JP2017213189A - 電動車いす - Google Patents

Abstract

【課題】 使用者の身体情報に合わせて走行動作を変化可能な電動車いすを提供する。【解決手段】座席１５２を有する車いす本体１０１と、車いす本体に少なくとも回動自在に取付けられる一対の駆動輪１０２と、駆動輪を回転させる電動モータ１０３と、電動モータと接続されるバッテリ１０４と、使用者２２２が座席に着座したときに座席に保持する着座姿勢保持位置Ｂと、使用者が座席から離脱可能に着座姿勢保持位置から退避した退避位置Ａとの間で移動する着座姿勢保持部材２０１と、電動車いす走行前は使用者の身体情報を取得し、走行時には車いす本体の周辺の環境情報を検出する環境センサ１４４と、身体情報と走行制御情報との関係情報に基づき、車いす走行前に環境センサで取得した身体情報から走行制御情報を取得する走行制御情報取得部２３０と、走行制御情報取得部で取得した走行制御情報に基づき電動モータを駆動制御する車いす制御部２０９とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、自律型の電動車いすに関するものである。

操作者の操作入力に基づいて電動車両の指令速度が生成され、車体に搭載された障害物センサにより検出された障害物までの距離に応じて、前記生成された電動車両の指令速度を所定値に制限する手段を備えた電動車いすが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は、特許文献１に開示された従来の電動車いすを示す図である。この電動車いす１０は、車体１１に搭載された障害物センサ１２により検出された障害物までの距離が小さいほど、電動車いす１０の操作者の指令速度が小さくなるように制限するものである。このように制限することにより、電動車いす１０が障害物に近づくほど、操作者の操作入力に基づいて生成される指令速度が制限され、操作者が気づかずに接近した障害物などとの衝突を回避することができる。

特開平３-８６００５号公報

近年、ロボット技術の発達及び普及に伴い、あらゆる人が電動車いすなどの電動車両を使用することが増えてきている。例えば、同一の電動車いすを健常男性と虚弱高齢者とが交代で使用するというようなことが起きるなど、使用者の判断力などの認知機能、又は皮膚の刺激耐性又は体幹安定性など身体特性が大きく異なる状態が発生することが増えてきている。しかしながら、特許文献１に示されているように、従来の電動車いすの挙動（走行動作）は、障害物の距離に応じて最大速度が制限されるなど、使用者に依存せずに画一的な動きとなっており、異なる使用者の異なる目的を十分に満足できる状態とはなっていない。例えば、高齢者は安全性を重要視した挙動を望む傾向が多いのに対して、若年者は移動効率を重要視した挙動を望む傾向が多いが、電動車いす側の障害物の回避挙動又は加速及び減速及び停止の挙動は同一のものとなっている。結果として、使用者は、電動車いすの挙動に十分満足しないことが生じる。

本発明は、これら従来の課題を解決するものであり、使用者の身体情報に合わせて、電動車いすの走行動作を変化させることが可能な電動車いすを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の１つの態様における電動車いすは、使用者が着座する座席を有する車いす本体と、
前記車いす本体に少なくとも回動自在に取り付けられる一対の駆動輪と、
前記車いす本体に備えられ、前記駆動輪を回転させる電動モータと、
前記車いす本体に備えられ、前記電動モータと接続されるバッテリと、
前記車いす本体に備えられ、前記使用者が前記座席に着座したときに前記使用者を前記座席に保持する着座姿勢保持位置と、前記使用者が前記座席から離脱可能に前記着座姿勢保持位置から退避した退避位置との間で移動する着座姿勢保持部材と、
前記車いす本体に備えられ、電動車いす走行前は前記使用者の身体情報を取得するとともに電動車いす走行時には前記車いす本体の周辺の環境情報を検出する環境センサと、
身体情報と走行制御情報との関係情報に基づき、前記車いす走行前に前記環境センサで取得した前記身体情報から走行制御情報を取得する走行制御情報取得部と、
前記環境センサで検出された前記車いす本体の周辺の前記環境情報を基に、前記走行制御情報取得部で取得した前記走行制御情報に基づき前記電動モータの駆動を制御する車いす制御部とを備える。

以上のように、本発明の前記態様によれば、電動車いす走行時に車いす本体の周辺の環境情報を検出する環境センサにより、電動車いす走行前に使用者身体情報を取得して、身体情報と電動車いす最大速度との関係情報に基づき、取得した身体情報から電動車いす最大速度を取得し、取得した電動車いす最大速度以内で車いす制御部により車いすの走行動作を制御することができる。この結果、使用者にカスタマイズされた自律移動が可能な電動車いすを提供することができる。

