JP2022186415A - 搬送補助装置および医療用ベッド - Google Patents

Abstract

【課題】ベッド等の対象物の搬送を補助する搬送補助装置において、そのコンパクト化を実現する。【解決手段】搬送補助装置１は、医療用ベッド１００に取り付けられる２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌと、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの各々に取り付けられ、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動するモータ２２Ｒ，２２Ｌと、医療用ベッド１００に加わる力を検出する第１センサとしてのＸ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２と、第１センサと電気的に接続されモータ２２Ｒ，２２Ｌを制御する制御装置４と、を備える。制御装置４は、第１センサの検出信号に基づいて、医療用ベッド１００が力を受ける方向に沿って該医療用ベッド１００を推進させるように、モータ２２Ｒ，２２Ｌを介して２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動する。【選択図】図１１

Description

本開示は、搬送補助装置および医療用ベッドに関する。

例えば特許文献１には、ベッド搬送補助装置が開示されている。このベッド搬送補助装置は、ベッドの長手方向（直進方向）の一端部に装着される操作機と、ベッドの長手方向の他端部に装着される走行台車と、を備えている。

ここで、前記特許文献１に開示されている操作機は、看護士等によって操作されることで操作信号を送信する。一方、前記走行台車は、車軸と、該車軸の両端部に取り付けられた駆動輪と、を備えており、操作機から送信された操作信号を受信して車軸を旋回させるとともに、車軸を旋回させた状態で駆動輪を作動させることで、走行台車を走行させるように構成されている。

前記特許文献１によれば、操作機の操作に伴って走行台車を走行させることで、ベッドの搬送をアシストすることができる。また、その際に車軸を旋回させることで、任意の方向へと走行台車を走行させることができる。

特開２０１３－１０００７６号公報

ところで、前記特許文献１に開示されているような走行台車は、車軸の旋回によって駆動輪を旋回させるように構成されているため、駆動輪と他の部材とが接触しないよう、駆動輪が旋回するスペースを広めに確保する必要がある。そうしたスペースを確保した分、装置の肥大化を招くことになる。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベッド等の対象物の搬送を補助する搬送補助装置において、そのコンパクト化を実現することにある。

本開示の第１の態様は、対象物の搬送を補助する搬送補助装置に係る。この搬送補助装置は、前記対象物に取り付けられる複数のメカナムホイールと、前記複数のメカナムホイールの各々に取り付けられ、各メカナムホイールを駆動するモータと、前記対象物に加わる力を検出する第１センサと、前記第１センサと電気的に接続され、前記モータを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１センサの検出信号に基づいて、前記対象物が力を受ける方向に沿って該対象物を推進させるように前記モータを介して前記複数のメカナムホイールを駆動する。

前記第１の態様によると、前記搬送補助装置は、従来知られた車軸および駆動輪の代わりに、モータ駆動式のメカナムホイールによって対象物の搬送を補助する。メカナムホイールを用いた場合、メカナムホイールを旋回させなくとも、各メカナムホイールを前転させたり後転させたりするだけで、横移動、旋回等を実現することができる。そのため、メカナムホイールが旋回するスペースが不要となる分、従来よりもコンパクトに構成することができるようになる。なお、ここでいう「メカナムホイール」とは、特開２００９－１０８５４２号公報、特開２０１６－１８５７２２号公報、および、特開２０１６－１８５７２２号公報が引用する米国特許第３８７６２５５号明細書に記載されているように、車輪の表面が、車軸に対して４５°傾けられた複数の樽型のローラ（後述の樽型ローラ）で覆われているホイールを指す。

また、本開示の第２の態様によれば、前記制御装置は、前記複数のメカナムホイールの回転を検知した後に、前記対象物が力を受ける方向に沿って該対象物を推進させるように前記モータを介して前記複数のメカナムホイールを駆動する、としてもよい。

対象物に力が加わり移動を開始すると、メカナムホイールは、対象物の移動によって回り始める。換言すると、対象物に力が加わっても、その対象物が移動を開始するまではメカナムホイールは回転しない。仮に、メカナムホイールが回転していない状態でそのメカナムホイールを駆動してしまうと、搬送補助装置および対象物は、実質的に自走することになる。このことは、対象物の搬送を補助する上で望ましくない。

これに対し、前記第２の態様によると、前記制御装置は、前記複数のメカナムホイールの回転を検知した後に、メカナムホイールの駆動を開始する。これにより、搬送補助装置の自走を避けることができ、同装置の使い勝手を向上させることができる。

