JP2017035985A

JP2017035985A - Hand cart

Info

Publication number: JP2017035985A
Application number: JP2015158216A
Authority: JP
Inventors: 岩下　純久; Sumihisa Iwashita; 純久岩下
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-02-16

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hand cart that can prevent one-sided flow from occurring without needing operation based on an intention of a user.SOLUTION: A hand cart 1, equipped with a pair of left and right turning wheels 5a and 5b and a pair of left and right fixed wheels 6a and 6b, comprises: an inclination angle sensor 7 that detects an inclination angle in a lateral direction relative to a direction of gravitational force of the hand cart 1; a calculation part 12 that calculates, on the basis of the inclination angle which is outputted from the inclination angle sensor 7, rotation torque which is generated by motors 8a and 8b mounted on the fixed wheels 6a and 6b; and a motor control part 20 that makes the motors 8a and 8b to generate the rotation torque calculated by the calculation part 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、高齢者などの歩行を支援する歩行車、荷物の運搬などに使用する台車、乳幼児などの運搬に使用するベビーカーなど、利用者が掴まりながら歩行する手押し車に関するものである。 The present invention relates to a wheelbarrow that a user walks while grabbing, such as a walking car that supports walking of elderly people, a cart that is used to transport luggage, a stroller that is used to transport infants and the like.

利用者が掴まりながら歩行する手押し車には、高齢者などの歩行を支援する歩行車がある。従来の歩行車には、進行方向に対して左右方向への曲がりやすさを考慮し、前輪が旋回自在キャスタで構成されたものが存在する。また、歩行車の転倒を防止するため、歩行車の重心の位置は、左右一対の前輪および左右一対の後輪の４輪で構成される範囲の内側になるように構成されている。
上記のような歩行車では、左右方向に傾斜した面を通過する際に、前輪が傾斜下り方向に旋回する「片流れ」が発生し、利用者は片流れに逆らうように歩行車を操作する必要があるため、負担となっていた。
これに対し、片流れの発生を防ぐ機能が搭載された車椅子が知られている。（例えば、特許文献１参照）。 A wheelbarrow that walks while being grabbed by a user includes a walking wheel that supports walking of elderly people and the like. Some conventional walking vehicles have a front wheel formed of a turnable caster in consideration of ease of bending in the left-right direction with respect to the traveling direction. In addition, in order to prevent the walking vehicle from falling, the position of the center of gravity of the walking vehicle is configured to be inside a range constituted by four wheels, a pair of left and right front wheels and a pair of left and right rear wheels.
In such a walking vehicle, when passing through a plane inclined in the left-right direction, a “one-sided flow” occurs in which the front wheels turn in an inclined downward direction, and the user must operate the walking vehicle against the one-sided flow. Because it was, it was a burden.
On the other hand, wheelchairs equipped with a function for preventing the occurrence of a single flow are known. (For example, refer to Patent Document 1).

特許文献１に開示された車椅子は、ハンドリムに加えられた力の大きさを検出し、力の大きさに比例した補助力を発生させる、パワーアシストシステムを搭載した車椅子である。そして、左右のハンドリムに加えられた力の差を検出し、左右の車輪に発生させる補助力のバランスを変更することで、片流れの発生を防ぐというものである。 The wheelchair disclosed in Patent Document 1 is a wheelchair equipped with a power assist system that detects the magnitude of a force applied to a hand rim and generates an assisting force proportional to the magnitude of the force. Then, the difference between the forces applied to the left and right hand rims is detected, and the balance of the auxiliary force generated on the left and right wheels is changed to prevent the occurrence of a single flow.

特開平９−９９０１７号公報JP-A-9-99017

特許文献１の従来技術は、片流れの発生を防ぐ機能は有するものの、ハンドリムに力を加えるという操作が必要であるため、依然として利用者に身体的な負担が生じていた。また、操作を誤らないための注意を必要とし、利用者の精神的な負担にもなっていた。 Although the prior art of Patent Document 1 has a function of preventing the occurrence of a single flow, an operation of applying a force to the hand rim is necessary, so that a physical burden still occurs on the user. In addition, it requires caution to avoid mistakes in operation, and it has become a mental burden on the user.

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、利用者の意思に基づく操作を必要とせずに、片流れの発生が防止される手押し車を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a handcart that prevents the occurrence of a single flow without requiring an operation based on the user's intention.

この発明に係る手押し車は、左右一対の旋回車輪および左右一対の固定車輪を備えた手押し車において、手押し車の重力方向に対する左右方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出部と、傾斜角度検出部より出力される左右方向の傾斜角度に基づき、固定車輪に取り付けられたモータに発生させる回転トルクを演算する演算部と、演算部により算出された回転トルクをモータに発生させるモータ制御部とを備えるものである。 A handcart according to the present invention is a handcart provided with a pair of left and right turning wheels and a pair of left and right fixed wheels, an inclination angle detection unit that detects an inclination angle in the left-right direction with respect to the gravity direction of the handcart, A calculation unit that calculates a rotational torque generated by a motor attached to a fixed wheel based on a left-right inclination angle that is output from the motor, and a motor control unit that generates the rotational torque calculated by the calculation unit. Is.