結合バーの係合解除位置でかつ左側アームレストを取り外した状態での本発明の実施の形態１にかかる電動車いすの概要を示す左側面図 結合バーの係合位置での本実施の形態１にかかる電動車いすの概要を示す左側面図 結合バーの係合解除位置での本実施の形態１にかかる電動車いすの概要を示す正面図 結合バーの係合位置での本実施の形態１にかかる電動車いす概要を示す正面図 本実施の形態１にかかる電動車いすにおいて、結合バーの係合直前状態での他方のアームレストの前端部付近の拡大図 本実施の形態１にかかる電動車いすにおいて、結合バーの係合状態での他方のアームレストの前端部付近の拡大図 本実施の形態１にかかる電動車いすにおいて一方のアームレストの前端部付近の拡大図 本実施の形態１の変形例にかかる電動車いすにおいて一方のアームレストの前端部付近の拡大図 本実施の形態１にかかる電動車いすにおいて環境センサの検出領域を示す平面図 本実施の形態１にかかる電動車いすにおけるブロック図 本実施の形態１にかかる電動車いすにおいて操作ステップを示す動作フロー図 本実施の形態１の変形例にかかる電動車いすの概略正面図、 本実施の形態１の変形例にかかる電動車いすにおいて結合バー及び環境センサが係合解除位置で長手軸周りに回転する状態の概略正面図 本実施の形態１の変形例にかかる電動車いすにおいて結合バー及び環境センサが係合位置で長手軸周りに回転する状態の概略正面図 本発明の先行技術を説明する斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体として、模式的に示している。

（実施の形態１）
図１〜図４は、本発明の実施の形態１における電動車いす１００において、結合バーの係合解除位置及び係合位置での概要側面図及び正面図である。

本実施の形態１の電動車いす１００は、図１に示すように、少なくとも、車いす本体の一例としてのメインフレーム１０１と、左右一対の駆動輪１０２と、電動モータ１０３と、バッテリ１０４と、着座姿勢保持部材２０１と、環境センサ１４４と、走行制御情報取得部２３０と、車いす制御部２０９とを備えて構成している。

メインフレーム１０１には、少なくとも、左右一対の駆動輪１０２がそれぞれ個別に正逆回転可能に取り付けられている。より具体的には、図１に示すように、メインフレーム１０１の後部には左右一対の駆動輪１０２が回転可能に取り付けられ、前部には、操舵輪として左右一対の補助輪１１２が回転自在にかつ旋回自在に取り付けられている。

メインフレーム１０１内には、駆動輪１０２を正逆駆動するための電動モータ１０３と電動モータ１０３を駆動するためのバッテリ１０４と、電動モータ１０３を駆動制御するためのモータ制御部２２１を備えている。

また、メインフレーム１０１の上方には椅子支持機構１０５が支持されている。

椅子支持機構１０５は、使用者の臀部及び大腿部を支える着座シート１０６を支持するシートフレーム１０７と、使用者の背部を支える背もたれ部１０８を支持するシートバックフレーム１０９と、使用者の足部を支えるフットレスト１１０を支持するフットレストフレーム１１１とで構成され、使用者２２２が着座する座席１５２を構成している。

着座シート１０６には、圧力センサなどで構成される着座センサ２１４が内蔵されており、使用者２２２の電動車いす１００への搭乗を確認するため、使用者２２２が着座シート１０６に着座したことを着座センサ２１４で検出できるようにしている。着座センサ２１４での検出情報は車いす制御部２０９に出力される。

図１及び図２に示すように、シートバックフレーム１０９の下端から斜め上方でかつ前方に向かって起立した左右一対のアームレスト支柱１４１ｓをそれぞれ介して、左右一対のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒがシートフレーム１０７の両側に設けられる。左右一対のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒのうちの一方のアームレスト（例えば図２では右側のアームレスト１４１Ｒ）の前端部付近には、コントローラケース１４２が内蔵されている。このコントローラケース１４２の上面には、使用者が電動車椅子１００の進行方向及び進行速度を制御可能な例えばジョイスティックレバー１４３が傾動可能に直立状態で設けられると共に、バッテリ１０４の残量又は走行可能時間等を表示する表示部２１９も設けられる。

図３及び図４は、電動車いす１００を正面から見た図である。図３及び図４に示すように左右のアームレスト１４１の前端部同士は、四角柱状の棒状の結合バー２０１により、左右のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒの前端部同士を繋いで、使用者２２２が座席１５２に着座したときに使用者２２２を座席１５２に保持（使用者２２２の着座姿勢を保持）するように結合されている。よって、結合バー２０１は着座姿勢保持部材の一例として機能する。結合バー２０１は、図４及び図５Ａに示すように、左右のアームレスト１４１のいずれか一方のアームレスト（例えば図２では右側のアームレスト１４１Ｒ）の前端部に回転可能に回転軸２１５ａを支持して、その回転軸２１５ａを回動支点として、電動車いす１００の正面側から見て時計方向及び反時計方向にそれぞれ正逆回転できる。

