JP2017012546A - 手押し車 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の移動状態に応じて歩行の安定化及び荷物運搬の容易化を両立可能な手押し車を提供する。【解決手段】制御部５０は、車輪部３０の回転角に基づいて移動距離及び進行方向を算出し、進行方向と傾斜角に応じて、進行方向へのアシスト力を生じさせる駆動トルク又は進行方向と逆方向への制動力を生じさせる制動トルクを車両駆動部３５に発生させる支援制御を実行し、移動距離及び傾斜角に基づいて単位移動距離当たりの傾斜角の角度変化率を算出し、把持部への接触が検出されており、且つ、角度変化率が所定の閾値以下である場合に、支援制御を実行する。【選択図】図５

Description

本発明は手押し車に関し、特に歩行者の歩行を支援するため、車両本体に取り付けられた車輪を車輪駆動部によって駆動可能な手押し車に関する。

近年、ロボット技術を用いて高齢者等の外出や荷物等の運搬をアシストする歩行支援機器についての種々の提案がなされている。これらには、従来のシルバーカーや歩行車にモータやコントローラを組み込んだ構成を有する歩行支援機器が含まれる。例えば、筋力の衰えた高齢者が使用する歩行支援機器では、使用者がハンドブレーキを操作してブレーキを掛けなくても、所定時にコントローラによる制御によって自動的にブレーキが掛るようになっている。このように、歩行支援機器を使用した歩行安定化の実現が期待されている。

特許文献１に記載された歩行補助装置は、前進、後退、旋回を含む被歩行補助者の各移動状態に対して、歩行補助装置の移動特性（速度、抵抗、補助ゲイン、旋回ゲイン）を被歩行補助者の状況に応じて任意独立に設定可能となっている。このため、この歩行補助装置では、被歩行補助者が前進、後退、旋回を行う際に安全な歩行を確保することが可能となっている。

一方、特許文献２に記載されたパワーアシスト付運搬車は、駆動車輪と、この駆動車輪を駆動する駆動部と、使用者が操作するための操作部とが車体に設けられている。更に、この運搬車は、使用者が操作部に加えた外力から推進方向と操舵方向の力をそれぞれ検出する外力検出手段と、推進方向の力と操舵方向の力に応じたトルクを駆動車輪の駆動源に発生させる制御手段とを備えている。

駆動車輪は、左右独立に駆動可能な左右車輪を有し、これらが走行用駆動車輪として機能すると共に、左右車輪が差動的に駆動されることにより操舵用駆動車輪としても機能するようになっている。そして、これら駆動車輪は、外力検出手段によって検出された推進方向の力に応じたアシスト力と、操舵方向の力に応じたアシスト力が生じるように駆動される。

また、特許文献２の運搬車では、走行速度、積載重量、傾斜角度に応じたアシスト力の補正や粘性の付加が行われるようになっている。例えば、この運搬車では、下り坂において、車体が傾斜に沿って下って行こうとする力と釣り合う力がアシスト力として生じるように制御される。

特許第２８９８９６９号 特許第３０３２６９８号

しかしながら、屋外で用いる歩行支援機器においては、歩行の安定化、及び、買い物等における荷物運搬の容易化という２つの機能を両立して発揮できることが必要である。前者は、機器に寄り掛かり機器を支えにしながら移動したいという要望を叶えるものであり、いわゆる制動機能である。一方、後者は、重たい荷物を積載しても軽い力で移動したいという要望を叶えるものであり、いわゆるパワーアシスト機能である。これらの要望又は機能は相反するものであるから、歩行支援機器には、状況に応じてこれらの機能を自動的に切り替えながら歩行支援を行うことが求められる。

例えば、特許文献１に記載の歩行補助装置では、前進、後退、旋回を含む各移動状態に対して、移動特性（速度、抵抗、補助ゲイン、旋回ゲイン）を設定することにより、安全な歩行を確保しようとしている。ところが、同じ移動状態（例えば、前進移動状態）においても、状況に応じて異なる制御（アシスト、制動）が必要になる場合があるため、特許文献１に記載のように移動状態と移動特性が一意に関連付けられた歩行補助装置では、歩行の安定化を欠く状況が生じるおそれがあった。

また、特許文献２に記載のパワーアシスト付運搬車では、駆動輪によるパワーアシストにより運搬車を小さな外力で移動可能であり、駆動輪が左右独立駆動可能であることにより旋回性が向上され、更には、走行速度、積載重量、傾斜角度に応じたアシスト力の補正や粘性の付加により、良好な操作感、微妙なコントロールの容易化、及び高い安全性を達成しようとしている。

しかしながら、歩行支援機器は、特許文献２に記載の運搬車と比べて軽量であり、歩行中に歩行支援機器が意図しない姿勢に変位するおそれがある。例えば、歩行支援機器の前輪が地面から離れて浮いた状態になることが想定される（いわゆる、「ウィリー状態」）。この場合、特許文献２に記載の技術を適用した歩行支援機器においては、機器の傾斜角度に応じてアシスト力が生じるため、このアシスト力により機器が使用者の意図しない走行をして、使用者が転倒してしまうおそれがあった。また、下り坂では、使用者は機器に寄り掛かって機器を支えにしながら歩行しがちであるが、車体が傾斜に沿って下って行こうとする力と釣り合う力が機器に生じるだけでは、機器は使用者がかける力を支え切れないため、使用者が転倒してしまうおそれがあった。更に、重量物を積載する状況や上り坂を前進する状況以外では、運搬車と比べて軽量な歩行支援機器に使用者が作用させる外力は非常に小さくなる。このため、歩行支援機器において、特許文献２に記載の運搬車のように、主に外力によって動作を制御する方式は実現が困難であった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、車両の移動状態に応じて歩行の安定化及び荷物運搬の容易化を両立可能な手押し車を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、車両本体と、車両本体に連結され使用者が歩行時に把持するための把持部と、使用者の歩行に合わせて車両本体を移動させるための車輪部と、電力を供給するバッテリと、車輪部をバッテリの電力により駆動する車輪駆動部と、把持部への使用者による接触を検出する把持センサと、車輪部の回転角を検出する回転角センサと、車両本体の傾斜角を検出する傾斜角センサと、車輪駆動部に作用するトルクを検出するトルクセンサと、車輪駆動部を制御する制御部と、を備えた手押し車であって、制御部は、回転角センサにより検出された車輪部の回転角に基づいて車両本体の移動距離及び進行方向を算出し、車両本体の進行方向と傾斜角に応じて、進行方向へのアシスト力を生じさせる駆動トルク又は進行方向と逆方向への制動力を生じさせる制動トルクを車両駆動部に発生させる支援制御を実行し、更に、制御部は、車両本体の移動距離及び傾斜角に基づいて車両本体の単位移動距離当たりの傾斜角の角度変化率を算出し、把持センサによって把持部への接触が検出されており、且つ、角度変化率が所定の閾値以下である場合に、支援制御を実行する。

このように構成された本発明の手押し車は、回転角センサ及び傾斜角センサを用いて検知した車両本体の進行方向及び傾斜角を検出し、各状況における進行方向と傾斜角との組み合わせに応じて、アシスト力又は制動力を生じるように支援制御を実行するように構成されている。これにより、少なくとも傾斜面を前進して上るとき、傾斜面を前進して下るとき、傾斜面を後退して下るとき、及び傾斜面を後退して上るときに、使用者は、必要なアシスト力又は制動力を得られることが可能となり、歩行の安定化及び荷物運搬の容易化を図ることができる。

また、本発明では、このような状況に応じた支援制御は、使用者が把持部を把持しながら手押し車を用いて歩行し、且つ、車両本体がウィリー状態のように急激に傾いた状態になっていないときに実行されるように構成されている。このため、本発明では、単位移動距離当たりに変化した車両本体の傾斜角の角度変化率を算出し、この角度変化が所定の閾値を超えた場合に、車両本体が急激に傾いたと判定し、正常に傾斜面を進行している状況と区別することができる。これにより、例えば、使用者が路面につまづいて手押し車に寄り掛かった際に前輪が地面から浮いた状態になった場合には、支援制御が実行されないため、手押し車が使用者の意図しない挙動を行うことが防止され、使用者の転倒を防止することができる。

また、本発明では、制御部は、算出した車両本体の進行方向及び傾斜角に基づいて、車両本体が傾斜面を、前進しながら上がるのか、前進しながら下るのか、後退しながら下るのか、後退しながら上るのかを判定すると共に、車両本体の傾斜角に基づいて、手押し車にかかる重力のうち傾斜面に平行な成分を算出し、制御部は、支援制御において、車両本体が傾斜面を前進しながら上る場合には、重力の傾斜面に平行な成分と釣り合う重力補償力を生じさせるように駆動トルクを発生させ、車両本体が傾斜面を前進しながら下る場合には、重力の傾斜面に平行な成分よりも大きな制動力を生じさせるように制動トルクを発生させ、車両本体が傾斜面を後退しながら下る場合には、重力の傾斜面に平行な成分よりも小さな制動力を生じさせるように制動トルクを発生させ、車両本体が傾斜面を後退しながら上る場合には、重力の傾斜面に平行な成分と釣り合う重力補償力を生じさせるように駆動トルクを発生させる。

このように構成された本発明では、傾斜面の前進、後退と、上り、下りの組み合わせに応じて、手押し車に対してかかる重力のうち傾斜面に平行な成分の大きさを考慮して、適切な大きさのアシスト力又は制動力を付与している。例えば、傾斜面を下る際には、使用者の転倒を確実に防止しなければならないため、本発明では、傾斜面を前進しながら下る場合には、使用者に抵抗感を与えるように制動力を大きくし、傾斜面を後退しながら下る場合には、手押し車が使用者に自然と近づいてくるように制動力を小さくするように構成されている。これにより、本発明では、どの状況においても、使用者の歩行の安定化を確実に達成すると共に、荷物運搬の容易性も向上させることができる。

また、本発明では、制御部は、支援制御において、重力補償力を増大又は減少させるように重力補償力を補正する。
このように構成された本発明では、車両本体が傾斜面を前進しながら上る場合や傾斜面を後退しながら上る場合に、車両本体に対して補正されたアシスト力（重力補償力と同じアシスト力、重力補償力よりも大きなアシスト力、又は重力補償力よりも小さいアシスト力）を掛けることができる。これにより、本発明では、使用者の脚力等に応じた適正なアシスト力を付与することが可能となる。