この発明に係る手押し車によれば、進行方向に対して左右方向に傾斜した面を通過する場合であっても、利用者の意思に基づく操作を必要とせずに片流れの発生が防止され、利用者の負担を軽減することができる。 According to the handcart according to the present invention, even when passing through a surface inclined in the left-right direction with respect to the traveling direction, the occurrence of a single flow is prevented without requiring an operation based on the user's intention, and The burden on the user can be reduced.

この発明の実施の形態１に係る歩行車の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the walking vehicle which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る歩行車の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the walking vehicle which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る歩行車が傾斜した面を通過する場合の説明図（正面図）である。It is explanatory drawing (front view) in case the walking vehicle which concerns on Embodiment 1 of this invention passes through the inclined surface. この発明の実施の形態１に係る歩行車が傾斜した面を通過する場合の説明図（上面図）である。It is explanatory drawing (top view) when the walking vehicle which concerns on Embodiment 1 of this invention passes the inclined surface. この発明の実施の形態１に係る歩行車の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the walking vehicle which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る歩行車が、積載物のある状態で斜面を通過する場合の説明図（上面図）である。It is explanatory drawing (top view) in case the walking vehicle which concerns on Embodiment 1 of this invention passes along a slope in the state with a load. 実施の形態１における、歩行車の傾斜角度と回転トルクの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the inclination angle of a walking vehicle and rotational torque in Embodiment 1. FIG. この発明の実施の形態２に係る歩行車が斜面を通過する場合の説明図（側面図）である。It is explanatory drawing (side view) in case the walking vehicle which concerns on Embodiment 2 of this invention passes a slope. この発明の実施の形態２に係る歩行車の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the walking vehicle which concerns on Embodiment 2 of this invention.

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、実施の形態１に係る歩行車１の構成を示す図である。以下、手押し車として歩行車を用いて説明するが、本発明は歩行車に限定されるものではなく、旋回自在キャスタで構成された一対の車輪、および旋回固定キャスタで構成された一対の車輪を備えた運搬用台車、ベビーカーなどにも適用することができる。
歩行車１は、ハンドル２、フレーム３、シート４、前輪（車輪）５ａ，５ｂ、後輪（車輪）６ａ，６ｂ、傾斜角度センサ７（不図示）およびモータ８ａ（不図示），モータ８ｂなどを備える。図１において、モータ８ｂ（不図示）は、歩行車１の進行方向に対して右側の後輪６ｂに取り付けられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a walking vehicle 1 according to the first embodiment. Hereinafter, although a description will be given using a walking vehicle as a handcart, the present invention is not limited to a walking vehicle, and includes a pair of wheels configured by a swivel caster and a pair of wheels configured by a swivel fixed caster. The present invention can also be applied to transportation carts and baby strollers that are provided.
The walking vehicle 1 includes a handle 2, a frame 3, a seat 4, front wheels (wheels) 5a and 5b, rear wheels (wheels) 6a and 6b, an inclination angle sensor 7 (not shown), a motor 8a (not shown), a motor 8b, and the like. Is provided. In FIG. 1, a motor 8 b (not shown) is attached to the right rear wheel 6 b with respect to the traveling direction of the walking vehicle 1.

前輪５ａ，５ｂは旋回自在キャスタ（旋回車輪）であり、接地面に対して垂直な方向を旋回軸とし、全方位に旋回する。また、後輪６ａ，６ｂは旋回固定キャスタ（固定車輪）であって旋回せず、歩行車１の進行方向の向きに固定されている。
以下、歩行車１の進行方向を「前後方向」、歩行車１の進行方向に対する左右方向を「左右方向」と記載する。 The front wheels 5a and 5b are turnable casters (turning wheels), and turn in all directions with a direction perpendicular to the ground contact surface as a turning axis. Further, the rear wheels 6a and 6b are turning fixed casters (fixed wheels) and do not turn but are fixed in the direction in which the walking vehicle 1 travels.
Hereinafter, the traveling direction of the walking vehicle 1 is referred to as “front-rear direction”, and the left-right direction with respect to the traveling direction of the walking vehicle 1 is referred to as “left-right direction”.