また、図３、図４、図６Ａ、及び図６Ｂに示すように、他方のアームレスト（例えば図２では左側のアームレスト１４１Ｌ）の前端部には、結合バー２０１の先端を受けて支持する係合凹部２２３を有している。この係合凹部２２３には、結合バー係合検出部２１８の一例として、検出光発射部２１８ａと受光部２１８ｂとを配置して、検出光発射部２１８ａと受光部２１８ｂとの間に結合バー２０１の先端が入り込んで、検出光発射部２１８ａから受光部２１８ｂへのレーザ光などの検出光を遮断すると、結合バー２０１が係合位置Ｂに位置したと検出する一方、検出光発射部２１８ａから受光部２１８ｂへの検出光が受光されると、結合バー２０１が係合位置以外の位置に位置していると、結合バー係合検出部２１８で検出できるようにしている。

回転軸２１５ａには、図５Ａに示すように、エンコーダなどの結合バー回転位置検出部２１６を連結して、結合バー２０１の回転位置を検出している。よって、図３及び図５Ａに示すように、係合解除状態と係合状態とを、結合バー回転位置検出部２１６で検出できるようにしている。ここで、係合解除状態とは、結合バー２０１が上下方向に起立した係合解除位置（開位置又は退避位置の一例）Ａに位置している状態である。係合状態とは、図４に示すように、係合解除位置Ａから９０度回転して結合バー２０１が横方向に位置し、左右のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒの前端部同士をつないで、結合バー係合検出部２１８で結合バー２０１が係合位置（閉位置又は着座姿勢保持位置の一例）Ｂに位置している状態である。

また、図５Ａに示すように、回転軸２１５ａに結合バーロック機構２１７を連結して、車いす制御部２０９での制御の下に、結合バーロック機構２１７で、例えば、回転軸２１５ａに連結した歯車に係止爪を係止させるなどして回転を阻止するロック状態と、係止を解除して自由に回転可能とするロック解除状態とに動作させることができる。よって、例えば、着座センサ２１４で着座を検出していないときでかつ結合バー回転位置検出部２１６により結合バー２０１が係合解除位置Ａに位置していると検出されると、結合バーロック機構２１７により結合バー２０１をロックして、使用者２２２が結合バー２０１を不用意に回転させないようにすることができる。例えば、使用者２２２が座席１５２に着座していないとき（着座センサ２１４で着座を検出しないとき）、係合解除位置Ａの結合バー２０１を回転させて、係合位置Ｂに係合させることができないようにしている。一方、着座センサ２１４で着座を検出すると、結合バーロック機構２１７による結合バー２０１のロックを解除して、使用者２２２が結合バー２０１を回転可能とする。

なお、ここでは、結合バー２０１が手動で回転する場合について説明したが、図５Ｂに示すように、一方のアームレスト（例えば図２では右側のアームレスト１４１Ｒ）内に、回転軸２１５ａに連結して、結合バー回転装置の一例としてモータ２１５ｂを配置して、モータ２１５ｂの正逆回転駆動により、結合バー２０１を自動的に正逆回転させるようにしてもよい。

また、結合バー２０１の中央部の前面には、２つの機能を有する環境センサ１４４が配置されている。

環境センサ１４４の１つ目の機能は、電動車いす１００の走行時に、電動車いす１００の、少なくとも進行方向の前側と両側との周辺物体を検出するためにレーザを照射して周囲との距離を計測する。すなわち、環境センサ１４４は、図７に示すように、電動車いす１００の走行時に、赤外レーザ光により、電動車いす１００の進行方向の前側及び両側の半円状のフィールド（検出領域１４５）を、例えば、０．３６度などの細かいピッチで約２４０度スキャンし、その反射光が観察されるまでの時間に基づいて環境センサ１４４から周囲の物体までの距離を検出して、環境情報を取得する。図７は、環境センサ１４４の検出領域１４５を示している。ただし、図７において、一部切欠きの円形の実線は、結合バー２０１が係合位置Ｂに位置したときの環境センサ１４４の一部切欠かれた縦長の円柱状の検出領域１４５Ｂの平面形状を示している。長方形の一点鎖線は、結合バー２０１が係合解除位置Ａに位置したときの環境センサ１４４の横長の円柱状の検出領域１４５Ａの平面形状を示している。なお、図３の長方形の一点鎖線は、結合バー２０１が係合解除位置Ａに位置したときの環境センサ１４４の横長の円柱状の検出領域１４５Ａの正面形状を示している。図４の長方形の一点鎖線は、結合バー２０１が係合位置Ｂに位置したときの環境センサ１４４の一部切欠かれた縦長の円柱状の検出領域１４５Ｂの正面形状を示している。環境センサ１４４から得られる環境情報としては、例えば、走行前の電動車いす１００の周辺の壁などの位置情報を取得して、後述するように電動車いす１００の現在位置を推定するとき、事前に登録されていない人又は物などの障害物を検出し、障害物を回避するための走行動作情報を生成するときなどに用いることができる。

