置を移動させる。これに伴い第２領域も移動する。そして、ジョイスティック２２の動きが停止した時点（図９（Ｄ））で、操作検出部４２はそのときのジョイスティック２２の位置を新たな初期位置として保存すると共に（ステップ６０１）新たな所定時間の計測を開始する。所定時間の開始時と終了時にジョイスティック２２の位置を検出して（ステップ６０２）、ジョイスティック２２の位置の変化速度を算出する（ステップ６０３）。

図９（Ｄ）においては、ジョイスティック２２の位置が第１領域を外れている。このとき、単調な走行環境であるにもかかわらず、ジョイスティック２２が第１領域を外れたという理由から、最高速度の設定を高速の第２速度から低速の第１速度に低下させることは、操縦者の意思を反映していない。従って、ジョイスティック２２の変化速度が第１変化速度未満である場合には、ジョイスティック２２の位置に関係なく最高速度の設定を第２速度に維持することにより、操縦者の意思を適切に反映して車椅子１０を安全かつ迅速に走行させることができる。

操作検出部４２は、上記と同様、算出された変化速度が、（１）第２変化速度以上、（２）第１変化速度以上第２変化速度未満、（３）第１変化速度未満のいずれに該当するのかを判断する（ステップ６０４、ステップ６０５）。

変化速度が第２変化速度以上であるときは（ステップ６０４のＮｏ）、ジョイスティック２２を通常動かす速度よりも速い速度で動かしたと言えることから、操作検出部４２は、その変化後のジョイスティック２２の位置が第２領域内（図１０（Ａ））、第１領域外且つ第２領域外（図１０（Ｂ））、第２領域外だが第１領域内（図１０（Ｃ））のいずれにあったとしても、車椅子１０の最高速度を低下させるべく、最高速度設定部４４に対し最高速度の設定を第２速度から低速の第１速度に変更するような指示を出力する。操作検出部４２から最高速度の設定を変更する指示の信号を受信した最高速度設定部４４は、最高速度の設定を第２速度から第１速度に変更する（ステップ６０８）。

変化速度が第１変化速度以上第２変化速度未満であるときは（ステップ６０４のＹｅｓ、ステップ６０５のＮｏ）、ジョイスティック２２を通常動かす速度で動かしたと言えることから、ジョイスティック２２の変化後の位置が第２領域内（図１０（Ａ））にある場合には（ステップ６０６のＮｏ）、操作検出部４２は最高速度の設定を変更する指示は出さずに、最高速度は第２速度が維持される。ステップ６０１で設定したジョイスティック２２の初期位置の変更もない。しかし、ジョイスティック２２の変化後の位置が第１領域と第２領域の両方から出た（図１０（Ｂ））の場合には（ステップ６０７のＹｅｓ）、操作検出部４２は、最高速度設定部４４に対し最高速度の設定を第２速度から低速の第１速度に変更するような指示を出力する。操作検出部４２から最高速度の設定を変更する指示の信号を受信した最高速度設定部４４は、最高速度の設定を第２速度から第１速度に変更する（ステップ６０８）。

ジョイスティック２２の変化後の位置が第２領域外且つ第１領域内（図１０（Ｃ））の場合には（ステップ６０７のＮｏ）、操作検出部４２は、操縦者が再び速度を上げようする意思表示であると考え、最高速度の設定を変更する指示は出さずに、最高速度は第２速度が維持される。そして、ジョイスティック２２の動きが再び止まった時点で、操作検出部４２はそのときのジョイスティック２２の位置を新たな初期位置として保存すると共に（図５のステップ５０１）、新たな所定時間の計測を開始してジョイスティック２２の位置を検出する（ステップ５０２）。