傾斜角度センサ７（傾斜角度検出部）は、歩行車１の重力方向に対する左右方向の傾斜角度を検出し、制御部１０に出力する。傾斜角度センサ７は、ハンドル２、フレーム３など歩行車の傾斜を測定できる部位に取り付けられるが、これに限定されるものではなく、後述する制御部１０またはモータ制御部２０と一体に構成されてもよい。また、傾斜角度センサ７には、加速度センサが用いられるが、これに限定されるものではなく、ジャイロセンサ、ポテンショメータを用いてもよい。また、カメラにより路面画像を撮影し、撮影した路面画像を画像処理して路面角度を検出するように構成してもよい。また、予め記憶された地形データ、もしくは外部のサーバなどと通信して取得した地形データと現在位置とを照合し、路面角度を検出するように構成してもよい。また、上記のような構成を組合せて傾斜角度を検出するように構成してもよい。 The tilt angle sensor 7 (tilt angle detection unit) detects the tilt angle in the left-right direction with respect to the gravity direction of the walking vehicle 1 and outputs the detected tilt angle to the control unit 10. The inclination angle sensor 7 is attached to a part such as the handle 2 or the frame 3 where the inclination of the walking vehicle can be measured, but is not limited to this, and is configured integrally with the control unit 10 or the motor control unit 20 described later. Also good. Moreover, although the acceleration sensor is used for the inclination angle sensor 7, it is not limited to this, A gyro sensor and a potentiometer may be used. Alternatively, a road surface image may be captured by a camera, and the captured road surface image may be processed to detect a road surface angle. Alternatively, the road surface angle may be detected by collating the terrain data stored in advance or the terrain data acquired by communicating with an external server and the current position. Moreover, you may comprise so that an inclination angle may be detected combining the above structures.

モータ８ａ，８ｂは、後輪６ａ，６ｂに取り付けられ、モータ制御部２０に制御され回転トルクを発生する。発生した回転トルクは後輪６ａ，６ｂに伝達される。以下、後輪６ａ，６ｂを「駆動車輪」と記載する。 The motors 8a and 8b are attached to the rear wheels 6a and 6b, and are controlled by the motor control unit 20 to generate rotational torque. The generated rotational torque is transmitted to the rear wheels 6a and 6b. Hereinafter, the rear wheels 6a and 6b are referred to as “drive wheels”.

図２は、実施の形態１に係る歩行車１の構成を示すブロック図である。
制御部１０は、歩行車１の任意の位置に搭載され、取込部１１、演算部１２、指令部１３を備えて構成される。
取込部１１は、傾斜角度センサ７より出力される傾斜角度を取り込む。
演算部１２は、取込部１１により取り込まれた傾斜角度に基づき、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する。
指令部１３は、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する。
制御部１０の各部の機能は、それぞれハードウェアにより構成されるが、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵなどが実行するように構成してもよい。なお、同様の機能を有するものであれば他の手段により構成してもよい。 FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the walking vehicle 1 according to the first embodiment.
The control unit 10 is mounted at an arbitrary position of the walking vehicle 1, and includes a capturing unit 11, a calculation unit 12, and a command unit 13.
The capturing unit 11 captures the tilt angle output from the tilt angle sensor 7.
The calculation unit 12 calculates the rotational torque generated by the motors 8a and 8b based on the inclination angle acquired by the acquisition unit 11.
The command unit 13 transmits a signal for commanding the generation of the rotational torque calculated by the calculation of the calculation unit 12 to the motor control unit 20.
The function of each unit of the control unit 10 is configured by hardware, but the CPU or the like may execute a program stored in the memory. In addition, as long as it has the same function, you may comprise by another means.

モータ制御部２０は、モータコントローラ、モータドライバなどで構成され、指令部１３より送信された指令信号を受信し、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを制御する。なお、モータ制御部２０は、モータ８ａ，８ｂと一体に構成されても別体に構成されてもよい。 The motor control unit 20 includes a motor controller, a motor driver, and the like, receives the command signal transmitted from the command unit 13, and controls the rotational torque generated by the motors 8a and 8b. The motor control unit 20 may be configured integrally with the motors 8a and 8b or may be configured separately.

図３は、実施の形態１に係る歩行車１を利用し、左右方向に角度Φだけ傾斜した面を通過する場合の説明図（正面図）である。歩行車１の質量をＭ、重力加速度をｇとすると、重力による力（重量）はＭｇであり、歩行車１には図３に示す傾斜下り方向にＭｇ・ｓｉｎΦの力が働く。 FIG. 3 is an explanatory diagram (front view) when using the walking vehicle 1 according to the first embodiment and passing through a plane inclined by an angle Φ in the left-right direction. Assuming that the mass of the walking vehicle 1 is M and the acceleration of gravity is g, the force (weight) due to gravity is Mg, and the force of Mg · sinΦ acts on the walking vehicle 1 in the downward direction shown in FIG.

図４は、実施の形態１に係る歩行車１を利用し、左右方向に角度Φだけ傾斜した面を通過する場合の説明図（上面図）である。図４に示すように、駆動車輪から歩行車１の重心Ａまでの距離をＬとすると、前輪５ａ，５ｂを傾斜下り方向に旋回させ、片流れの発生要因となる回転モーメントは、Ｌ・Ｍｇ・ｓｉｎΦで表される。 FIG. 4 is an explanatory diagram (top view) when using the walking vehicle 1 according to the first embodiment and passing through a plane inclined by an angle Φ in the left-right direction. As shown in FIG. 4, when the distance from the driving wheel to the center of gravity A of the walking vehicle 1 is L, the front wheels 5a and 5b are turned in the downward direction, and the rotational moment that causes the single flow is L · Mg · It is represented by sinΦ.