環境センサ１４４の２つ目の機能は、電動車いす１００の走行前に、電動車いす１００の傍に立つ使用者２２２に対して、検出領域１４５内で赤外レーザ光により、例えば、０．３６度などの細かいピッチで約２４０度スキャンし、その反射光が観察されるまでの時間に基づいて使用者２２２までの距離を検出して、使用者２２２の身体情報を取得する。身体情報の一例としては、使用者２２２の顔情報又は身体形状又は指紋情報又は手の静脈情報などの生体情報などが例示できる。身体情報は、後述するように使用者の概略特定、又は個人認証などに使用することができる。使用者２２２は、例えば電動車いす１００の前側に立つなどして、搭乗時に環境センサ１４４の検出領域１４５内に位置する。このため、例えば、一対のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒの前端部のいずれか一方に、走行準備開始スイッチ２１３を配置して、走行準備開始スイッチ２１３を押してオンにした後でないと、電動車いす１００が走行できないようにして、使用者２２２が電動車いす１００の前側に自然に立つように工夫することができる。

環境センサ１４４の配置位置は、結合バー２０１の中央部の前面に限定されるものではなく、結合バー２０１の端部でもよいし、一対のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒのうちのいずれか一方のアームレストの前端部でもよい。環境センサ１４４の個数も１個に限られるものではない。

走行制御情報取得部２３０は、少なくとも複数の使用者２２２の身体情報と電動車いす最大速度などの走行制御情報との関係情報に基づき、車いす走行前に、環境センサ１４４で取得した身体情報から電動車いす最大速度などの走行制御情報を取得する。身体情報と電動車いす最大速度などの走行制御情報との関係情報は、例えば、後述するデータベース部２１０に保存されており、複数の使用者２２２でそれぞれ異なる最大速度などの走行制御情報を複数の使用者２２２に対応付けることができる。取得した走行制御情報は、走行制御情報取得部２３０から車いす制御部２０９に出力される。

より詳しくは、電動車いす１００は、図８に示すように、さらに、データベース部２１０を備えるとともに、走行制御情報取得部２３０をマッチング部２１１と走行制御情報決定部２１２とで構成することができる。

データベース部２１０には、環境センサ１４４により取得された使用者毎の顔情報又は身体形状情報などの身体情報と、それぞれの使用者２２２の危険時（急停止時など）の異なる対応能力を示す反応時間などの認知特性情報、又は、急発進及び急停止時の身体負荷耐性を示す骨密度、腹筋力、又は背筋力などの身体特性情報とが、互いに対応付けられた状態で事前に保存されている。すなわち、使用者毎に、身体情報と、認知特性情報又は身体特性情報とが対応付けられている。認知特性情報又は身体特性情報は、急停止時などにおいて使用者２２２の適応能力を示す情報である。一例としては、使用者毎に、身体情報と、認知特性情報と、身体特性情報とが対応付けられている。データベース部２１０は、電動車いす１００に備えるものに限らず、電動車いす１００とは別に、携帯電子機器又はサーバーに備えるようにしてもよい。データベース部２１０は携帯電子機器などとクラウド連携することができ、使用者毎に割り当てられたＩＤ及びパスワードにより、スマートフォンなどの携帯電子機器からデータベース部２１０にアクセスして、入力及び修正を行うことができるようにすることができる。また、後述する表示部２１９にタッチパネルなどの入力部を備えて、入力部を用いてデータベース部２１０にアクセスして、前記した情報の入力及び修正を行うことができるようにしてもよい。

走行制御情報取得部２３０は、データベース部２１０に事前に保存された身体情報と走行制御情報との関係情報に基づいて、少なくとも身体情報から走行制御情報を取得する。

一例として、走行制御情報取得部２３０をマッチング部２１１と走行制御情報決定部２１２とで構成する場合には、まず、マッチング部２１１が、環境センサ１４４で取得された身体情報と、記憶部の一例としてのデータベース部２１０に予め保存された身体情報とのマッチングを行い、マッチングした身体情報に対応付けられた使用者２２２の認知特性情報又は／及び身体特性情報を取得して、使用者の概略特定又は個人認証を行う。マッチング動作は、取得された身体情報と保存された身体情報との一致を判定して使用者の概略特定又は個人認証を行うものであり、例えば、身体形状同士の場合には、身体形状の頭部、胴体部、脚部の比率、パターンマッチングによる湾曲線などの一致度合い（例えば７０％以上一致しているか）などにより判定することができる。マッチング部２１１は、マッチング動作を通じて取得した認知特性情報又は／及び身体特性情報を、走行制御情報決定部２１２に出力する。