変化速度が第１変化速度未満であるときは（ステップ６０４のＹｅｓ、ステップ６０５のＹｅｓ）、ジョイスティック２２を通常動かす速度よりもゆっくり動かしたと言えることから、操作検出部４２は単調な走行環境は変化しておらず、最高速度の設定は第２速度（高速）のままでよいと判断し、最高速度は第２速度が維持される。しかし、単調な走行環境でありながら走行環境は徐々に変化していると考え、操作検出部４２は、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に示すように、ジョイスティック２２の位置変化に応じて、初期位置を移動させる。これに伴い、第２領域も移動する。そして、ジョイスティック２２の動きが停止した時点（図１１（Ｂ）、図１１（Ｄ））で、操作検出部４２はそのときのジョイスティック２２の位置を新たな初期位置として保存すると共に（ステップ６０１）新たな所定時間の計測を開始する。所定時間の開始時と終了時にジョイスティック２２の位置を検出して（ステップ６０２）、ジョイスティック２２の変化速度を算出する（ステップ６０３）。

上記の説明で最高速度の設定が第２速度から第１速度に変更された場合には（ステップ６０８）、フローは図４のステップ４０２に戻る。そして、ジョイスティック２２が再び第１領域内で止まった時点で（ステップ４０３のＹｅｓ）、操作検出部４２は、ジョイスティック２２の新たな初期位置を設定してその位置を保存すると共に（ステップ４０４）、所定時間の計測を開始する（ステップ４０５）。

このように、本実施形態においては、コントローラ４０（操作検出部４２）が、ジョイスティック２２の操作態様から車椅子１０の走行環境が単調か複雑かを判断し、それに応じて車椅子１０の走行可能な最高速度の設定を自動的に変更することができる。これにより、操縦者は、特別な操作をすることなく、走行環境に応じた適切な最高速度が設定された状態で車椅子１０を操縦することができるので、安全且つ迅速に車椅子１０で移動することができる。

（３）不整地を走行するときの制御
次に、路面検出部４８による最高速度の制御について図１２、図１３を用いて説明する。前述したように、路面検出部４８には、加速度センサ３０で検出した加速度の信号と、モータ１６の駆動電流に応じた電流の信号とが常に入力されている。そして、路面の状態を判別して、最高速度設定部４４での最高速度の設定を制御する。

車椅子１０の走行中（メインスイッチ２４がＯＮの状態）に、路面検出部４８は、所定時間（図１２、図１３においてはｔ１とｔ２の間、例えば１０秒）において、電流信号の絶対値を積分して算出する電流積分値及び／又は加速度信号の絶対値を積分して算出した加速度積分値が所定の値を超えたか否かを検出している。

電流積分値又は加速度積分値が所定の範囲を超えると、所定時間の経過後に路面検出部４８は車椅子１０が走行している路面が不整地であると判断して路面が不整地である旨の信号を最高速度設定部４４に向けて出力する。電流積分値及び／又は加速度積分値が所定の範囲以内であれば、所定時間の経過後に路面検出部４８は車椅子１０が走行している路面が整地であると判断して路面が整地である旨の信号を最高速度設定部４４に向けて出力する。路面検出部４８は路面状態の判断結果を最高速度設定部４４に出力すると、直ちに次の所定時間の計測を開始し、路面状態の新たな検出を開始する。

最高速度設定部４４は、路面検出部４８からの信号が入力されると、現在設定されている最高速度を確認し、設定された最高速度が第２速度（高速）である場合には、最高速度の設定を第１速度（低速）に変更して、変更された設定値を速度制御部４６に出力する。速度制御部４６は、車椅子１０の最高速度を第１速度に抑えるようにモータ１６を制御する。最高速度設定部４４で設定された最高速度が第１速度である場合には、最高速度の設定値は変更されずにそのまま維持される。

最高速度設定部４４に入力される路面検出部４８からの路面状態が不整地である旨の指示は、操作検出部４２からの最高速度の設定値の変更指示に対して優先される。例えば、最高速度設定部４４が最高速度を第１速度に設定している場合において、操作検出部４２から最高速度の設定を第２速度に変更するような指示が出力されたときに、既に路面検出部４８から路面状態が不整地である旨の指示が出力されていたときには、最高速度設定部４４は路面検出部４８からの指示を優先し、最高速度の設定を第２速度に変更せず、第１速度を維持する。この場合、最高速度設定部４４は操作検出部４２に対して、最高速度の設定が第１速度のままである旨の情報を出力し、これにより、操作検出部４２は、現在設定されている最高速度が指示した速度とは異なっていることを認識する。