また、本発明では、制御部は、把持センサが把持部への接触を検出しないときには、車輪部の回転角に基づいて算出した車輪部の回転速度が零となるように車輪駆動部に制動トルクを発生させる。
このように構成された本発明では、使用者が把持部から手を離すと、手押し車が自然に停止するため、屋外におけるどのような路面で使用していても、使用者は安心して手を離して種々の動作を行うことが可能となる。

また、本発明では、制御部は、車輪部の回転角に基づいて算出した手押し車の車両速度と、所定の上限速度とを比較し、車両速度が上限速度を超えた場合に、車両速度が上限速度になるように車輪駆動部に制動トルクを発生させる。
このように構成された本発明では、車両速度が予め設定された上限速度を超えた場合には、急激にブレーキを掛けるのではなく、上限速度に戻るように制限トルクが発生される。これにより、使用者は、上限速度を目安に安定した速度で歩行することができる。

また、本発明では、制御部は、車輪部の回転角に基づいて算出した手押し車の車両速度と、所定の制限加速度で増加する目標速度とを比較し、車両速度が目標速度を超えた場合に、車輪駆動部に制動トルクを発生させる。

このように構成された本発明では、使用者が路面につまづいたような状況において、手押し車が急加速したことを検出し、このような検出に基づいてブレーキを掛け、使用者の転倒を防止することが可能である。また、本発明では、加速度センサを用いるのではなく、回転角センサにより検出された回転角に基づいて算出した車両速度と目標速度を比較して、車両加速度が制限加速度を超えたか否かを判定する構成である。このため、検出信号に車両本体の振動等に起因するノイズ成分が混入し易い加速度センサを用いる場合と比べて、判定精度を向上させることができる。

また、本発明では、傾斜角センサは、少なくとも車両本体の前後方向及び横方向における傾斜角を検出し、車輪部は、車輪駆動部によって独立して駆動可能な左車輪及び右車輪を含んでおり、制御部は、車両本体の傾斜角に基づいて車両本体が横方向に傾いた状態であると判定した場合、左車輪及び右車輪を独立して駆動して車両本体が進行方向から横方向に逸れることを抑制するように車輪駆動部を制御する。

このように構成された本発明では、例えば、右下がりの横断勾配を有する傾斜面上を移動する場合、左車輪に対して相対的に右車輪に大きなトルクを与えることにより、手押し車が所望の進路から右方向に逸脱することを防止し、歩行を安定化させることができる。

また、本発明では、車輪部を機械的にロック可能な電子制御式のブレーキシステムを更に備え、ブレーキシステムは、車輪部を機械的にロックした後は、バッテリから電力供給を受けることなく、車輪部を機械的にロックした状態を維持するように構成されており、制御部は、把持センサが把持部への接触を継続して所定時間検出しない場合に、ブレーキシステムにより車輪部をロックするとともに支援制御のトルク発生を休止する。

このように構成された本発明では、例えば、傾斜面上で使用者が把持部から手を離した場合、制動トルクが発生して手押し車が停止状態となった後、ブレーキシステムによって車輪部を機械的にロックすることができる。このため、ブレーキシステムによって車輪部をロックした後は、バッテリ電力を使用して制動トルクにより停止状態に維持する必要がなくなるので、バッテリ電力消費を削減することができると共に、バッテリ電力喪失により傾斜面上で手押し車が動き出してしまうことを防止することができる。

また、本発明では、制御部は、車両本体の傾斜角が所定角度を超える場合に車両本体が転倒していると判定し、車輪部の回転角に基づいて算出した車輪部の回転速度が零となるように車輪駆動部に制動トルクを発生させる。
このように構成された本発明では、手押し車が転倒した場合には、誤って検出されることになる車両本体の進行方向と傾斜角に基づいて支援制御されることが防止され、車輪部の回転を停止させることができる。これにより、誤検出によるバッテリ消費を抑制することが可能である。

また、本発明では、制御部は、バッテリの充電率を検知し、バッテリの充電率が第１の充電閾値以下になると、バッテリの充電率が第１の充電閾値を超えている場合と比べて駆動トルクは低減させるが制動トルクは低減させないように支援制御を実行する。
このように構成された本発明では、バッテリの充電率が低下していくと、アシスト力は低減されるが、制動力は維持される。これにより、使用者は、使用中には安心して手押し車を支えにして歩行することが可能となり、転倒のリスクを低減することができる。

また、本発明では、制御部は、バッテリの充電率を検知し、バッテリの充電率が第２の充電閾値以下になると、車輪部の回転角に基づいて算出した車輪部の回転速度が零となるように車輪駆動部に制動トルクを発生させる。
このように構成された本発明では、バッテリの充電率が低下すると、車輪部の回転が停止される。これにより、バッテリが放電して手押し車の作動が不安定になる前に、手押し車を安全に停止させることができる。

また、本発明では、傾斜角センサは、角速度センサと加速度センサを含み、車両本体の傾斜角は、角速度センサの出力値を積分して得られる角度と加速度センサから得られる傾斜角とに基づいて算出される。
このように構成された本発明では、傾斜角の算出を角速度センサと加速度センサの出力を用いることにより、検出精度を高めることができる。

また、本発明では、制御部は、加速度センサの出力値に変動がないと判定した場合に、角速度センサの零点補正を行う。
このように構成された本発明では、角速度センサの零点補正を手押し車の停止時に行うことにより誤差の蓄積を抑制して検出精度を高めることができる。

また、本発明では、使用者によって把持部へ作用された圧力を検出する力センサを更に備え、制御部は、車両本体の傾斜角に基づいて車両本体の前部が後部よりも上方に位置した状態にあることを判定し、且つ、力センサによる圧力の検出に基づいて把持部に対して車両本体の後方に向く圧力が加わったと判定したときには、車両本体が傾斜面を後退しながら下る場合における支援制御を実行する。
このように構成された本発明では、車両前部が車両後部よりも上方に位置する状態で手押し車が傾斜面上にある状況において、力センサで検出された圧力の向きに応じて、手押し車が前進するのか後退するのかを判定することができる。これにより、例えば、傾斜面上で手押し車が停止している場合に、把持部への圧力の向きに応じて、適切に実施すべき制御を選択することができる。

また、本発明では、使用者によって把持部へ作用された圧力を検出する力センサを更に備え、制御部は、力センサによって検知された圧力を定数倍して算出した付加アシスト力をアシスト力に加算するように支援制御を実行する。
このように構成された本発明では、使用者が把持部に作用させた圧力に応じてアシスト力が増大されるので、荷物運搬をより容易に行うことができる。

また、本発明では、制御部は、車両本体が傾斜面を前進しながら下っている場合には、付加アシスト力の加算を行わない。
このように構成された本発明では、坂道において前進して下る状況では、安全のため付加アシスト力は加算されない。この状況では、使用者が手押し車に寄り掛かる姿勢になって手押し車を支えにすることが多いため、把持部が押圧され易くなる。仮に、このときこの押圧力に起因して付加アシスト力が加算されると、手押し車の速度が上がって使用者から離れてしまうため、使用者は支えを失って転倒するおそれがある。本発明では、坂道において前進して下る状況では、付加アシストの加算をしないことにより、使用者の転倒を防止している。

また、本発明では、把持センサは、把持部の左側部位及び右側部位にそれぞれ使用者による接触を検出する左検出部及び右検出部を備え、制御部は、把持センサが左検出部と右検出部のうちの一方のみで使用者による接触を検出している場合には、車輪部の回転角に基づいて算出した車輪部の回転速度が零となるように車輪駆動部に制動トルクを発生させる。

このように構成された本発明では、使用者が一方の手のみで把持部を把持している場合には、手押し車が停止される。これにより、例えば、買い物中に他方の手を伸ばして商品を選択するような場合に、意図しない圧力が把持部に印加されても手押し車が意図しない挙動をすることがないので、使用者の転倒を防止することができる。

また、本発明では、把持センサは、把持部の左側部位及び右側部位にそれぞれ使用者による接触を検出する左検出部及び右検出部を備え、制御部は、把持センサが左検出部と右検出部のうちの一方のみで使用者による接触を検出している場合には、付加アシスト力の加算を行わない。

このように構成された本発明では、使用者が一方の手のみで把持部を把持している場合には、把持部に圧力が印加されても、付加アシスト力は加算されない。これにより、例えば、買い物中に他方の手を伸ばして商品を選択するような場合に、意図しない圧力が把持部に印加されても手押し車には付加アシスト力がかからず、手押し車が使用者から離れいくことがないので、使用者の転倒を防止することができる。

また、本発明では、制御部は、力センサにより検出された圧力から付加アシスト力を算出する際の倍率、手押し車の上限速度及び制限加速度、車両本体が傾斜面を前進しながら下っている場合に生じさせる制動力の大きさ、把持センサが備える左検出部及び右検出部の一方のみで使用者による接触を検出している場合に車輪部の回転速度が零となるように車輪駆動部に制動トルクを発生させるか付加アシスト力の加算を行わないかの選択、平地移動時に付加される制動力の大きさ、からなるパラメータのうち少なくとも１つを変更可能である。
このように構成された本発明では、使用者が手押し車の移動特性を最適化することが可能となるので、歩行の安定化及び荷物運搬の容易化をより向上させることができる。

また、本発明では、制御部は、自動パラメータ設定モードを備え、制御部は、自動パラメータ設定モードにおいて、手押し車の所定距離の移動により得られた車輪部の回転角を用いて算出された手押し車の車両速度及び車両速度の揺らぎに基づいて、パラメータのうち少なくとも１つを設定する。
このように構成された本発明では、使用者は、試験歩行を行うことにより、実際の歩行状態を反映させてパラメータを自動設定することができる。

また、本発明では、パラメータを設定変更するための設定変更要求信号を無線回線を介して送信する外部装置を更に備え、制御部は、外部装置による設定変更要求信号を受信した時に、少なくとも把持センサが把持部への接触を検出していないか、又は、車両本体の回転角に基づいて手押し車が停止していることを検出している場合に、設定変更要求信号に基づいてパラメータを設定変更する。
このように構成された本発明では、手押し車が使用されていないときに、外部装置を用いてリモート操作により、手押し車のパラメータの設定変更を行うことができる。本発明では、手押し車の使用中におけるパラメータ変更により、使用者が転倒したり、姿勢のバランスを崩したりすることを防止するため、把持部への非接触及び／又は手押し車の停止をパラメータの設定変更の条件としている。