次いで、走行制御情報決定部２１２が、マッチング部２１１で取得した認知特性情報又は／及び身体特性情報から、最大速度などの走行制御情報を取得して、車いす制御部２０９に出力する。走行制御情報決定部２１２は、一例として、認知特性情報又は／及び身体特性情報と最大速度などの走行制御情報とが対応付けられた関係情報に基づき、取得した認知特性情報又は／及び身体特性情報から最大速度などの走行制御情報を決定する。この関係情報は、データベース部２１０に予め保存されていてもよいし、走行制御情報取得部２３０に、テーブル形式などで関係情報が記憶されている記憶部を有していてもよい。テーブル形式の代わりに、演算式を有していて、演算式を用いる演算で関係情報を求めても良い。認知特性情報又は／及び身体特性情報と対応付ける走行制御情報は、電動車いす最大速度に限られるものではなく、電動車いす１００の最大加速度、最大減速度、又は／及び停止距離などの電動車いす１００の走行動作を制御する走行制御情報、言い換えれば、制御パラメータの値と関係付けられていても良い。走行制御情報決定部２１２で取得した走行制御情報は、車いす制御部２０９に出力される。このようにして、走行制御情報取得部２３０は、身体情報から走行制御情報を決定（取得）することができる。

車いす制御部２０９は、走行制御情報取得部２３０で取得した走行制御情報に基づいて、電動車いす１００を走行制御する。車いす制御部２０９は、例えば、走行制御情報が最大速度の場合には、その最大速度以内の速度で電動車いす１００が走行するように、電動モータ１０３の駆動（例えば回転数又は回転速度など）を制御して、使用者２２２の身体情報に合わせて電動車いす１００の走行動作を変化させる。

より詳しくは、電動車いす１００は、図８に示すように、車いす制御部２０９に加えて、さらに、現在位置取得部２３１と、走行動作生成部２２０とを備えることができる。

現在位置取得部２３１は、環境センサ１４４で取得した環境情報と、電動車いす１００の走行前にデータベース部２１０に事前に保存されかつ電動車いす１００が自律的に走行する経路の近傍に存在する壁などの環境情報とを比較してマッチングさせることで、電動車いす１００の現在位置を推定して取得する。また、現在位置取得部２３１では、環境センサ１４４で取得した環境情報と、データベース部２１０に事前に保存されかつ自律的に走行する経路の環境情報とを比較し、登録されていない人又は物などの障害物を検出する。現在位置取得部２３１は、現在位置取得部２３１で検出した情報を走行動作生成部２２０に出力する。

走行動作生成部２２０は、現在位置取得部２３１で検出した情報を基に、取得した現在位置から目的地までの、障害物を回避する走行経路を含む走行動作を生成する。生成した走行動作は、モータ制御部２２１に出力されて、モータ制御部２２１により電動モータ１０３を駆動制御する。走行経路は、例えば、電動車いす１００が特定の商業施設などで使用する場合、事前に、走行エリアの地図情報を基に複数の走行経路を生成してデータベース部２１０などに事前に保存しておき、現在位置と目的地とに応じて複数の走行経路のうちから最適な走行経路を選択して使用して、走行動作を生成するようにしてもよい。

よって、電動車いす１００は、走行制御情報取得部２３０において身体情報から取得された制御情報（例えば最大速度など）を考慮して、走行制御情報取得部２３０から車いす制御部２０９（モータ制御部２２１）に電動モータ１０３の回転数又は回転速度などの指令を送る。例えば、身体情報に基づき使用者２２２が若年健常者であると特定された場合には、一般に認知特性情報又は身体特性情報の能力は高いと考えられるため、走行制御情報の例として、基準となる値より、最大速度を速く（例えば、6ｋｍ／ｈ）、最大加速度を大きく、最大減速度を大きく、停止距離を短くすることで、急な加減速により移動効率を最大化した電動車いす１００での移動を実現することができる。一方、身体情報に基づき使用者２２２が認知症などにより判断機能が低下し、身体が弱くなっている高齢者であると特定された場合には、一般に認知特性情報又は身体特性情報の能力は低いと考えられるため、走行制御情報の例として、基準となる値より、最大速度を遅く（例えば、２ｋｍ／ｈ）、最大加速度を小さく、最大減速度を小さく、停止距離を長くすることで、安全性及び身体への負荷を最小限にした移動を実現することができる。

前記したように、身体情報に基づき個人の概略特定又は個人認証を行い、身体情報から電動車いす１００の走行制御情報を取得して、当該走行制御情報に基づいて電動車いす１００を走行制御することで、使用者２２２に合わせた電動車いす１００を提供できるようになる。

ここで、電動車いす１００の操作は、例えば、手動操作モード及び自動走行モードで構成することができる。

手動操作モードでは、使用者２２２がジョイスティック１４３を傾動操作することで、車いす制御部２０９を介して電動モータ１０３を正逆駆動して、意図する方向へ電動車いす１００を移動させることができる。ただし、手動操作モードにおいても、身体情報に基づいて取得した走行制御情報により、例えば走行制御情報が最大速度である場合には、その最大速度内で走行することができ、最大速度を越えるような指示がジョイスティック１４３から入力されても無視するようにしている。