本実施形態においては、速度調節具としてジョイスティック２２を用いたがこれに限られるものではない。ジョイスティック２２に代えて、４方向或いは８方向のボタンスイッチ等任意の方法で速度調節を行ってもよい。

本実施形態においては、第１速度は５ｋｍ／ｈ、第２速度は１０ｋｍ／ｈに設定されていたが、これに限られるものではない。例えば、第１速度を２ｋｍ／ｈ、第２速度を５ｋｍ／ｈのように互いの大小関係を維持していれば、それぞれを任意の速度に設定することができる。

本実施形態においては、第１速度から第２速度へ設定を変更するための所定時間を１０秒〜３０秒としたが、これに限られるものではない。走行環境の判断と操縦者の意思を迅速に反映できる時間であればよい。また、変化速度を算出する時間を１秒としたがこれに限られるものではない。ジョイスティック２２の操作を適切に判断できる時間であればよい。

本実施形態においては、最高速度設定部４４で第１速度と第２速度の２種類の最高速度を設定したが、これだけに限られるものではない。３種類以上の最高速度を設定する構成にしてもよい。

本実施形態においては、標準型（椅子型）電動車椅子１０を用いて説明したが、これに限られるものではない。本実施形態に係る制御を、例えば、ハンドル型電動車椅子、搭乗型の移動体（車両、移動ロボット等）に適用してもよい。

２．第２実施形態
以下、本発明の第２実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態においては、移動体は自動車５０である。図１４に示すように、自動車５０はハンドル５２とアクセル５４とを備えている。ハンドル５２は走行方向調節具の一例であり、アクセル５４は速度調節具の一例である。

このような自動車５０においては、ハンドル５２とアクセル５４の操作態様、例えば、一定量以上アクセル５４を踏んだ状態が所定時間以上継続すること、及び、一定方向にハンドル５２を操舵した状態が所定時間以上継続することの少なくとも一方により、最高速度の設定を第１速度から第２速度へ変更するような構成を具備している。これにより、祖運転者（操縦者）の意思を反映させつつ、自動車５０を安全に走行させることができる。

本発明は、移動体に利用することが可能である。

１０ 電動車椅子（移動体）
１６ モータ（駆動部）
２２ ジョイスティック（速度調節具、走行方向調節具、操縦者操作具）
３０ 加速度センサ
４０ コントローラ（制御部）
４２ 操作検出部
４４ 最高速度設定部
４８ 路面検出部
５０ 自動車（移動体）
５２ ハンドル（走行方向調節具）
５４ アクセル（速度調節具）

Claims (11)