次に、動作について説明する。
図５は、実施の形態１に係る歩行車１の動作を説明するフローチャートである。
電源が投入されると、まず、取込部１１が、傾斜角度センサ７より出力される、歩行車１の重力方向に対する左右方向の傾斜角度Φを取り込む（ステップＳＴ１）。
次いで、演算部１２は、取込部１１により取り込まれた傾斜角度Φに基づき、駆動車輪のモータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する（ステップＳＴ２）。左右方向の傾斜下り方向に働く力、即ち、片流れの発生要因となる回転モーメントを打ち消すために必要な回転トルクが算出される。
次いで、指令部１３が、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ３）。
上記ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３は、一定の周期で繰り返される。 Next, the operation will be described.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the walking vehicle 1 according to the first embodiment.
When the power is turned on, first, the capturing unit 11 captures the tilt angle Φ in the left-right direction with respect to the gravitational direction of the walking vehicle 1 output from the tilt angle sensor 7 (step ST1).
Next, the calculation unit 12 calculates the rotational torque generated by the motors 8a and 8b of the drive wheels based on the inclination angle Φ acquired by the acquisition unit 11 (step ST2). The force acting in the laterally inclined downward direction, that is, the rotational torque necessary for canceling the rotational moment that causes the single flow is calculated.
Next, the command unit 13 transmits a signal for commanding the generation of the rotational torque calculated by the calculation of the calculation unit 12 to the motor control unit 20 (step ST3).
Steps ST1 to ST3 are repeated at a constant cycle.

モータ制御部２０は、指令部１３より受信した指令信号に基づいて、駆動車輪のモータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させる。これにより、片流れの発生要因となる回転モーメントが打ち消される。 Based on the command signal received from the command unit 13, the motor control unit 20 causes the motors 8a and 8b of the drive wheels to generate rotational torque. As a result, the rotational moment that becomes a cause of the single flow is canceled.

以下、ステップＳＴ２における回転トルクの演算について説明する。
図６は、実施の形態１に係る歩行車１が、積載物のある状態で左右方向に角度Φだけ傾斜した面を通過する場合の説明図（上面図）である。図６に示すように、後輪６ａと後輪６ｂの間の距離をＰとし、また、一方の駆動車輪による推力をＦとすると、駆動車輪による回転モーメントはＦ・Ｐで表される。すると、片流れの発生要因となる回転モーメントを打ち消すためには、下記式（１）の関係を満たす必要がある。
Ｆ・Ｐ＝Ｌ・Ｍｇ・ｓｉｎΦ （１）
上記式（１）より下記式（２）が導出される。
Ｆ＝Ｌ・Ｍｇ・ｓｉｎΦ／Ｐ（２） Hereinafter, the calculation of the rotational torque in step ST2 will be described.
FIG. 6 is an explanatory diagram (top view) when the walking vehicle 1 according to the first embodiment passes through a plane inclined by an angle Φ in the left-right direction with a load. As shown in FIG. 6, when the distance between the rear wheel 6a and the rear wheel 6b is P, and the thrust by one drive wheel is F, the rotational moment by the drive wheel is expressed by F · P. Then, in order to cancel the rotational moment that becomes a cause of the single flow, it is necessary to satisfy the relationship of the following formula (1).
F · P = L · Mg · sinΦ (1)
The following formula (2) is derived from the above formula (1).
F = L · Mg · sinΦ / P (2)

ここで、後輪６ａ，６ｂの半径をｒとすると、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクＴ_ｍｏｔは、ｒ・Ｆで表されるので、上記式（２）より下記式（３）が導出される。
Ｔ_ｍｏｔ＝ｒ・Ｆ＝ｒ・Ｌ・Ｍｇ・ｓｉｎΦ／Ｐ（３） Here, assuming that the radius of the rear wheels 6a and 6b is r, the rotational torque T _mot generated by the motors 8a and 8b is expressed by r · F. Is done.
T _mot = r · F = r · L · Mg · sinΦ / P (3)