本発明によれば、車両の移動状態に応じて歩行の安定化及び荷物運搬の容易化を両立可能な手押し車を提供することができる。

本発明の実施形態による手押し車の斜視図である。 本発明の実施形態による手押し車の電気ブロック図である。 本発明の実施形態による手押し車のアシストモード及び制動モードの説明図である。 本発明の実施形態によるハンドルバーへの圧力とアシスト力との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による手押し車の斜面移動における制御の説明図である。 本発明の実施形態による下り坂前進走行時の傾斜角と補正係数の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による手押し車が横断勾配斜面移動における制御の説明図である。 本発明の実施形態による横断勾配傾斜角とトルク補正係数の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による手押し車の転倒防止機能の説明図である。 本発明の実施形態による手押し車の車両速度と目標速度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施形態によるバッテリ充電率とトルク低減補正係数の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態による手押し車の自動パラメータ設定モードの説明図である。

先ず、図１を参照して、本発明の一実施形態の手押し車の構成を説明する。
本実施形態の手押し車１は、使用者（高齢者等）の歩行を支援する車両であり、車両本体１０と、ハンドルバー（把持部）２０と、車輪部３０と、操作パネル４０とを備えている。歩行者は、ハンドルバー２０を両手で把持した状態でハンドルバー２０を押しながら手押し車１を前進させることができ、また、ハンドルバー２０を引きながら後退させることができる。このとき、歩行者は、状況及び設定に応じて適切な歩行支援（即ち、アシスト力又は制動力）を手押し車１から受けることにより、快適に歩行することが可能である。

車両本体１０は、ベース部材１１と、その後部位置から上方に立ち上がるように延びる支柱１２とを備えている。支柱１２は、使用者の背丈に合わせて伸縮自在に構成されている。また、ベース部材１１には、荷物カゴ１３、ブレーキシステム１４、バッテリ収容容器１５が設けられている。

ハンドルバー２０は、支柱１２の上端から横方向に延びるように配置されている。ハンドルバー２０の両端部には、使用者が歩行中に把持するグリップ部２２，２４が設けられている。
操作パネル４０は、ハンドルバー２０の中央部に配置されている。操作パネル４０には複数の押しボタンやインジケータが設けられており、使用者は、操作パネル４０を用いて各種のパラメータを設定したり、作動状況を確認したりすることが可能である。

車輪部３０は、一対の前輪である従動輪（自在輪）３１と一対の後輪である駆動輪３３を備えており、これら従動輪３１及び駆動輪３３は、車両本体１０のベース部材１１に取り付けられている。駆動輪３３は右駆動輪３３ａと左駆動輪３３ｂとを備えており、これらは独立して駆動されるように構成されている。

次に、図２を参照して、本実施形態の手押し車１の電気的構成について説明する。
手押し車１は、制御部５０と、制御部５０に接続された駆動機構及び各種センサを備えている。
制御部５０は、制御基板により実現されており、各種センサから検出信号を受け取り、これら検出信号及び設定されたパラメータ等に基づいて駆動機構を制御するように構成されている。

車輪駆動部３５は、２つの電気モータ及び駆動回路を含んで構成されており、バッテリ５６から電力供給され、駆動輪３３を駆動する。車輪駆動部３５は、右駆動輪３３ａを回転駆動する駆動ユニット３５ａと、左駆動輪３３ｂを回転駆動する駆動ユニット３５ｂとを備えており、右駆動輪３３ａと左駆動輪３３ｂをそれぞれ独立に駆動する。また、車輪駆動部３５は、前進方向（図１のＡ方向）及び後退方向（図１のＢ方向）に手押し車１を走行させることが可能であり、このため、電気モータは、正逆両方向に回転可能である。

制御部５０は、メモリ５７に記憶されたルックアップテーブルに基づいて、要求されるアシスト力及び制動力から目標トルクを算出することができる。そして、制御部５０は、トルクセンサ５５からのトルク検出信号をモニターしながら、車輪駆動部３５の２つの電気モータに独立に駆動電流を供給することにより、目標トルクが達成されるように支援制御を行う。

手押し車１の進行方向にアシスト力を手押し車１に提供する場合の目標トルクは駆動トルクであり、手押し車１の進行方向と逆方向に制動力を手押し車１に提供する場合の目標トルクは制動トルクである。本実施形態では、電気モータに供給する駆動電流を制御することにより、所望の大きさ及び向きの駆動トルク及び制動トルクを発生させることが可能である。

把持センサ５１は、ハンドルバー２０への使用者による接触を検出する。把持センサ５１は、右把持センサ５１ａと左把持センサ５１ｂを含み、これらはハンドルバー２０のグリップ部２２，２４内にそれぞれ埋め込まれている。右把持センサ５１ａ及び左把持センサ５１ｂは、使用者がグリップ部２２，２４を握っているか否かを検出する接触センサであり、各々のセンサが接触検出信号を制御部５０へ出力する。このような接触センサとして、静電容量変化の検出する非接触式の近接センサを用いることが好ましいが、圧力検出に基づいた圧力感知式のセンサ等を用いることもできる。

制御部５０は、右把持センサ５１ａ及び左把持センサ５１ｂからそれぞれ受ける接触検出信号をモニターしており、これらの接触検出信号に基づいて、使用者が両方のグリップ部２２，２４を把持している状態、一方のみのグリップ部を把持している状態、いずれのグリップ部も把持していない状態を判定する。この判定により、制御部５０は、両方のグリップ部２２，２４が把持されていると判定した場合に、以下に述べる支援制御を実行するが、少なくとも１つのグリップ部２２，２４が把持されていないと判定した場合には、支援制御を実行しない。

力センサ５２は、ハンドルバー２０と支柱１２との結合部分に取り付けられており、使用者がハンドルバー２０へ作用させた圧力（ハンドル力）を検出する。力センサ５２は、ハンドル力の大きさ及び向きを検出し、力検出信号を制御部５０へ出力する。具体的には、力センサ５２は、複数位置に配置された複数の圧力センサからなるため、制御部５０は、各圧力センサからの力検出信号に基づいて、ハンドルバー２０に全体として作用された力の大きさ及び向きを検出することができる。

傾斜角センサ５３は、車両本体１０の水平状態に対する傾き（傾斜角）を検出し、傾斜角検出信号を制御部５０へ出力する。傾斜角センサ５３は、車両本体１０の傾斜角を少なくとも２軸で検出する。具体的には、傾斜角センサ５３は、少なくとも車両本体１０の車両前後方向及び横方向（幅方向）における各傾斜角を検出する。

傾斜角センサ５３は、角速度センサと加速度センサを含んで構成されている。車両本体１０が静止状態であれば、加速度センサの３軸の出力から重力方向を検出し、これを元に車両本体１０の傾斜角を算出することが可能である。しかしながら、車両本体１０が移動状態であると、特に加減速中においては、加速度センサは重力加速度に加えて車両本体１０の加減速に伴う慣性力を受けるため、加速度センサのみから算出される傾斜角は誤差を含んでしまう。このため、本実施形態では、傾斜角センサ５３は、角速度センサの出力値を積分して得られる角度と、加速度センサから得られる傾斜角とに基づいて、車両本体１０の傾斜角を算出するように構成されている。また、制御部５０は、加速度センサの出力値に変動がほとんどないと判定したときに、角速度センサの零点補正を行う。

回転角センサ５４は、車輪部３０の回転角を検出し、回転角検出信号を制御部５０へ出力する。具体的には、回転角センサ５４は、駆動ユニット３５ａ，３５ｂの各出力軸の回転角をそれぞれ検出するように取り付けられている。回転角センサ５４は、例えば、車輪駆動部３５の電気モータに内蔵されたホールＩＣ、ロータリエンコーダ等により構成することができる。制御部５０は、回転角検出信号に基づいて、右駆動輪３３ａと左駆動輪３３ｂのそれぞれの回転角から回転速度及び回転方向を算出し、更に、手押し車１の車両速度，進行方向及び移動距離を算出する。

トルクセンサ５５は、車輪駆動部３５が生じるトルクを検出し、トルク検出信号を制御部５０へ出力する。トルクセンサ５５は、車輪駆動部３５の電気モータの駆動電流を検出しており、シャント抵抗及び増幅回路を含んでいる。車輪駆動部３５の電気モータの駆動電流は、車輪駆動部３５に作用するトルクに相当する。制御部５０は、トルク検出信号に基づいて、目標トルク（駆動トルク、制動トルク）が達成されるように支援制御を行うことができる。

バッテリ５６は、バッテリ収容容器１５内に収納されており、制御部５０，車輪駆動部３５等に電力を供給する。バッテリ５６は、例えば、リチウムイオン電池のような充電式電池である。
メモリ５７は、制御部５０による制御に必要な各種データ及びプログラムを記憶する記憶装置である。このデータには、使用者によって設定可能なパラメータを含むパラメータ設定データや各種ルックアップテーブルが含まれる。

通信部５７は、外部装置６０と通信するためのインターフェースユニットであり、アンテナ等を含む。
外部装置６０は、使用者が無線回線を介してパラメータを変更するためのリモートコントローラである。外部装置６０は、各種の無線通信端末により構成することができる。使用者は、外部装置６０を介してパラメータを設定変更するための設定変更要求信号を無線送信し、制御部５０は、この設定変更要求信号に基づいて、メモリ５７内のパラメータを変更する。

ブレーキシステム１４は、車輪部３０の機械的なロック及び解除が可能な電子制御式のブレーキ装置である。ブレーキシステム１４は、制動部材と、この制動部材をロック位置と解除位置との間で変位させるための電動アクチュエータを備えている。ブレーキシステム１４は、制御部５０からブレーキロック信号を受け取ると、制動部材をロック位置に変位させることにより車輪部３０を固定状態に保持し、制御部５０からブレーキ解除信号を受け取ると、制動部材を解除位置に変位させることにより車輪部３０を解放状態にする。したがって、ブレーキシステム１４は、制動部材を変位させるために電動アクチュエータを作動させるときにのみバッテリ電力を消費し、制動部材をロック位置及び解除位置に維持している間はバッテリ電力を消費しないように構成されている。なお、本実施形態では、使用者は、手動レバーや操作パネル４０の操作により、ブレーキシステム１４をロック状態から解放状態に、及び、解放状態からロック状態にすることが可能である。

次に、本実施形態の手押し車１の作用について説明する。
先ず、図３及び図４を参照して、本実施形態の手押し車１のアシストモード及び制動モードの概略について説明する。
使用者は、操作部４０又は外部装置６０を用いたパラメータ設定により、アシストモード又は制動モードを選択することが可能となっている。アシストモードは、使用者の歩行をアシストするように、手押し車１に進行方向へのアシスト力Ｆ_Aが付与されるモードである。アシストモードにより、使用者は、小さな力で荷物を運搬することができる。一方、制動モードは、使用者に対して所定の抵抗力を与えるように、手押し車１に制動力Ｆ_Bが付与されるモードである。制動モードでは、使用者は、手押し車１に寄り掛かりながら、手押し車１を支えにして歩行することにより、安定して歩行することができる。