自動走行モードでは、走行動作生成部２２０が、データベース部２１０などに事前に登録された目的地に対して、データベース部２１０などに事前に登録された走行エリアの地図情報を利用して、現在位置取得部２３１で取得した現在位置情報と環境センサ１４４により得られる環境情報とを基にして、走行動作を生成し、生成した走行動作に基づいて、モータ制御部２２１で障害物を回避しながら目的地まで、電動車いす１００を自動的に走行させることができる。このとき、使用者２２２がジョイスティック１４３を操作した場合には、ジョイスティック１４３による移動方向入力も加味して移動方向を決定する。この自動走行モードを用いることで、使用者２２２がジョイスティック１４３を操作することができないような重度障害者などであっても、目的地まで走行することができる。また、使用者２２２がジョイスティック１４３の操作が可能な人であっても、自動走行モードとすれば、障害物を自動的に検出及び回避しながら、目的地まで到達することができるので、より簡単かつ安全に走行することができる。

次に、本発明の実施形態にかかる電動車いす１００における動作ステップを図９に示す。

まず、使用者２２２が環境センサ１４４の検出領域１４５内に入り、環境センサ１４４により、個人を概略特定又は個人認証するための身体情報を取得する（ステップＳ０１Ａ）。

次いで、環境センサ１４４で得られた身体情報を基に、走行制御情報取得部２３０（具体的にはマッチング部２１１）においてデータベース部２１０を参照して、使用者２２２の認知特性情報又は／及び身体特性情報を取得する（ステップＳ０１Ｂ）。

次いで、走行制御情報取得部２３０（具体的には走行制御情報決定部２１２）において、取得した使用者２２２の認知特性情報又は／及び身体特性情報を基に、電動車いす１００の走行動作に関する走行制御情報を取得する（ステップＳ０１Ｃ）。

次いで、使用者２２２は、電動車いす１００に搭乗して着座シート１０６に着座したか否かを、着座センサ２１４がＯＮとなるか否かで確認する（ステップＳ０２）。使用者２２２が電動車いす１００に搭乗したかを判定するための着座センサ２１４は、電動車いす１００のシートフレーム１０７に備えられている。

次いで、着座センサ２１４がＯＮとなったのち、結合バー２０１で左右のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒを結合する（ステップＳ０２）。このとき、着座シート１０６に内蔵された着座センサ２１４により使用者２２２の搭乗を確認したのちでなければ、結合バーロック機構２１７のロック動作により、結合バー回転位置検出部２１６により係合解除位置Ａにあると検出された結合バー２０１は、係合解除位置Ａから回転しないようにしている。また、着座センサ２１４がＯＮを検出したのち、左右のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒが完全に結合するまで、すなわち、結合バー２０１が回転してその先端が係合凹部２２３に係合されて係合位置Ｂとなりかつ結合バー係合検出部２１８で係合状態が検出されるまでは、電動車いす１００を走行できないようにする。前記着座センサ２１４と結合バー係合検出部２１８との２点の検出確認をすることで、電動車いす１００の動作の安全性を確保する。

次いで、使用者２２２は、ジョイスティック１４３により走行モードを手動操作モード又は自動走行モードを選択して車いす制御部２０９に入力し、選択されたモードをジョイスティック１４３の表示部２１９に表示して確認する（ステップＳ０４）。

次いで、選択されたモードに応じて、使用者２２２のジョイスティック操作もしくは走行制御情報取得部２３０と車いす制御部２０９となどによる自律移動により、目的地まで走行する（ステップＳ０５）。

次いで、電動車いす１００が目的地に到着した後、使用者２２２は、結合バー２０１の結合を外して結合バー係合検出部２１８で係合状態、結合バー２０１を係合位置Ｂから係合解除位置Ａまで回転させる。これにより、結合バー２０１が係合状態以外の状態に位置していると、結合バー係合検出部２１８で検出し、かつ、結合バー回転位置検出部２１６で結合バー２０１が係合解除位置Ａに位置したことを検出する（ステップＳ０６）。