また、歩行車１に利用者の荷物などの積載物がある場合、積載物の質量をｍとすると、積載物にも傾斜下り方向にｍｇ・ｓｉｎΦの力が働く。そこで、図６に示すように、駆動車輪から積載物の位置Ｂまでの前後方向の距離をｌとすると、積載物により発生する回転モーメントは、ｌ・ｍｇ・ｓｉｎΦとなる。よって、この場合、上記式（１）は下記式（４）のように表される。
Ｆ・Ｐ＝Ｌ・Ｍｇ・ｓｉｎΦ＋ｌ・ｍｇ・ｓｉｎΦ （４）
上記式（４）より下記式（５）が導出される。
Ｆ＝（Ｌ・Ｍ＋ｌ・ｍ）・ｇ・ｓｉｎΦ／Ｐ（５）
上記式（５）より、駆動車輪のモータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクＴ_ｍｏｔは下記式（６）となる。
Ｔ_ｍｏｔ＝ｒ・Ｆ＝ｒ・（Ｌ・Ｍ＋ｌ・ｍ）・ｇ・ｓｉｎΦ／Ｐ（６）
上記式（６）において、傾斜角度Φは取込部１１により逐次取り込まれる傾斜角度が用いられる。 Further, when there is a load such as a user's luggage on the walking vehicle 1, assuming that the weight of the load is m, a force of mg · sinΦ acts on the load in a tilted downward direction. Therefore, as shown in FIG. 6, if the distance in the front-rear direction from the drive wheel to the position B of the load is 1, the rotational moment generated by the load is l · mg · sinΦ. Therefore, in this case, the above formula (1) is expressed as the following formula (4).
F · P = L · Mg · sinΦ + l · mg · sinΦ (4)
The following equation (5) is derived from the above equation (4).
F = (L · M + l · m) · g · sinΦ / P (5)
From the above equation (5), the rotational torque T _mot generated by the motors 8a and 8b of the drive wheels is expressed by the following equation (6).
T _mot = r · F = r · (L · M + l · m) · g · sinΦ / P (6)
In the above formula (6), the inclination angle Φ is the inclination angle that is sequentially taken in by the taking-in part 11.

また、歩行車１の質量Ｍは予め設定された値が用いられるが、歩行車１への付属機器の脱着などに応じて、適宜変更可能に構成してもよい。
また、積載物の重量ｍｇは、荷物かご（不図示）などに取り付けられた重量検出部により検出された値が用いられる。重量検出部としては、ロードセルや圧力センサなどが用いられる。
また、駆動車輪から積載物の位置Ｂまでの前後方向の距離ｌは、駆動車輪からシート４または荷物かごなどまでの前後方向の距離が予め測定され、制御部１０に記憶されている。演算部１２は、重量検出部により重量が検出された場合、当該重量の検出された位置に該当する距離ｌを読み出して演算に用いる。 Moreover, although the value set beforehand is used for the mass M of the walking vehicle 1, according to the attachment or detachment | attachment of the attachment apparatus to the walking vehicle 1, etc., you may comprise suitably.
As the weight mg of the load, a value detected by a weight detection unit attached to a luggage car (not shown) or the like is used. As the weight detection unit, a load cell, a pressure sensor, or the like is used.
The front-rear distance 1 from the drive wheel to the load position B is measured in advance by the distance from the drive wheel to the seat 4 or the luggage car and stored in the control unit 10. When the weight is detected by the weight detector, the calculator 12 reads the distance l corresponding to the position where the weight is detected and uses it for the calculation.

上記式（３）または上記式（６）の演算により算出された回転トルクＴ_ｍｏｔは、モータ８ａとモータ８ｂで逆向きに発生させるため、演算部１２は傾斜角度Φに基づき、何れか一方の回転トルクＴ_ｍｏｔをマイナス値にする。
また、上記では、モータ８ａ，８ｂは減速機構を有しておらず、車輪に直接接続されているものとする。
なお、モータ８ａ，８ｂが減速機構を有している場合には、減速比や効率を考慮して回転トルクＴ_ｍｏｔを演算するように演算部１２を構成する。 Since the rotational torque T _mot calculated by the calculation of the above formula (3) or the above formula (6) is generated in the reverse direction by the motor 8a and the motor 8b, the calculation unit 12 is based on the tilt angle Φ. The rotational torque T _mot is set to a negative value.
In the above description, it is assumed that the motors 8a and 8b have no speed reduction mechanism and are directly connected to the wheels.
When the motors 8a and 8b have a speed reduction mechanism, the calculation unit 12 is configured to calculate the rotational torque T _mot in consideration of the reduction ratio and efficiency.

図７は、上記式（３）において、駆動車輪から歩行車１の重心Ａまでの距離Ｌ＝２５０［ｍｍ］、歩行車１の質量Ｍ＝１５［ｋｇ］、後輪６ａと後輪６ｂの間の距離Ｐ＝６００［ｍｍ］、駆動車輪の半径ｒ＝１００［ｍｍ］とした場合における、傾斜角度Φと回転トルクＴ_ｍｏｔとの関係を示す図である。 FIG. 7 shows a distance L = 250 [mm] from the driving wheel to the center of gravity A of the walking vehicle 1 in the above formula (3), a mass M of the walking vehicle 1 = 15 [kg], It is a figure which shows the relationship between inclination-angle (PHI) and rotational torque _Tmot at the time of setting it as distance P = 600 [mm] between them, and radius r = 100 [mm] of a driving wheel.