アシストモードでは、使用者がハンドルバー２０に圧力Ｆ_H（ハンドル力）を作用させた場合に、ハンドル力Ｆ_Hの大きさ及び方向に応じて、手押し車１にアシスト力Ｆ_A（仮想質量調整力Ｆ_P）が付与されるように、手押し車１を前進方向又は後退方向に移動させる駆動トルクが車輪駆動部３５に発生する。仮想質量調整力Ｆ_Pは、手押し車１に荷物が積載されて重量が増加した場合であっても、小さな力で手押し車１を移動可能とするために付加される力である。仮想質量調整力Ｆ_Pは、ハンドル力Ｆ_Hの関数として与えられる。例えば、制御部５０は、ハンドル力Ｆ_Hに調整係数ｋ_P（例えば、ｋ_P＝１．５）を乗じて仮想質量調整力Ｆ_Pを算出し、この仮想質量調整力Ｆ_Pが付与されるように、車輪駆動部３５に駆動トルクを発生させる（Ｆ_P＝ｋ_P×Ｆ_H）。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、それぞれアシストモード選択時に手押し車１を前進，後退させている状況を示している。

図４は、ハンドル力Ｆ_Hと仮想質量調整力Ｆ_Pの関係を示すグラフである。この例では、ハンドル力Ｆ_Hが所定の最大値（ｆ₁，−ｆ₁）に達するまでは、車両前方へのハンドル力Ｆ_Hが大きいほど、車両前方への仮想質量調整力Ｆ_Pが大きくなり、逆に、車両後方へのハンドル力Ｆ_Hが大きいほど、車両後方への仮想質量調整力Ｆ_P（絶対値）が大きくなるようになっている。なお、プラス方向は車両前方を意味し、マイナス方向は車両後方を意味する。

本実施形態では、使用者は、ハンドル力Ｆ_Hに対する仮想質量調整力Ｆ_Pの増幅率（倍率）である調整係数ｋ_P（即ち、図４のグラフの傾きの大きさ）をパラメータ（「アシスト比率」）として設定変更することができる。例えば、アシスト比率は、「高」（例えば、ｋ_P＝１．８）、「中」（例えば、ｋ_P＝１．５）、「低」（例えば、ｋ_P＝１．２）、「アシストなし」（ｋ_P＝１．０）から選択可能とすることができる。

なお、図４では、ハンドル力Ｆ_Hが所定の範囲（−ｆ₁≦Ｆ_H≦ｆ₁）を超えると、仮想質量調整力Ｆ_Pは最大値Ｆｍａｘ又は最小値Ｆｍｉｎ（＝−Ｆｍａｘ）に制限される。また、図４に限定されることなく、小さな力の範囲（−ｆ₂〜＋ｆ₂）に不感帯を設けて所定の絶対値以上のハンドル力Ｆ_Hでアシスト力が生じるようにしてもよい。

図３（Ａ）に示すように、平地において、使用者が手押し車１を押して前進しているとき、力センサ５２は、車両前方へのハンドル力Ｆ_Hを示す力検出信号を出力する。制御部５０は、この力検出信号を受けて、検出されたハンドル力Ｆ_Hの大きさ及び向き（車両前方）を検出し、ハンドル力Ｆ_Hに応じた仮想質量調整力Ｆ_Pを手押し車１に付加するように、車輪駆動部３５に駆動トルクを発生させる。これにより、手押し車１には、車両前方へのアシスト力Ｆ_A（＝Ｆ_P）が生じる。

また、図３（Ｂ）に示すように、平地において、使用者が手押し車１を引いて後退しているとき、力センサ５２は、車両後方へのハンドル力Ｆ_Hを示す力検出信号を出力する。制御部５０は、この力検出信号を受けて、検出されたハンドル力Ｆ_Hの大きさ及び向き（車両後方）を検出し、ハンドル力Ｆ_Hに応じた仮想質量調整力Ｆ_Pを手押し車１に付加するように、車輪駆動部３５で駆動トルクを発生させる。これにより、手押し車１には、車両後方へのアシスト力Ｆ_A（＝Ｆ_P）が生じる。

このように、アシストモードでは、ハンドルバー２０を進行方向に押す（又は引く）ことにより、使用者によるハンドル力Ｆ_Hに応じたアシスト力Ｆ_A（＝Ｆ_P）が手押し車１に付与されるので、使用者は手押し車１を小さなハンドル力Ｆ_Hで移動させながら、歩行することができる。

また、制動モードでは、使用者がハンドル力Ｆ_Hを作用させて手押し車１を進行する際に、使用者に所定の制動力Ｆ_Bを与える制動トルクが車輪駆動部３５に発生する。なお、本実施形態では、制動モードは、平地及び下り坂での前進時のみで有効となっている。
図３（Ｃ）に示すように、制動モード選択時に、平地において、使用者が手押し車１を押して前進しているとき、制御部５０は、パラメータ設定により選択された平地設定制動力Ｆ_D1が制動力Ｆ_Bとして発生するように車輪駆動部３５を駆動する。これにより、手押し車１には所定の抵抗感が生じ、使用者は、所定の制動力Ｆ_Bを受けながら手押し車１を支えにして歩行することができる。なお、制動モードでは、力センサ５２の出力は無効にされる。即ち、制動モードでは、ハンドル力Ｆ_Hに基づく仮想質量調整力Ｆ_Pは生じない。

なお、制動モードでは、所定の抵抗力（平地設定制動力Ｆ_D1）に打ち勝つだけの力で手押し車１を押さなければ、手押し車１は移動しない。即ち、使用者が所定の抵抗力よりも小さなハンドル力Ｆ_Hでハンドルバー２０を押している間は、制御部５０は、車両速度が零になるように、車輪駆動部３５に発生させる制動トルクを制御する（零速度制御）。即ち、零速度制御では、制御部５０は、回転角検出信号に基づいて算出される車輪部３０の回転速度が零となるように、フィードバック制御により、車輪駆動部３５に制動トルクを発生させる。したがって、ハンドル力Ｆ_Hが小さいと、使用者が押すハンドル力Ｆ_Hと同じ大きさで逆向きの制動力が生じる。しかしながら、制動力は平地設定制動力Ｆ_D1で制限される。即ち、使用者が押すハンドル力Ｆ_Hが、所定の抵抗力（Ｆ_D1）よりも大きくなっても、車輪駆動部３５に発生する制動トルクは平地設定制動力Ｆ_D1を生じるように維持されるため、使用者は、所定の抵抗力（Ｆ_D1）を感じながら、手押し車１を進行方向（車両前方）へ移動させることができる。

次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の手押し車１の斜面移動制御の概略について説明する。
制御部５０は、傾斜角センサ５３から受けた傾斜角検出信号に基づいて、車両本体１０の車両前後方向における傾斜角を検出する。これにより、制御部５０は、手押し車１が傾斜角θの傾斜面上に位置すると判定する。また、制御部５０は、回転角センサ５４から受けた回転角検出信号に基づいて、手押し車１の進行方向（即ち、前進又は後退）を判定する。

制御部５０は、判定した進行方向及び傾斜角に応じて、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）のいずれの状況にあるのかを判定し、各状況に適したアシストトルク又は制動トルクを発生させる支援制御を実行する。即ち、図５（Ａ）は、使用者が手押し車１を前進させながら傾斜面（傾斜角θ）を上っている状況を示しており、図５（Ｂ）は、使用者が手押し車１を前進させながら傾斜面を下っている状況を示しており、図５（Ｃ）は、使用者が手押し車１を後退させながら傾斜面を下っている状況を示しており、図５（Ｄ）は、使用者が手押し車１を後退させながら傾斜面を上っている状況を示している。

いずれの状況においても、手押し車１には、重力にしたがって、傾斜面に沿って下向きに重力起因力Ｆ_G（＝Ｍｇ・ｓｉｎθ）がかかる。ここで、Ｍは手押し車１の重量、ｇは重力加速度、θは傾斜面の傾斜角である。
なお、手押し車１の重量は、荷物を積載したときには増加するので、この重量増加分を補正するように構成してもよい。例えば、手押し車１に重量センサを設けて、手押し車１の重量に荷物の検出重量を付加した補正重量を、手押し車１の重量としてもよいし、付加すべき荷物重量を操作パネル４０から入力可能としてもよい。

図５（Ａ）においては、制御部５０は、進行方向に重力起因力Ｆ_Gと釣り合うだけの重力補償力Ｆ_C（＝−Ｆ_G）をアシスト力Ｆ_Aとして手押し車１に付与するように、車輪駆動部３５に駆動トルクを発生させる支援制御を行う。重力起因力Ｆ_Gと重力補償力Ｆ_Cは、同じ大きさで逆向きのベクトル量である。

また、上述のアシストモードが選択されている場合には、使用者がハンドルバー２０を押すことによって、力センサ５２が検出したハンドル力Ｆ_Hの大きさに応じた仮想質量調整力Ｆ_Pが付加アシスト力としてアシスト力Ｆ_Aに付加される（Ｆ_A＝Ｆ_C＋Ｆ_P）。これにより、使用者は、傾斜面を上っているにもかかわらず、平地（θ＝０°）と同様に、手押し車１を小さなハンドル力Ｆ_Hで移動させながら、歩行することができる。

また、アシスト力Ｆ_Aを算出する際に、重力補償力Ｆ_Cを用いるのではなく補正値を用いてもよい。例えば、制御部５０は、重力補償力Ｆ_Cに予め設定した補正力（正の値、零値、又は負の値）を付加することにより、重力補償力Ｆ_Cを補正することができる。これにより、仮想質量調整力Ｆ_Pを除いて、重力補償力Ｆ_Cよりも小さなアシスト力、重力補償力Ｆ_Cと同一のアシスト力、重力補償力Ｆ_Cよりも大きなアシスト力を手押し車１に付与することができる。このように構成することにより、使用者の脚力等の状況に応じて手押し車１の使い勝手や安全性を向上させることが可能となる。

また、図５（Ｂ）においては、制御部５０は、重力起因力Ｆ_Gと釣り合う重力補償力Ｆ_Cよりも大きな制動力Ｆ_Bを付与するように、車輪駆動部３５に制動トルクを発生させる支援制御を行う。制動力Ｆ_Bは、重力補償力Ｆ_Cに下り坂設定制動力Ｆ_D2が加算された力である（Ｆ_B＝Ｆ_C＋Ｆ_D2）。下り坂設定制動力Ｆ_D2は、パラメータ設定により選択される値であり、例えば５０Ｎである。