1. 操縦者の操作により走行速度が調節される速度調節具と、走行するための駆動力を発生する駆動部と、走行可能な最高速度の設定を変更する制御部と、を備える移動体であって、
   前記制御部は、
   前記速度調節具からの信号に基づいて前記速度調節具の操作量を表す位置を算出する操作検出部と、
   前記操作検出部からの出力に基づいて走行可能な最高速度として少なくとも低速側の第１速度と高速側の第２速度とを設定可能な最高速度設定部と、を備え、
   前記制御部において、前記最高速度が前記第１速度に設定された状態で、前記速度調節具の操作可能領域のうち、前記位置が予め設定した速度以上の速度が指示される第１領域に存在するときに、前記最高速度設定部は、前記第１領域における前記速度調節具の操作態様に応じて前記最高速度の設定を前記第２速度に変更する移動体。
2. 前記最高速度が前記第１速度に設定された状態で前記速度調節具が前記第１領域にあるときにおいて、前記速度調節具の前記第１領域内での前記位置の１つである初期位置に基づいて予め設定された第２領域に前記速度調節具が所定時間に亘って存在するときに、前記操作検出部は前記最高速度を増加させる前記出力を前記最高速度設定部に送り、
   前記最高速度設定部は前記出力に基づいて前記最高速度の設定を前記第２速度に変更する請求項１に記載の移動体。
3. 前記最高速度が前記第２速度に設定された状態で、前記速度調節具の前記位置が変化するときの前記位置の変化速度が第１変化速度以上且つ第２変化速度未満であれば、前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化して前記第１領域又は前記第２領域から外れると、前記操作検出部は直ちに前記最高速度を低くする前記出力を前記最高速度設定部に送り、
   前記最高速度設定部は前記出力に基づいて前記最高速度の設定を前記第２速度から前記第１速度に変更する請求項２に記載の移動体。
4. 前記最高速度が前記第２速度に設定された状態で前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化する場合において、前記速度調節具の前記位置が変化するときの前記位置の変化速度が第１変化速度未満であれば、前記初期位置及び前記第２領域は前記速度調節具の前記位置の変化に応じて移動する請求項２又は３に記載の移動体。
5. 前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化して前記第１領域を外れても、前記最高速度設定部は前記最高速度の設定を前記第２速度に維持する請求項４に記載の移動体。
6. 前記最高速度が前記第２速度に設定された状態で前記速度調節具の前記位置が前記初期位置から変化する場合において、前記速度調節具の前記位置が変化するときの前記位置の変化速度が第２変化速度以上であれば、変化後の前記速度調節具の前記位置に関係なく、前記操作検出部は直ちに前記最高速度を減少させる前記出力を前記最高速度設定部に送り、
   前記最高速度設定部は前記出力に基づいて前記最高速度の設定を前記第２速度から前記第１速度に変更する請求項２〜５のいずれか一項に記載の移動体。
7. 走行する路面の状態を判断する路面検出部をさらに備え、
   前記路面検出部が前記路面を不整地であると判断したときは、前記速度調節具の前記初期位置及び前記操作検出部からの前記出力に関わらず、前記最高速度設定部は前記最高速度の設定を前記第１速度にする請求項２〜６のいずれか一項に記載の移動体。
8. 走行時の上下方向の加速度を検出し、検出値を前記路面検出部へ送る加速度センサをさらに備え、
   前記路面検出部は、前記所定時間内の前記駆動部の駆動電流値及び／又は前記加速度センサからの前記検出値に基づいて前記路面を前記不整地であると判断する請求項７に記載の移動体。
9. 前記第１速度から前記第２速度へ変更される際の前記最高速度の変化は、前記第２速度から前記第１速度へ変更される際の前記最高速度の変化よりも緩慢である請求項３に記載の移動体。
10. 操縦者の操作により走行速度が調節される速度調節具と、前記操縦者の操作により走行方向が調節される走行方向調節具と、走行するための駆動力を発生する駆動部と、走行可能な最高速度の設定を変更する制御部と、を備える移動体であって、
    前記制御部は、
    前記速度調節具からの信号に基づいて前記速度調節具の操作量を表す位置を算出する操作検出部と、
    前記操作検出部からの出力に基づいて走行可能な最高速度として少なくとも低速側の第１速度と高速側の第２速度とを設定可能な最高速度設定部と、を備え、
    前記制御部において、前記最高速度が前記第１速度に設定された状態で、前記速度調節具の操作可能領域のうち、前記位置が予め設定した速度以上の速度が指示される第１領域に存在し、且つ、前記走行方向調節具で調節される走行方向が所定領域に存在するときに、前記最高速度設定部は、前記第１領域における前記速度調節具及び前記走行方向調節具の少なくとも一方の操作態様に応じて前記最高速度の設定を前記第２速度に変更する移動体。
11. 前記速度調節具と前記走行方向調節具とが一体化されて、操縦者操作具を構成している請求項１０に記載の移動体。

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