以上のように、この実施の形態１に係る歩行車１によれば、左右一対の旋回車輪５ａ，５ｂおよび左右一対の固定車輪６ａ，６ｂを備えた歩行車１において、歩行車１の重力方向に対する左右方向の傾斜角度を検出する傾斜角度センサ７と、傾斜角度センサ７より出力される左右方向の傾斜角度に基づき、固定車輪６ａ，６ｂに取り付けられたモータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する演算部１２と、演算部１２により算出された回転トルクをモータ８ａ，８ｂに発生させるモータ制御部２０とを備えるように構成したので、利用者の意思に基づく操作を必要とせずに片流れの発生が防止され、利用者の負担を軽減することができる。 As described above, according to the walking vehicle 1 according to the first embodiment, in the walking vehicle 1 including the pair of left and right turning wheels 5a and 5b and the pair of left and right fixed wheels 6a and 6b, the gravitational direction of the walking vehicle 1 is as follows. A tilt angle sensor 7 for detecting the tilt angle in the left-right direction with respect to the motor, and a rotational torque generated by the motors 8a, 8b attached to the fixed wheels 6a, 6b based on the tilt angle in the left-right direction output from the tilt angle sensor 7. Since it comprises the calculating part 12 which calculates, and the motor control part 20 which generates the rotational torque calculated by the calculating part 12 in the motors 8a and 8b, it is one flow without requiring the operation based on a user's intention. Can be prevented and the burden on the user can be reduced.

実施の形態２．
実施の形態１では、歩行車１を利用し、左右方向に傾斜した面を通過する場合について説明したが、実施の形態２では、左右方向の傾斜に加え、前後方向にも傾斜した面を通過する場合の歩行車１の構成について説明する。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where the walking vehicle 1 is used to pass through a plane inclined in the left-right direction has been described. The structure of the walking vehicle 1 in the case of doing will be described.

図８は、実施の形態２に係る歩行車１を利用し、左右方向に角度Φ、前後方向に角度θだけ傾斜した面を通過する場合の説明図（側面図）である。なお、左右方向の傾斜角度Φにより歩行車１に働く力は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。 FIG. 8 is an explanatory diagram (side view) when using the walking vehicle 1 according to the second embodiment and passing through a plane inclined by an angle Φ in the left-right direction and an angle θ in the front-back direction. In addition, since the force which acts on the walking vehicle 1 by the inclination-angle (PHI) of the left-right direction is the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted.

前後方向の傾斜角度θにより歩行車１に働く力について、歩行車１の質量をＭ、重力加速度をｇとすると、図８に示す傾斜下り方向にＭｇ・ｓｉｎθの力が働く。また、歩行車１に質量ｍの積載物がある場合は、同方向に（Ｍ＋ｍ）ｇ・ｓｉｎθの力が働く。 As for the force acting on the walking vehicle 1 by the inclination angle θ in the front-rear direction, if the mass of the walking vehicle 1 is M and the gravitational acceleration is g, a force of Mg · sin θ acts in the downward direction shown in FIG. Further, when there is a load of mass m on the walking vehicle 1, a force of (M + m) g · sin θ acts in the same direction.

実施の形態２では、傾斜角度センサ７が、歩行車１の重力方向に対する左右方向の傾斜角度Φ、および歩行車１の重力方向に対する前後方向の傾斜角度θをそれぞれ検出し、制御部１０に出力する。
また、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた左右方向の傾斜角度Φおよび前後方向の傾斜角度θに基づいて、駆動車輪のモータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する。その他の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。 In the second embodiment, the tilt angle sensor 7 detects the tilt angle Φ in the left-right direction with respect to the gravity direction of the walking vehicle 1 and the tilt angle θ in the front-rear direction with respect to the gravity direction of the walking vehicle 1, and outputs them to the control unit 10. To do.
In addition, the calculation unit 12 calculates the rotational torque to be generated by the motors 8a and 8b of the drive wheels based on the horizontal inclination angle Φ and the front / rear inclination angle θ acquired by the acquisition unit 11. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