このように構成することにより、本実施形態では、使用者が傾斜面を下る際にハンドルバー２０に寄り掛かっても、使用者は所定の抵抗力である下り坂設定制動力Ｆ_D2によって支えられる。仮に制動力Ｆ_Bが下り坂設定制動力Ｆ_D2を含まない場合、使用者がハンドルバー２０に寄り掛かると、その分だけ手押し車１は下方へ押される。この状況では、使用者が後に残され、手押し車１だけが使用者よりも先行して走行することになるため、使用者が転倒してしまうおそれがある。したがって、本実施形態では、このような下り坂での使用者の転倒を防止するため、制動力Ｆ_Bは、重力補償力Ｆ_Cではなく、重力補償力Ｆ_Cに下り坂設定制動力Ｆ_D2が加算された値に設定されている。

なお、本実施形態では、安全を考慮し、アシストモードが選択されている場合であっても、下り坂を下る際には、力センサ５２の出力は無効にされ、ハンドル力Ｆ_Hに応じたアシスト力（仮想質量調整力Ｆ_P）の付与は行われないように構成されている。

なお、本実施形態では、制動モード選択時に下り坂を下る際には、下り坂設定制動力Ｆ_D2と平地設定制動力Ｆ_D1のうち大きい方が選択される。即ち、下り坂設定制動力Ｆ_D2が平地設定制動力Ｆ_D1と同じか又は大きい場合（Ｆ_D2≧Ｆ_D1）、下り坂設定制動力Ｆ_D2が重力補償力Ｆ_Cに加算されて制動力Ｆ_Bが算出されるが、下り坂設定制動力Ｆ_D2よりも平地設定制動力Ｆ_D1の方が大きい場合（Ｆ_D2＜Ｆ_D1）、下り坂設定制動力Ｆ_D2に替えて平地設定制動力Ｆ_D1が重力補償力Ｆ_Cに加算されて制動力Ｆ_Bが算出される。

また、制御部５０は、ハンドル力Ｆ_Hが傾斜面に沿って下向きであると判定した場合に、平地における制動モードと同様に、使用者が押圧するハンドル力Ｆ_Hが下り坂設定制動力Ｆ_D2（Ｆ_D2＜Ｆ_D1の場合はＦ_D1）と同じか又は小さいときには、手押し車１を斜面上に停止させるため、車両速度が零となるように零速度制御を実行する。そして、ハンドル力Ｆ_Hが下り坂設定制動力Ｆ_D2（Ｆ_D2＜Ｆ_D1の場合はＦ_D1）よりも大きいときは、使用者は、制動力Ｆ_B（Ｆ_C＋Ｆ_D2、又は、Ｆ_C＋Ｆ_D1）による抵抗力を受けながら、手押し車１を押し進めることができる。

また、アシストモード選択時には、小さな傾斜角θ（例えば、０°≦θ＜６°）の傾斜面の場合、平地（θ＝０°）との間で制御を滑らかに移行するため、以下のように下り坂設定制動力Ｆ_D2の補正が行われる。即ち、図６の実線で示すように、傾斜角θに応じて下り坂設定制動力Ｆ_D2に制動力補正係数ｋ₁が乗じられる。図６の例では、制動力補正係数ｋ₁は傾斜角θが６°〜２°の範囲で１．０〜０．２に線形的に減少する。これにより、傾斜角θが小さくなるほど、重力補償力Ｆ_Cに加算される抵抗力（ｋ₁×Ｆ_D2）の値が小さくなる（Ｆ_B＝Ｆ_C＋ｋ₁×Ｆ_D2）。

また、傾斜角θが２°〜０°の範囲は、ほとんど平地とみなせることができるので、本実施形態では、下り坂設定制動力Ｆ_D2と仮想質量調整力Ｆ_Pの加重平均値が重力補償力Ｆ_Cに加算される。これにより、この傾斜角範囲では、傾斜面を下る場合としては例外的に、ハンドル力Ｆ_Hに応じてアシスト力が生じ得る。具体的には、傾斜角θが２°〜０°の範囲において、下り坂設定制動力Ｆ_D2の補正係数ｋ₁は０．２〜０．０に線形的に減少し、一方、仮想質量調整力Ｆ_Pに乗じられるアシスト補正係数ｋ₂（図６の破線）は、０．０〜１．０に線形的に増加する。したがって、この傾斜角範囲では、制動力Ｆ_B＝Ｆ_C＋ｋ₁×Ｆ_D2−ｋ₂×Ｆ_Pとなる。なお、負の制動力Ｆ_Bは、アシスト力を意味する。これにより、平地と小さな傾斜角θの緩い傾斜面とが連続する路面を歩行する際に、使用者は、違和感を感じることなくアシスト力及び制動力を感じながら歩行することが可能となる。

また、図５（Ｃ）においては、制御部５０は、重力起因力Ｆ_Gと釣り合う重力補償力Ｆ_Cよりも小さな制動力Ｆ_Bを付与するように、車輪駆動部３５に制動トルクを発生させる支援制御を行う。制動力Ｆ_Bは、重力補償力Ｆ_Cに下り坂制動係数ｋ_D（０＜ｋ_D＜１）を乗算して算出される。下り坂制動係数ｋ_Dは、パラメータ設定により選択される値であり、例えばｋ_D＝２／３である。

制動力Ｆ_Bを重力補償力Ｆ_Cと同じか又はそれ以上に設定すると、使用者が転倒するおそれがある。即ち、このような設定では、手押し車１が傾斜面上で停止し易くなるので、使用者がハンドル力Ｆ_Hでハンドルバー２０を引っ張ると、後輪を支点として手押し車１が回転してしまい、このため支えを失った使用者が転倒するおそれがある。したがって、本実施形態では、使用者が小さなハンドル力Ｆ_Hでハンドルバー２０を引けば、手押し車１が自然と傾斜面を下ってくるように、制動力Ｆ_Bを重力補償力Ｆ_Cよりも小さく設定している。

なお、本実施形態では、アシストモードが選択されている場合であっても、下り坂を後退する際には、力センサ５２の出力は無効にされ、ハンドル力Ｆ_Hに応じたアシスト力（仮想質量調整力Ｆ_P）の付与は行われないように構成されている。

また、図５（Ｄ）においては、制御部５０は、進行方向に重力起因力Ｆ_Gと釣り合うだけの重力補償力Ｆ_Cをアシスト力Ｆ_Aとして手押し車１に付与するように、車輪駆動部３５に駆動トルクを発生させる支援制御を行う。
また、アシストモードが選択されている場合には、使用者がハンドルバー２０を引くことによって、力センサ５２が検出したハンドル力Ｆ_Hの大きさに応じた仮想質量調整力Ｆ_Pがアシスト力Ｆ_Aに付加される（Ｆ_A＝Ｆ_C＋Ｆ_P）。これにより、使用者は、傾斜面を上っているにもかかわらず、平地と同様に、手押し車１を小さなハンドル力Ｆ_Hで移動させながら、歩行することができる。

また、図５（Ａ）の場合と同様に、アシスト力Ｆ_Aを算出する際に、重力補償力Ｆ_Cを補正した値を用いてもよく、この場合、仮想質量調整力Ｆ_Pを除いて、重力補償力Ｆ_Cよりも小さなアシスト力、重力補償力Ｆ_Cと同一のアシスト力、重力補償力Ｆ_Cよりも大きなアシスト力を手押し車１に付与することができる。

なお、図５（Ａ）及び図５（Ｃ）のように傾斜面上に手押し車１が存在する場合、制御部５０は、傾斜角センサ５３から受ける傾斜角検出信号に基づいて、車両前部が車両後部よりも上方に位置した後傾状態にあると判定する。さらに、この状態で、使用者がハンドルバー２０にハンドル力Ｆ_Hを加えていれば、制御部５０は、力センサ５２から受ける力検出信号に基づいて、ハンドル力Ｆ_Hの方向を判定する。この判定に基づいて、制御部５０は、ハンドル力Ｆ_Hが車両前方に向いている場合は、図５（Ａ）を参照して説明したようなアシスト力Ｆ_Aを生じさせ、ハンドル力Ｆ_Hが車両後方に向いている場合は、図５（Ｃ）を参照して説明したような制動力Ｆ_Bを生じさせるように支援制御を行う。したがって、手押し車１が停止した状態でハンドル力Ｆ_Hを付与した場合に、制御部５０は、図５（Ａ）又は図５（Ｃ）により示した支援制御に適切に移行することができる。

また、図５（Ｂ）及び図５（Ｄ）のように傾斜面上に手押し車１が存在する場合、制御部５０は、傾斜角センサ５３から受ける傾斜角検出信号に基づいて、車両前部が車両後部よりも下方に位置した前傾状態にあると判定する。さらに、この状態で、使用者がハンドルバー２０にハンドル力Ｆ_Hを加えていれば、制御部５０は、力センサ５２から受ける力検出信号に基づいて、ハンドル力Ｆ_Hの方向を判定する。この判定に基づいて、制御部５０は、ハンドル力Ｆ_Hが車両前方に向いている場合は、図５（Ｂ）を参照して説明したような制動力Ｆ_Bを生じさせ、ハンドル力Ｆ_Hが車両後方に向いている場合は、図５（Ｄ）を参照して説明したようなアシスト力Ｆ_Aを生じさせるように支援制御を行う。したがって、手押し車１が停止した状態でハンドル力Ｆ_Hを付与した場合に、制御部５０は、図５（Ｂ）又は図５（Ｄ）に示した支援制御に適切に移行することができる。

次に、図７及び図８を参照して、本実施形態の手押し車１が横断勾配を有する路面を移動する場合の進路逸脱抑制制御について説明する。
図７は、手押し車１が横方向に傾斜した横断勾配を有する路面（傾斜角φ）を移動している状態を示している。このとき、手押し車１は、路面の高い方から低い方へ向けて横方向に力Ｆ_Lを受ける。本実施形態では、このような横断勾配に起因する横方向の力Ｆ_Lによって路面の低い方向へ意図せずに進路が逸れてしまうことを抑制するため、進路逸脱抑制制御が実行される。