最後に、使用者２２２は、電動車いす１００から降車することにより、着座センサ２１４がＯＦＦを検出する（ステップＳ０７）。

前記実施形態によれば、電動車いす走行時に車いす本体１０１の周辺の環境情報を検出する環境センサ１４４により、電動車いす走行前に使用者２２２の身体情報を取得して、身体情報と電動車いす最大速度などの走行制御情報との関係情報に基づき、取得した身体情報から電動車いす最大速度などの走行制御情報を取得し、取得した走行制御情報、例えば電動車いす最大速度以内で車いす制御部２０９により電動車いす１００の走行動作を制御することができる。この結果、使用者２２２にカスタマイズされた自律移動が可能な電動車いす１００を提供することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、着座姿勢保持部材の例としては、棒状の剛体の結合バー２０１に限られるものではなく、図１０に示すように、座席１５２での使用者２２２の着座姿勢を保持できればよいので、シートベルト２０１ｇのような柔軟部材でもよい。このシートベルト２０１ｇのバックルのような部分に環境センサ１４４を取り付けて、前方を検出できるように配置するか、又は、一対のアームレストの前端部に環境センサ１４４を取り付けてもよい。

また、例えば、電動車いす１００は、結合バー２０１が係合解除位置Ａに位置しているとき、図１１Ａに示すように、搭乗時に、第１回転機構２４０で、結合バー２０１の長手方向軸２０１ｃ周りにすなわちシート側に回転する構成にしてもよい。この第１回転機構２４０は、右のアームレスト１４１Ｒの前端部に、結合バー２０１の長手軸２０１ｃ周りに、係合解除位置Ａにある結合バー２０１を回転自在に支持する第１支持部２４２と、第１支持部２４２で支持されかつ係合解除位置Ａにある結合バー２０１を結合バー２０１の長手軸２０１ｃ周りに回転させるモータなどの第１回転駆動装置２４１とで構成されている。

これにより、環境センサ１４４による使用者２２２の個人の概略特定又は個人認証はステップＳ０１Ａ〜Ｓ０１Ｃにおいて行っているが、これらの動作を、使用者２２２が電動車いす１００に搭乗後（座席１５２に着座したのち）のステップＳ０２の後に実施することができ、使用者２２２の手間を省くことができる。

なお、環境センサ１４４は、図１１Ｂに示すように、使用者２２２が電動車いす１００に搭乗して結合バー２０１を係合位置Ｂに係合させた後に、第２回転機構２４５で、結合バー２０１の長手方向軸２０１ｃ周りにすなわち使用者側に回転する構成に電動車いす１００をしてもよい。この第２回転機構２４５は、左右のアームレスト１４１Ｌ，１４１Ｒのそれぞれの前端部に、結合バー２０１の長手軸２０１ｃ周りに、係合位置Ｂにある結合バー２０１を回転自在に支持する第２支持部２４６と、第２支持部２４６で支持されかつ係合位置Ｂにある結合バー２０１を結合バー２０１の長手軸２０１ｃ周りに回転させるモータなどの第２回転駆動装置２４７とで構成されている。

これにより、環境センサ１４４による個人認証はステップＳ０１Ａ〜Ｓ０１Ｃにおいて行っていたが、個人認証を使用者が電動車いす１００に搭乗後（座席１５２に着座したのち）（ステップＳ０２）、結合バー２０１を結合して係合位置Ｂに位置したステップＳ０３の後に実施することができ、使用者２２２の手間を省くことができる。

なお、環境センサ１４４として、距離画像センサのうちのＴＯＦセンサを用いてもよい。この場合、レーザセンサを用いる場合と比較し、電動車いす１００のコストを低下させることができる。

なお、環境センサ１４４としてステレオカメラを用いてもよい。この場合、奥行き情報に加え、色情報なども取得できるため、使用者２２２又は障害物について、より詳細な情報を取得し、精度の高い個人認識又は的確な障害物回避を実現することができる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の前記態様にかかる電動車いすは、使用者の身体情報に合わせて、電動車いすの走行動作を変化させることが可能となり、商業施設又は空港施設などの公共施設を始めとして、介護又は福祉分野など屋内外の移動が必要な領域で有用である。

１００ 電動車いす
１０１ メインフレーム（車いす本体）
１０２ 駆動輪
１０３ 電動モータ
１０４ バッテリ
１０５ 椅子支持機構
１０６ 着座シート
１０７ シートフレーム
１０８ 背もたれ部
１０９ シートバックフレーム
１１０ フットレスト
１１１ フットレストフレーム
１４１Ｌ，１４１Ｒ 左右のアームレスト
１４１ｓ アームレスト支柱
１４２ コントローラケース
１４３ ジョイスティックレバー
１４４ 環境センサ
１４５，１４５Ａ，１４５Ｂ 環境センサの検出領域
１５２ 座席
２０１ 結合バー
２０１ｃ 長手軸
２０９ 車いす制御部
２１０ データベース部
２１１ マッチング部 ２１２ 走行制御情報決定部
２１３ 走行準備開始スイッチ
２１４ 着座センサ
２１５ 結合バー回転装置
２１５ａ 回転軸
２１５ｂ 結合バー回転モータ
２１６ 結合バー回転位置検出部
２１７ 結合バーロック機構
２１８ 結合バー係合検出部
２１９ 表示部
２２０ 走行動作生成部
２２１ モータ制御部
２２２ 使用者
２２３ 結合バー係合凹部
２３０ 走行制御情報取得部
２３１ 現在位置取得部
２４０ 第１回転機構
２４１ 第１回転駆動装置
２４２ 第１支持部
２４５ 第２回転機構
２４６ 第２支持部
２４７ 第２回転駆動装置