次に、動作について説明する。
図９は、実施の形態２に係る歩行車１の動作を説明するフローチャートである。
電源が投入されると、まず、取込部１１が、傾斜角度センサ７より出力される、歩行車１の重力方向に対する左右方向の傾斜角度Φ、および歩行車１の重力方向に対する前後方向の傾斜角度θを取り込む（ステップＳＴ１ａ）。
次いで、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた傾斜角度Φおよび傾斜角度θに基づき、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する（ステップＳＴ２ａ）。左右方向の傾斜下り方向に働く力、即ち、片流れの発生要因となる回転モーメント、および前後方向の傾斜下り方向に働く力を打ち消すために必要な回転トルクが算出される。
次いで、指令部１３が、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ３ａ）。
上記ステップＳＴ１ａ〜ステップＳＴ３ａは、一定の周期で繰り返される。 Next, the operation will be described.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the walking vehicle 1 according to the second embodiment.
When the power is turned on, first, the capture unit 11 outputs the tilt angle Φ in the left-right direction with respect to the gravity direction of the walking vehicle 1 and the tilt in the front-rear direction with respect to the gravity direction of the walking vehicle 1 output from the tilt angle sensor 7. The angle θ is captured (step ST1a).
Next, the calculation unit 12 calculates the rotational torque to be generated by the motors 8a and 8b based on the inclination angle Φ and the inclination angle θ acquired by the acquisition unit 11 (step ST2a). The force acting in the laterally inclined downward direction, that is, the rotational moment that causes the single flow and the rotational torque necessary to cancel the force acting in the forward and backward inclined downward direction are calculated.
Next, the command unit 13 transmits a signal for commanding the generation of the rotational torque calculated by the calculation of the calculation unit 12 to the motor control unit 20 (step ST3a).
Steps ST1a to ST3a are repeated at a constant cycle.

モータ制御部２０は、指令部１３より受信した指令信号に基づいて、駆動車輪のモータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させる。これにより、片流れの発生要因となる回転モーメント、および前後方向の傾斜下り方向に働く力が打ち消される。 Based on the command signal received from the command unit 13, the motor control unit 20 causes the motors 8a and 8b of the drive wheels to generate rotational torque. As a result, the rotational moment that becomes a cause of the single flow and the force acting in the forward and backward inclined downward direction are canceled out.

以下、ステップＳＴ２ａにおける回転トルクの演算について説明する。
前後方向の傾斜下り方向に働く力を打ち消すために必要な駆動車輪の回転トルクをＴ_ｍｏｔＦＢとすると、回転トルクＴ_ｍｏｔＦＢは、一方の駆動車輪による推力Ｆ、後輪６ａ，６ｂの半径ｒを用いて、下記式（７）のように表される。
Ｔ_ｍｏｔＦＢ＝ｒ・Ｆ＝ｒ・（Ｍ＋ｍ）ｇ・ｓｉｎθ／２（７）
上記式（７）において、歩行車１に積載物がない場合にはｍ＝０となる。
また、傾斜角度θは取込部１１により逐次取り込まれる傾斜角度が用いられる。 Hereinafter, the calculation of the rotational torque in step ST2a will be described.
_Assuming that the rotational torque of the driving wheel necessary for canceling the force acting in the forward / backward inclination and downward direction is T _mot FB, the rotational torque T _mot FB is the thrust F by one of the driving wheels, the radius r of the rear wheels 6a, 6b. Is expressed as the following formula (7).
T _mot FB = r · F = r · (M + m) g · sin θ / 2 (7)
In the above equation (7), m = 0 when the walking vehicle 1 has no load.
Further, as the inclination angle θ, an inclination angle that is sequentially taken in by the taking-in part 11 is used.

また、左右方向の傾斜下り方向に働く力を打ち消すために必要な駆動車輪の回転トルクＴ_ｍｏｔＬＲは、実施の形態１で示した式（６）となる。 Further, the rotational torque T _mot LR of the drive wheel necessary for canceling the force acting in the downward slanting direction in the left-right direction is expressed by equation (6) shown in the first embodiment.

したがって、歩行車１を利用し、左右方向に角度Φ、前後方向に角度θだけ傾斜した面を通過する場合に、一方の駆動車輪のモータに発生させる回転トルクをＴ_ｍｏｔ１、他方の駆動車輪のモータに発生させる回転トルクをＴ_ｍｏｔ２とすると、上記式（６）および上記式（７）より下記式（８）が導出される。なお、前述のとおり、一方の駆動車輪に発生させる回転トルクＴ_ｍｏｔＬＲは、マイナス値である。
Ｔ_ｍｏｔ１＝Ｔ_ｍｏｔＦＢ＋Ｔ_ｍｏｔＬＲ
Ｔ_ｍｏｔ２＝Ｔ_ｍｏｔＦＢ−Ｔ_ｍｏｔＬＲ（８） Therefore, when using the walking vehicle 1 and passing through a surface inclined by an angle Φ in the left-right direction and an angle θ in the front-rear direction, the rotational torque generated by the motor of one drive wheel is T _mot 1, _Assuming that the rotational torque generated in the motor is T _mot 2, the following formula (8) is derived from the above formula (6) and the above formula (7). As described above, the rotational torque T _mot LR generated on one drive wheel is a negative value.
T _mot 1 = T _mot FB + T _mot LR
T _mot 2 = T _mot FB-T _mot LR (8)