進路逸脱抑制制御において、制御部５０は、傾斜角センサ５３から受けた傾斜角検出信号に基づいて、横方向の傾斜角φを検出し、傾斜角φに基づいて路面の下側に位置する駆動輪を駆動する駆動ユニットを選択する。そして、制御部５０は、選択した駆動ユニットによって発生すべき目標トルクを、図８に示すトルク補正係数ｋ_Tにより補正する。具体的には、制御部５０は、傾斜角φが零として算出された目標トルク（駆動トルク，制動トルク）に、トルク補正係数ｋ_Tを乗じて、補正トルクを算出する。図８の例では、トルク補正係数ｋ_Tは、傾斜角φの大きさ（絶対値）に応じて線形的又は非線形的に変化するように設定されており、傾斜角φが０°の場合、ｋ_T＝１．０であり、傾斜角φが大きくなるほどトルク補正係数ｋ_Tは大きくなる。

これにより、制御部５０は、左右の駆動ユニット３５ａ，３５ｂの一方に対しては通常の目標トルク（傾斜角φ＝０°）を達成するように駆動し、他方に対しては補正トルクを達成するように駆動する。このように、左右の駆動ユニットは、傾斜角φに応じて異なるトルクを発生するように独立して制御される。進路逸脱抑制制御により、路面の下側に位置する駆動輪により大きなトルク（駆動トルク，制動トルク）が生じる。このような進路逸脱抑制制御により、本実施形態では、横断勾配を有する路面を進行時に、手押し車１が傾斜面下側に向けて片流れすることが抑制され、使用者が意図した進行方向に手押し車１を移動させることができる。

次に、図９を参照して、本実施形態の手押し車１の転倒防止制御について説明する。
上述のように、本実施形態では、図５（Ａ）に示す状況では、手押し車１にアシスト力が付加されるように構成されている。しかしながら、図９に示すように、使用者がハンドルバー２０に寄り掛かった際に、駆動輪３３が接地したまま従動輪３１が地面から浮いて、手押し車１が駆動輪３３を支点として後側に回転してしまうおそれがある（「ウィリー状態」）。

この状態は、車両本体１０が傾斜しており、且つ、駆動輪３３が前進方向に回転するため、図５（Ａ）のように傾斜面を前進ながら上っている状況と区別がつかない。このため、手押し車１にはアシスト力が付加されることになる。しかしながら、図９の状態でアシスト力が付加されると、手押し車１は前進して使用者から離れていくため、ハンドルバー２０に寄り掛かっていた使用者は転倒してしまうおそれがある。

本実施形態では、このような意図しないアシスト力の発生を防止するため、転倒防止制御が実行される。即ち、本実施形態では、制御部５０は、回転角検出信号に基づいて算出した車両本体１０の移動距離と、傾斜角検出信号に基づいて算出した車両前後方向における車両本体１０の傾斜角とから、単位移動距離当たりの傾斜角の角度変化率を算出する。

制御部５０は、この角度変化率が所定の閾値（例えば、０．７５°／ｃｍ）以下の場合は、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を参照して説明したように、車両本体１０の進行方向及び傾斜角に応じてアシスト力及び制動力を付与する支援制御を行う。しかしながら、制御部５０は、角度変化率が所定の閾値を超えた場合（ウィリー状態検出）は、上述の支援制御を実行しない。具体的には、所定の閾値を超えたと判定された時点の直前の傾斜角に基づく重力補償力Ｆ_Cがアシスト力として維持され、且つ、アシストモード選択時であっても、ハンドル力Ｆ_Hに基づく仮想質量調整力Ｆ_Pの付加機能は無効にされる。

これにより、本実施形態では、手押し車１がウィリー状態になった場合には、ウィリー状態検出前の重力補償分のみを継続して発生させるように車輪駆動部３５が制御されることにより、手押し車１が意図せずに前方へ走行することが防止されるため、使用者の転倒を防止することが可能となる。

また、本実施形態では、転倒防止制御が実行された後、使用者が所定の解除スイッチ（図示せず）を操作するか、回転角検出信号に基づいて駆動輪３３が所定距離（例えば、１ｍ）だけ移動したことが検出された場合に、転倒防止制御が解除され、通常の支援制御に復帰するように構成されている。

なお、本実施形態における転倒防止制御を以下のように改変してもよい。即ち、ウィリー状態が検出された場合、車輪部３０の回転速度が零となるように制動トルクを発生させる零速度制御が実行されるように構成してもよい。このように構成することにより、本実施形態では、ウィリー状態検出時には駆動輪３３が停止状態に維持されることにより、使用者はハンドルバー２０を支えにすることができるので、使用者の転倒を防止することが可能となる。

また、本実施形態において、アシスト力の発生を無効にするためのスイッチを付加してもよい。例えば、段差を超えようとして前輪を持ち上げる場合に、使用者は、スイッチを予め操作しておくことにより、傾斜面を前進して上る場合に付加されるアシスト力を一時的に無効にすることができる。これにより、転倒やバランスを崩すおそれを低減することが可能となる。

次に、図１０を参照して、本実施形態の手押し車１の速度超過抑制制御及び加速度超過抑制制御について説明する。
図１０は、回転検出信号から算出された手押し車１の車両速度ｖａ（実線）の時間変化と、目標速度ｖｔ（一点鎖線）の時間変化を示している。制御部５０は、回転角検出信号に基づいて手押し車１が停止状態（時刻ｔ０〜ｔ１）から前進状態へ移行したことを検出すると（時刻ｔ１）、目標速度ｖｔを所定の下限速度ｖｍｉｎから制限加速度ａで時間の経過と共に増加する（時刻ｔ１〜ｔ２）。なお、下限速度ｖｍｉｎは誤判定防止のための安全マージンである。また、車両速度ｖａは、駆動輪３３ａ，３３ｂの回転速度からそれぞれ算出した車両速度の平均値である。

制御部５０は、車両速度ｖａと目標速度ｖｔを比較し、車両速度ｖａが目標速度ｖｔ以下であれば、目標速度ｖｔの増加を継続する。しかし、車両速度ｖａが目標速度ｖｔを超えると（時刻ｔ２）、制御部５０は、車両速度ｖａの実加速度が制限加速度ａを上回っている加速度超過状態と判定する。制御部５０は、加速度超過状態の発生を判定すると、目標速度ｖｔを所定の負の加速度ｂで時間と共に急減させ、減少しつつある目標速度ｖｔと車両速度ｖａとの速度差に応じた制動トルクを発生させるように車輪駆動部３５を制御する（時刻ｔ２〜ｔ３）。このような加速度超過抑制制御により、車両速度ｖａは、目標速度ｖｔまで減速される（時刻ｔ３）。例えば、使用者がつまずいたような場合に加速度超過が生じるので、本実施形態では、加速度超過が生じた場合には手押し車１を減速させることにより使用者を支えて、使用者の転倒を防止することができる。

車両速度ｖａが目標速度ｖｔ以下になると、制御部５０は、再び目標速度ｖｔを制限加速度ａで増加させる（時刻ｔ３〜ｔ４）。目標速度ｖｔが所定の上限速度ｖｍａｘ（例えば、６ｋｍ／ｈ）に達すると（時刻ｔ４）、制御部５０は、目標速度ｖｔの増加を停止し、上限速度ｖｍａｘに維持する（時刻ｔ４〜ｔ５）。また、車両速度ｖａが上限速度ｖｍａｘである目標速度ｖｔを超えると（時刻ｔ５）、制御部５０は、速度超過状態と判定する。制御部５０は、速度超過状態の発生を判定すると、加速度超過状態の発生の判定後の処理と同様に、目標速度ｖｔを加速度ｂで減少させ、所定の制動トルクを発生させる（時刻ｔ５〜ｔ６）。そして、車両速度ｖａが目標速度ｖｔまで減速されると（時刻ｔ６）、制御部５０は、再び目標速度ｖｔを制限加速度ａで増加させ（時刻ｔ６〜ｔ７）、目標速度ｖｔを上限速度ｖｍａｘに到達させる（時刻ｔ７）。

このような速度超過抑制制御により、車両速度ｖａは、上限速度ｖｍａｘ付近に維持される。例えば、使用者が設定された上限速度ｖｍａｘを超えて歩行しようとする場合に、速度超過抑制制御により車両速度ｖａが上限速度ｖａｍｘに収束されるので、使用者は安定した速度で歩行することが容易になる。

このように本実施形態では、上限速度ｖｍａｘ及び制限加速度ａを設定することにより、手押し車１が不用意に急発進したり、速度超過したりすることを抑制することができる。また、路面を低速移動することを前提とした車両においては、検出信号に車両本体１０の振動等に起因するノイズ成分が混入し易い加速度センサにより検出した加速度を制限加速度のような閾値と比較することによって加速度超過状態を検出すると、検出精度が低下してしまう。しかしながら、本実施形態では、制限加速度ａで増加する目標速度ｖｔと回転角検出信号に基づく車両速度ｖａとを比較して、加速度超過状態を判定しているので、加速度超過状態の検出精度を向上させることができる。
なお、本実施形態では、手押し車１の前進時には、速度超過抑制制御及び加速度超過抑制が実行されるが、後退時には、速度超過抑制制御のみが実行される。

次に、本実施形態における把持センサ５１の作用について説明する。
本実施形態では、制御部５０は、右把持センサ５１ａ及び左把持センサ５１ｂから受ける接触検出信号をモニターしており、接触検出信号に基づいて両方のグリップ部２２，２４が把持されていると判定している場合に、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を参照して説明した支援制御を実行するように構成されている。

一方、本実施形態では、制御部５０は、両方のグリップ部２２，２４が把持されていないと判定した場合には、車輪部３０の回転速度が零となるように制動トルクを発生させる零速度制御を実行する。これにより、本実施形態の手押し車１では、使用者がハンドルバー２０から両手を離したときには、手押し車１を自動的に減速させた後、停止状態に維持することができる。

更に、制御部５０は、両方のグリップ部２２，２４が把持されていない状態が所定時間（例えば、３分）継続したと判定すると、ブレーキシステム１４にブレーキロック信号を出力して、車輪部３０をロック状態に保持すると共に、零速度制御を終了し車輪駆動部３５によるトルク発生を休止する。即ち、本実施形態の手押し車１では、使用者がハンドルバー２０から両手を離して所定時間が経過すると、ブレーキシステム１４により車輪部３０を自動的にロックすることができる。本実施形態では、ブレーキシステム１４は、上述のように、ロック状態と解放状態との切り替え時にのみ電力消費されるため、ロック状態に維持されている間にバッテリ５６の電力は消費されない。