Claims (8)

1. 使用者が着座する座席を有する車いす本体と、
   前記車いす本体に少なくとも回動自在に取り付けられる一対の駆動輪と、
   前記車いす本体に備えられ、前記駆動輪を回転させる電動モータと、
   前記車いす本体に備えられ、前記電動モータと接続されるバッテリと、
   前記車いす本体に備えられ、前記使用者が前記座席に着座したときに前記使用者を前記座席に保持する着座姿勢保持位置と、前記使用者が前記座席から離脱可能に前記着座姿勢保持位置から退避した退避位置との間で移動する着座姿勢保持部材と、
   前記車いす本体に備えられ、電動車いす走行前は前記使用者の身体情報を取得するとともに電動車いす走行時には前記車いす本体の周辺の環境情報を検出する環境センサと、
   身体情報と走行制御情報との関係情報に基づき、前記車いす走行前に前記環境センサで取得した前記身体情報から走行制御情報を取得する走行制御情報取得部と、
   前記環境センサで検出された前記車いす本体の周辺の前記環境情報を基に、前記走行制御情報取得部で取得した前記走行制御情報に基づき前記電動モータの駆動を制御する車いす制御部とを備える、電動車いす。
2. 前記走行制御情報は、前記電動車いすの最大速度、最大加速度、最大減速度、及び停止距離のうちの少なくとも１つである、
   請求項１に記載の電動車いす。
3. 前記走行制御情報取得部は、
   前記環境センサで取得した身体情報と、記憶部に予め保存された身体情報とのマッチングを行い、マッチングした身体情報に対応付けられた使用者の認知特性情報又は身体特性情報を取得するマッチング部と、
   前記マッチング部で取得した前記認知特性情報又は身体特性情報から、前記走行制御情報を決定して前記車いす制御部に出力する走行制御情報決定部とを備える、
   請求項１又は２に記載の電動車いす。
4. 前記車いす本体の両側部に配置された左右一対のアームレストをさらに備え、
   前記着座姿勢保持部材は、前記一対のアームレストのうちの一方のアームレストの前端部に回転可能に取り付けられた基端を有し、先端が前記一対のアームレストのうちの他方のアームレストの前端部に係合する前記着座姿勢保持位置と、前記一方のアームレストの前端部の上方に起立した前記退避位置との間で回動可能である結合バーで構成され、
   前記環境センサは前記結合バーに取り付けられている、
   請求項１〜３のいずれか１つに記載の電動車いす。
5. 前記使用者が前記座席に着座したか否かを判定する着座センサが前記座席に備えられ、
   前記着座センサが前記使用者の着座を検出せず、前記結合バーが前記退避位置に位置するとき、前記結合バーを回転不可にロックする一方、前記使用者の着座を検出したとき、前記結合バーの前記退避位置から前記着座姿勢保持位置への回転を許容する結合バーロック機構をさらに備える、請求項４に記載の電動車いす。
6. 前記結合バーが前記他方のアームレストの前記前端部に係合した係合位置に位置することを検出する結合バー係合検出部をさらに備え、
   前記着座センサが前記使用者の着座を検出するとともに、前記結合バー係合検出部が前記結合バーが前記係合位置に位置していることを検出するとき、前記車いす制御部は前記電動車いすの走行を許可する、
   請求項５に記載の電動車いす。
7. 前記結合バーは、前記一方のアームレストの前端部において、前記退避位置の前記結合バーを、前記結合バーの長手軸周りに回転自在に支持する第１支持部と、
   前記第１支持部で支持されかつ前記退避位置の前記結合バーを長手軸周りに回転駆動する第１回転駆動装置を備え、
   前記結合バーには前記環境センサが配置され、
   前記第１回転駆動装置により前記結合バーの長手軸周りに回転して、前記環境センサにより、前記座席に着座した前記使用者の前記身体情報を取得する、
   請求項４〜６のいずれか１つに記載の電動車いす。
8. 前記結合バーは、前記一方のアームレストの前端部において、前記着座姿勢保持位置の前記結合バーを、前記結合バーの長手軸周りに回転自在に支持する第２支持部と、
   前記第２支持部で支持されかつ前記着座姿勢保持位置の前記結合バーを長手軸周りに回転駆動する第２回転駆動装置を備え、
   前記結合バーには前記環境センサが配置され、
   前記第２回転駆動装置により前記結合バーの長手軸周りに回転して、前記環境センサにより、前記座席に着座した前記使用者の前記身体情報を取得する、
   請求項４〜６のいずれか１つに記載の電動車いす。

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