以上のように、この実施の形態２に係る歩行車１によれば、左右一対の旋回車輪５ａ，５ｂおよび左右一対の固定車輪６ａ，６ｂを備えた歩行車１において、歩行車１の重力方向に対する前後方向および左右方向の傾斜角度を検出する傾斜角度センサ７と、傾斜角度センサ７より出力される前後方向および左右方向の傾斜角度に基づき、固定車輪６ａ，６ｂに取り付けられたモータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する演算部１２と、演算部１２により算出された回転トルクをモータ８ａ，８ｂに発生させるモータ制御部２０とを備えるように構成したので、左右方向および前後方向に傾斜した面を通過する場合であっても、利用者の意思に基づく操作を必要とせずに傾斜下り方向に働く力が打ち消され、利用者の負担を軽減することができる。 As described above, according to the walking vehicle 1 according to the second embodiment, in the walking vehicle 1 including the pair of left and right turning wheels 5a and 5b and the pair of left and right fixed wheels 6a and 6b, the gravitational direction of the walking vehicle 1 is as follows. And a motor 8a, 8b attached to the fixed wheels 6a, 6b based on the tilt angle sensor 7 for detecting the tilt angle in the front-rear direction and the left-right direction with respect to the vehicle, and the tilt angle in the front-rear direction and the left-right direction output from the tilt angle sensor 7. Since the motor control unit 20 for generating the rotational torque calculated by the calculation unit 12 and the motor control unit 20 for generating the rotation torque calculated by the calculation unit 12 is provided, it is inclined in the left-right direction and the front-rear direction. Even when passing through a curved surface, the force acting in the downward direction is negated without requiring an operation based on the user's intention, thereby reducing the burden on the user. Can.

また、実施の形態１，２によれば、歩行車１の重量、および積載物がある場合には積載物の重量が加算された歩行車１の重量がゼロになったような感覚で歩行車１を利用することができる。 Further, according to the first and second embodiments, the weight of the walking vehicle 1 and the weight of the walking vehicle 1 to which the weight of the loaded item is added when there is a loaded object are as if the walking vehicle 1 is zero. 1 can be used.

また、実施の形態１，２によれば、歩行車１の重量、および積載物がある場合には積載物の重量が加算された歩行車１の重量に起因して発生する回転モーメントのみが打ち消されるため、過剰な推進力や旋回トルクが発生することはない。 Further, according to the first and second embodiments, only the rotational moment generated due to the weight of the walking vehicle 1 and the weight of the walking vehicle 1 to which the weight of the loaded item is added when there is a loaded item is canceled out. Therefore, excessive thrust and turning torque are not generated.

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。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

１歩行車（手押し車）
２ハンドル
３フレーム
４シート
５ａ，５ｂ前輪（車輪）
６ａ，６ｂ後輪（車輪）
７傾斜角度センサ（傾斜角度検出部）
８ａ，８ｂモータ
１０制御部
１１取込部
１２演算部
１３指令部
２０モータ制御部 1 Walking car (wheelbarrow)
2 Handle 3 Frame 4 Seat 5a, 5b Front wheel
6a, 6b Rear wheel (wheel)
7 Tilt angle sensor (Tilt angle detector)
8a, 8b Motor 10 Control unit 11 Acquisition unit 12 Calculation unit 13 Command unit 20 Motor control unit

Claims

In a handcart equipped with a pair of left and right turning wheels and a pair of left and right fixed wheels,
An inclination angle detector for detecting an inclination angle in the left-right direction with respect to the gravity direction of the wheelbarrow;
An arithmetic unit that calculates a rotational torque to be generated by a motor attached to the fixed wheel based on the inclination angle in the left-right direction output from the inclination angle detection unit;
A handcart comprising: a motor control unit that causes the motor to generate the rotational torque calculated by the calculation unit.

The calculation unit uses the weight of the wheelbarrow, the distance in the front-rear direction from the fixed wheel to the center of gravity of the wheelbarrow, the distance between a pair of left and right fixed wheels, and the radius of the fixed wheel, and the rotational torque. The handcart according to claim 1, wherein:

The handcart according to claim 2, wherein the calculation unit calculates the rotational torque in consideration of a weight of a load and a distance in a front-rear direction from the fixed wheel to the position of the load.

In a handcart equipped with a pair of left and right turning wheels and a pair of left and right fixed wheels,
An inclination angle detector for detecting an inclination angle in the front-rear direction and the left-right direction with respect to the gravity direction of the handcart;
A calculation unit that calculates a rotational torque to be generated by a motor attached to the fixed wheel, based on the tilt angle in the front-rear direction and the left-right direction output from the tilt angle detection unit;
A handcart comprising: a motor control unit that causes the motor to generate the rotational torque calculated by the calculation unit.

The calculation unit uses the weight of the wheelbarrow, the distance in the front-rear direction from the fixed wheel to the center of gravity of the wheelbarrow, the distance between a pair of left and right fixed wheels, and the radius of the fixed wheel, and the rotational torque. The handcart according to claim 4, wherein:

The handcart according to claim 5, wherein the calculation unit calculates the rotational torque in consideration of a weight of a load and a distance in a front-rear direction from the fixed wheel to the position of the load.