本実施形態では、例えば、使用者が坂道で手押し車１のハンドルバー２０から手を離しても、手押し車１は坂道で停止した状態に維持される。このとき、車輪駆動部３５にはトルクが発生しており、このため電気モータに励磁電流が供給され続ける。したがって、手押し車１が坂道に放置されると、バッテリ５６の残量が減少していき、遂にはトルクを維持することができなくなる。しかしながら、本実施形態では、上述のように、所定時間後にブレーキシステム１４が自動的に車輪部３０をロックし、零速度制御が終了されるため、手押し車１を放置状態にしている間のバッテリ５６の不必要な電力消費を防止することができる。

また、本実施形態では、グリップ部２２，２４のうち片方のみが把持されていると検知された場合の制御について、使用者は複数の設定の中から選択することができる。例えば、使用者は、零速度制御モードか仮想質量調整無効モードを選択することができる。

零速度制御モードでは、制御部５０は、右把持センサ５１ａ又は左把持センサ５１ｂの一方のみの接触を検知すると、車輪部３０の回転速度が零となるように制動トルクを発生させる零速度制御を実行する。例えば、買い物中に一方の手でハンドルバー２０を握りながら、他方の手で商品に手を伸ばすような状況では、意図せずに圧力がハンドルバー２０にかかり、手押し車１が移動してしまうおそれがある。本実施形態では、零速度制御モードにより、このような意図しない移動を防止することが可能である。

また、仮想質量調整無効モードでは、制御部５０は、右把持センサ５１ａ又は左把持センサ５１ｂの一方のみの接触を検知すると、アシストモード選択時において、ハンドル力Ｆ_Hにより作用すべき仮想質量調整力Ｆ_Pによるアシストを無効にする。このモードにおいては、ハンドルバー２０を握っている一方の手に意図せずに圧力がかかったとしても、仮想質量調整力Ｆ_Pによるアシストが行われない。このため、本実施形態では、仮想質量調整無効モードにより、手押し車１が意図せずに走行してしまうことを防止することが可能である。

次に、本実施形態における車輪停止制御について説明する。
本実施形態では、制御部５０は、傾斜角検出信号に基づいて検出された車両本体１０の前後方向及び横方向の傾斜角（θ，φ）をモニターしており、傾斜角が所定の転倒判定角度（例えば、６０°）を超えると、手押し車１が転倒したと判定する。そして、手押し車１が転倒したと判定されると、制御部５０は、上述の零速度制御により、車輪部３０の回転を停止させる。これにより、転倒後又は転倒状態で保管中に車輪駆動部３５が駆動し続け、バッテリ５６が不必要に消費されることを防止することができる。

次に、図１１を参照して、本実施形態の手押し車１における低充電率制御について説明する。
本実施形態の手押し車１は、バッテリ５６によって駆動されるため、使用時間の経過と共にバッテリ５６の充電率（ＳＯＣ）は満充電状態から低下していく。本実施形態では、このようなバッテリ５６の充電率の低下に伴って十分な歩行支援を提供することができなくなることを防止するため、低充電率制御を実行するように構成されている。

低充電率制御において、制御部５０は、常時、バッテリ５６の充電率を検出装置（図示せず）を用いて検出する。制御部５０は、充電率が第１の充電閾値Ｃ_th1を超えているか否かを判定する。制御部５０は、充電率が第１の充電閾値Ｃ_th1を超えていれば通常の支援制御を実行するが、充電率が第１の充電閾値Ｃ_th1以下になると、駆動トルク低減制御を実行する。

駆動トルク低減制御では、制御部５０は、車輪駆動部３５で出力すべきトルクがアシスト力を発生させる駆動トルクであるのか、制動力を発生させる制動トルクであるのかを判定する。制御部５０は、出力すべきトルクが制動トルクである場合は、目標トルクを変更しないが、出力すべきトルクが駆動トルクである場合は、目標トルクをトルク低減補正係数ｋ_Cで補正する。

図１１は、充電率とトルク低減補正係数ｋ_Cとの関係を示すグラフである。トルク低減補正係数ｋ_Cは、充電率に応じて０＜ｋ_C＜１の範囲で設定されており、図１１の例では、充電率が１００％から第１の充電閾値Ｃ_th1まではトルク低減補正係数ｋ_Cは１であるが（ｋ_C＝１）、充電率が第１の充電閾値Ｃ_th1から第２の充電閾値Ｃ_th2（０＜Ｃ_th2＜Ｃ_th1）にかけて線形的に低下するように設定されている。充電率が第２の充電閾値Ｃ_th2になったとき、トルク低減補正係数ｋ_Cは、例えば０．７となる。

したがって、充電率が第１の充電閾値Ｃ_th1から第２の充電閾値Ｃ_th2の間に低減した場合は、制動トルク（したがって制動力）は満充充電時又は充電率が第１の充電閾値Ｃ_th1以上のときと同様の値に維持されるが、駆動トルク（したがってアシスト力）は満充電時又は充電率が第１の充電閾値Ｃ_th1以上のときにおける値よりも低減される。

手押し車１に要求される制動力は、使用中における使用者の転倒を防止するために安全面の重要度が高い。このため、本実施形態では、充電率の低下時であっても、制動力を維持している。一方、アシスト力は、制動力と比べて安全面の重要度は低い。このため、本実施形態では、充電率の低下時には、アシスト力を低下させることによりバッテリ５６の放電量を抑制しており、これにより、手押し車１の使用可能時間（バッテリ５６による駆動可能時間）を延長することが可能となる。

また、制御部５０は、充電率が第２の充電閾値Ｃ_th2以下であるか否かを判定する。制御部５０は、充電率が第２の充電閾値Ｃ_th2以下になると、上述の零速度制御を実行し、制動トルクを発生させて、車輪部３０の回転速度を零に保持する。これにより、本実施形態では、バッテリ５６の充電率が０（％）近くまで低下して手押し車１が制御不能となることを防止することができる。特に、傾斜面を歩行中に手押し車１が制御不能又は自動シャットダウンしてしまうと、使用者が転倒するおそれがあるので、本実施形態では、手押し車１が正常作動できなくなる前に強制的に停止状態とするように構成されている。更に、本実施形態において、車輪部の回転速度が零になって所定時間経過後に、手押し車１の電気系統が自動的にシャットダウンされるか、ブレーキシステム１４により車輪部３０がロック状態にされるように構成してもよい。

次に、本実施形態の手押し車１におけるパラメータ設定について説明する。
本実施形態では、使用者は、操作パネル４０及び外部装置６０を用いて、各種パラメータを設定することが可能である。設定可能なパラメータには、アシストモードと制動モードの選択、アシストモードのアシスト比率（ハンドル力Ｆ_Hに対する図４のグラフの傾き。即ち、調整係数ｋ_P。）、制動モードにおける制動力（平地設定制動力Ｆ_D1）、下り坂における制動力（下り坂設定制動力Ｆ_D2）、下り坂後退時における制動力（下り坂制動係数ｋ_D）、手押し車１の上限速度ｖｍａｘ及び制限加速度ａ、左右の把持センサの一方のみで接触検出されている場合における零速度制御モードと仮想質量調整無効モードの選択が含まれる。

使用者が操作パネル４０を操作してパラメータ設定を実行すると、操作パネル４０から設定変更要求信号が制御部５０へ出力され、制御部５０は、設定変更要求信号に基づいて、メモリ５７に記憶されたパラメータ設定データを更新する。

また、使用者が外部装置６０を用いてパラメータ設定を実行すると、外部装置６０から無線回線を通じて設定変更要求信号が送信し、制御部５０は、通信部５７を介して設定変更要求信号を受信し、設定変更要求信号を受信した際に、手押し車１が歩行支援のために使用されているか否かを判定する。そして、歩行支援のために使用されていないと判定した場合、制御部５０は、受信した設定変更要求信号に基づいて、パラメータ設定データを更新する。このように構成することにより、本実施形態では、手押し車１の使用中に第３者がパラメータを変更することによって手押し車１の挙動に変化が生じて、使用者が転倒してしまうことを防止することができる。

手押し車１が使用中か否かの判定として、例えば、制御部５０は、接触検出信号に基づいて接触が検出されているか否か、及び／又は、回転角検出信号に基づいて車輪部３０の回転が停止しているか否かを検出する。そして、接触が検出されていないか、車輪部３０の回転が停止しているか、又は、接触が検出されず且つ車輪部３０の回転が停止している場合に、制御部５０は、手押し車１が歩行支援のために使用されていないと判定する。

次に、図１２を参照して、本実施形態の手押し車１における自動パラメータ設定モードについて説明する。
本実施形態の手押し車１には、所定のパラメータを自動設定するための自動パラメータ設定モードが組み込まれている。使用者は、操作パネル４０を操作して自動設定モードを実行することができる。自動設定モードでは、使用者が手押し車１を押しながら所定の距離（例えば、１０ｍ）を試験歩行することにより、その際に検出された車両速度及び車両速度の揺らぎに基づいて、所定のパラメータが自動設定される。

時刻ｔ０に自動パラメータ設定モードが開始されると、制御部５０は、回転角検出信号に基づいて、所定移動距離Ｌ毎に（例えば、Ｌ＝５０ｃｍ）、通過時間を記録する。図１２の例では、１０ｍを移動する間に２０区間分の通過時刻ｔ１〜ｔ２０が記録されている。そして、制御部５０は、通過時刻ｔ０〜ｔ２０を元に、各区間の平均速度ｖ１〜ｖ２０（Ｌ／（ｔｎ−ｔ_n-1）、ｎ＝１〜２０）、各区間を移動するのに要した所要時間ｐ１〜ｐ２０（ｔｎ−ｔ_n-1、ｎ＝１〜２０）、各区間について当該区間と前区間の所要時間の時間差（絶対値）ｄ３〜ｄ２０（｜ｐ_n−ｐ_n-1｜、ｎ＝３〜２０）、各区間についての時間差の合計値ｄ_total（ｄ３〜ｄ２０の合計）を算出する。なお、発進時の歩行不安定な区間（〜区間２）については、時間差は算出されない。

車両速度の揺らぎの程度が小さいほど、合計値ｄ_totalが小さくなり、しっかりとした足どりで歩行しているとみなすことができる。したがって、制御部５０は、メモリ５７に記憶されたパラメータ設定テーブル（合計値ｄ_totalに対する推奨アシスト比率を関係付けるテーブル）にしたがって、合計値ｄ_totalの大きさに応じてアシストモードにおけるアシスト比率を設定する。具体的には、合計値ｄ_totalが小さいほど（歩行が安定）、大きなアシスト比率が設定され、合計値ｄ_totalが大きいほど（歩行が不安定）、小さなアシスト比率が設定される。

また、制御部５０は、区間平均速度ｖ１〜ｖ２０のうち４番目に大きい区間平均速度を選択し、この速度に所定の速度増分（例えば、０．５ｋｍ／ｈ）を加算した速度値を上限速度ｖｍａｘに設定する。また、制御部５０は、パラメータ設定テーブル（上限速度に対する推奨制限加速度を関係付けるテーブル）にしたがって、設定した上限速度ｖｍａｘに対応する制限加速度ａを設定する。

更に、制御部５０は、パラメータ設定テーブル（上限速度に対する推奨平地設定制動力及び推奨下り坂設定制動力を関係付けるテーブル）にしたがって、設定した上限速度ｖｍａｘに対応する平地設定制動力Ｆ_D1及び下り坂設定制動力Ｆ_D2を設定する。
このように、本実施形態では、試験歩行時の車両速度及び車両速度の揺らぎに基づいて、使用者の実際の使用状態を反映させて種々のパラメータを自動設定することができる。

なお、上記実施形態では、本発明の一実施形態として手押し車を記載したが、これに限らず、本発明は、自立歩行を支援する歩行車、高齢者の歩行を補助すると共に荷物を積載可能なシルバーカー、ベビーカーのような手押し車タイプの車両全般に適用可能である。

１ 手押し車
１０ 車両本体
２０ ハンドルバー（把持部）
３０ 車輪部
３３ 駆動輪
３３ａ 右駆動輪
３３ｂ 左駆動輪
３５ 車輪駆動部
３５ａ，３５ｂ 駆動ユニット
４０ 操作パネル
５０ 制御部
Ｆ_A アシスト力
Ｆ_B 制動力
Ｆ_C 重力補償力
Ｆ_D1 平地設定制動力
Ｆ_D2 下り坂設定制動力
Ｆ_G 重力起因力
Ｆ_H ハンドル力
Ｆ_P 仮想質量調整力

Claims (21)

1. 車両本体と、
   前記車両本体に連結され使用者が歩行時に把持するための把持部と、
   使用者の歩行に合わせて前記車両本体を移動させるための車輪部と、
   電力を供給するバッテリと、
   前記車輪部を前記バッテリの電力により駆動する車輪駆動部と、
   前記把持部への使用者による接触を検出する把持センサと、
   前記車輪部の回転角を検出する回転角センサと、
   前記車両本体の傾斜角を検出する傾斜角センサと、
   前記車輪駆動部に作用するトルクを検出するトルクセンサと、
   前記車輪駆動部を制御する制御部と、を備えた手押し車であって、
   前記制御部は、前記回転角センサにより検出された前記車輪部の回転角に基づいて前記車両本体の移動距離及び進行方向を算出し、前記車両本体の進行方向と傾斜角に応じて、前記進行方向へのアシスト力を生じさせる駆動トルク又は前記進行方向と逆方向への制動力を生じさせる制動トルクを前記車両駆動部に発生させる支援制御を実行し、
   更に、前記制御部は、前記車両本体の移動距離及び傾斜角に基づいて前記車両本体の単位移動距離当たりの前記傾斜角の角度変化率を算出し、
   前記把持センサによって前記把持部への接触が検出されており、且つ、前記角度変化率が所定の閾値以下である場合に、前記支援制御を実行する、ことを特徴とする手押し車。
2. 前記制御部は、算出した前記車両本体の進行方向及び傾斜角に基づいて、前記車両本体が傾斜面を、前進しながら上がるのか、前進しながら下るのか、後退しながら下るのか、後退しながら上るのかを判定すると共に、前記車両本体の傾斜角に基づいて、前記手押し車にかかる重力のうち前記傾斜面に平行な成分を算出し、
   前記制御部は、前記支援制御において、
   前記車両本体が傾斜面を前進しながら上る場合には、前記重力の傾斜面に平行な成分と釣り合う重力補償力を生じさせるように駆動トルクを発生させ、
   前記車両本体が傾斜面を前進しながら下る場合には、前記重力の傾斜面に平行な成分よりも大きな制動力を生じさせるように制動トルクを発生させ、
   前記車両本体が傾斜面を後退しながら下る場合には、前記重力の傾斜面に平行な成分よりも小さな制動力を生じさせるように制動トルクを発生させ、
   前記車両本体が傾斜面を後退しながら上る場合には、前記重力の傾斜面に平行な成分と釣り合う重力補償力を生じさせるように駆動トルクを発生させる、ことを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
3. 前記制御部は、前記支援制御において、前記重力補償力を増大又は減少させるように前記重力補償力を補正することを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
4. 前記制御部は、前記把持センサが前記把持部への接触を検出しないときには、前記車輪部の回転角に基づいて算出した前記車輪部の回転速度が零となるように前記車輪駆動部に制動トルクを発生させることを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
5. 前記制御部は、前記車輪部の回転角に基づいて算出した前記手押し車の車両速度と、所定の上限速度とを比較し、前記車両速度が前記上限速度を超えた場合に、前記車両速度が前記上限速度になるように前記車輪駆動部に制動トルクを発生させることを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
6. 前記制御部は、前記車輪部の回転角に基づいて算出した前記手押し車の車両速度と、所定の制限加速度で増加する目標速度とを比較し、前記車両速度が前記目標速度を超えた場合に、前記車輪駆動部に制動トルクを発生させることを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
7. 前記傾斜角センサは、少なくとも前記車両本体の前後方向及び横方向における傾斜角を検出し、
   前記車輪部は、前記車輪駆動部によって独立して駆動可能な左車輪及び右車輪を含んでおり、
   前記制御部は、前記車両本体の傾斜角に基づいて前記車両本体が横方向に傾いた状態であると判定した場合、前記左車輪及び前記右車輪を独立して駆動して前記車両本体が進行方向から横方向に逸れることを抑制するように前記車輪駆動部を制御することを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
8. 前記車輪部を機械的にロック可能な電子制御式のブレーキシステムを更に備え、
   前記ブレーキシステムは、前記車輪部を機械的にロックした後は、前記バッテリから電力供給を受けることなく、前記車輪部を機械的にロックした状態を維持するように構成されており、
   前記制御部は、前記把持センサが前記把持部への接触を継続して所定時間検出しない場合に、前記ブレーキシステムにより前記車輪部をロックするとともに前記支援制御のトルク発生を休止することを特徴とする請求項４に記載の手押し車。
9. 前記制御部は、前記車両本体の傾斜角が所定角度を超える場合に前記車両本体が転倒していると判定し、前記車輪部の回転角に基づいて算出した前記車輪部の回転速度が零となるように前記車輪駆動部に制動トルクを発生させることを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
10. 前記制御部は、前記バッテリの充電率を検知し、前記バッテリの充電率が第１の充電閾値以下になると、前記バッテリの充電率が前記第１の充電閾値を超えている場合と比べて駆動トルクは低減させるが制動トルクは低減させないように前記支援制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
11. 前記制御部は、前記バッテリの充電率を検知し、前記バッテリの充電率が第２の充電閾値以下になると、前記車輪部の回転角に基づいて算出した前記車輪部の回転速度が零となるように前記車輪駆動部に制動トルクを発生させることを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
12. 前記傾斜角センサは、角速度センサと加速度センサを含み、
    前記車両本体の傾斜角は、前記角速度センサの出力値を積分して得られる角度と前記加速度センサから得られる傾斜角とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の手押し車。
13. 前記制御部は、前記加速度センサの出力値に変動がないと判定した場合に、前記角速度センサの零点補正を行うことを特徴とする請求項１２に記載の手押し車。
14. 使用者によって前記把持部へ作用された圧力を検出する力センサを更に備え、
    前記制御部は、前記車両本体の傾斜角に基づいて前記車両本体の前部が後部よりも上方に位置した状態にあることを判定し、且つ、前記力センサによる圧力の検出に基づいて前記把持部に対して前記車両本体の後方に向く圧力が加わったと判定したときには、前記車両本体が傾斜面を後退しながら下る場合における前記支援制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の手押し車。
15. 使用者によって前記把持部へ作用された圧力を検出する力センサを更に備え、
    前記制御部は、前記力センサによって検知された圧力を定数倍して算出した付加アシスト力を前記アシスト力に加算するように前記支援制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の手押し車。
16. 前記制御部は、前記車両本体が傾斜面を前進しながら下っている場合には、前記付加アシスト力の加算を行わないことを特徴とする請求項１５に記載の手押し車。
17. 前記把持センサは、前記把持部の左側部位及び右側部位にそれぞれ使用者による接触を検出する左検出部及び右検出部を備え、
    前記制御部は、前記把持センサが前記左検出部と前記右検出部のうちの一方のみで使用者による接触を検出している場合には、前記車輪部の回転角に基づいて算出した前記車輪部の回転速度が零となるように前記車輪駆動部に制動トルクを発生させることを特徴とする請求項１６に記載の手押し車。
18. 前記把持センサは、前記把持部の左側部位及び右側部位にそれぞれ使用者による接触を検出する左検出部及び右検出部を備え、
    前記制御部は、前記把持センサが前記左検出部と前記右検出部のうちの一方のみで使用者による接触を検出している場合には、前記付加アシスト力の加算を行わないことを特徴とする請求項１６に記載の手押し車。
19. 前記制御部は、前記力センサにより検出された圧力から付加アシスト力を算出する際の倍率、前記手押し車の上限速度及び制限加速度、前記車両本体が傾斜面を前進しながら下っている場合に生じさせる制動力の大きさ、前記把持センサが備える左検出部及び右検出部の一方のみで使用者による接触を検出している場合に前記車輪部の回転速度が零となるように前記車輪駆動部に制動トルクを発生させるか前記付加アシスト力の加算を行わないかの選択、平地移動時に付加される制動力の大きさ、からなるパラメータのうち少なくとも１つを変更可能であることを特徴とする請求項１６に記載の手押し車。
20. 前記制御部は、自動パラメータ設定モードを備え、
    前記制御部は、前記自動パラメータ設定モードにおいて、前記手押し車の所定距離の移動により得られた前記車輪部の回転角を用いて算出された前記手押し車の車両速度及び車両速度の揺らぎに基づいて、前記パラメータのうち少なくとも１つを設定することを特徴とする請求項１９に記載の手押し車。
21. 前記パラメータを設定変更するための設定変更要求信号を無線回線を介して送信する外部装置を更に備え、
    前記制御部は、前記外部装置による前記設定変更要求信号を受信した時に、少なくとも前記把持センサが前記把持部への接触を検出していないか、又は、前記車両本体の回転角に基づいて前記手押し車が停止していることを検出している場合に、前記設定変更要求信号に基づいて前記パラメータを設定変更することを特徴とする請求項１９に記載の手押し車。

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