また、本開示の第３の態様によれば、前記搬送補助装置は、前記対象物の角速度を検出する第２センサを備え、前記制御装置は、前記第２センサの検出信号に基づいて、前記対象物の旋回を補助するように前記モータを介して前記複数のメカナムホイールを駆動する、としてもよい。

前記第３の態様によると、前記制御装置は、対象物の移動に加え、その旋回を補助することもできる。これにより、搬送補助装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。

また、本開示の第４の態様によれば、前記対象物はキャスタ付き医療用ベッドであり、前記複数のメカナムホイールは、それぞれ、前記医療用ベッドの下面に取り付けられる、としてもよい。

前記第４の態様によると、搬送補助装置を医療用ベッドの下面に取り付けたことで、例えば、医療用ベッドの前端部に取り付けた場合と比較して、搬送補助装置および医療用ベッドの全長を抑えることができる。これにより、搬送補助装置を都度着脱せずとも、エレベータ、手術室等、種々の空間へと医療用ベッドを搬入することができるようになる。これにより、搬送補助装置の使い勝手を向上させる上で有利になる。

また、本開示の第５の態様によれば、前記第１センサは、前記医療用ベッドのフレームおよび前記複数のメカナムホイールの間に生じる歪みを検出する歪みゲージ式のフォースセンサによって構成される、としてもよい。

また、本開示の第６の態様によれば、前記複数のメカナムホイールは、前記医療用ベッドの短手方向に沿って並んだ２つのメカナムホイールによって構成される、としてもよい。

また、本開示の第７の態様は、前記第４から第６の態様のうちのいずれか１つに係る搬送補助装置が取り付けられた医療用ベッドに係る。

以上説明したように、本開示によれば、ベッド等の対象物の搬送を補助する搬送補助装置において、そのコンパクト化を実現することができる。

搬送補助装置および医療用ベッドの全体構成を例示する側面図である。 搬送補助装置および医療用ベッドの全体構成を例示する底面図である。 搬送補助装置の構成を例示する横断面図である。 図３の要部を拡大して例示する図である。 搬送補助装置の構成を例示する側面図である。 搬送補助装置の制御系の構成を例示するブロック図である。 メカナムホイールの構成について説明するための図である。 メカナムホイールの動作について説明するための図である。 搬送補助装置によるアシストについて説明するための図である。 搬送補助装置によるアシストについて説明するための図である。 制御装置による処理の具体例を示すフローチャートである。 歪み量とアシストを行うタイミングとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は搬送補助装置１および医療用ベッド１００の全体構成を例示する側面図であり、図２は搬送補助装置１および医療用ベッド１００の全体構成を例示する底面図である。

また、図３は搬送補助装置１の構成を例示する横断面図であり、図４は図３の要部を拡大して例示する図である。そして、図５は、搬送補助装置１の構成を例示する側面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る搬送補助装置１は、対象物としてのキャスタ付き医療用ベッド（以下、単に「ベッド」と呼称する）１００の下面に取り付けられており、このベッド１００の搬送を補助するように構成される。

ベッド１００は、図１に示すように、マットレス等が載置されるベッド本体１０１と、ベッド本体１０１を下方から支持するフレーム１０２と、フレーム１０２に対してベッド本体１０１を昇降させる昇降具１０３と、フレーム１０２の四隅に設けられた４つのキャスタ１０４と、を備える。

ここで、フレーム１０２は、矩形枠状に構成されており、左右方向に沿って延びかつベッド１００の前側に配置される前フレーム１０２Ｆと、前後方向に沿って延びかつベッド１００の右側に配置される右フレーム１０２Ｒと、前後方向に沿って延びかつベッド１００の左側に配置される左フレーム１０２Ｌと、左右方向に沿って延びかつベッド１００の後側に配置される後フレーム１０２Ｂと、を有する。

搬送補助装置１は、前述のように構成されるフレーム１０２において、右フレーム１０２Ｒの前後方向中央部と、左フレーム１０２Ｌの前後方向中央部と、を架け渡すように配置される。

本実施形態に係る搬送補助装置１は、取付板３を介してベッド１００の下面に取り付けられる複数のモータ付メカナムホイール２と、ベッド１００に加わる力を検出する第１センサとしてのＸ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２と、ベッド１００の角速度を検出する第２センサとしてのジャイロセンサＳｗ３と、制御装置４と、バッテリ５と、を備える。なお、ここでいう「Ｘ軸」とは、左右方向に沿って延びかつ上下方向に直交する軸を指し、そのＸ軸に沿った方向を以下の記載では「Ｘ方向」と呼称する。同様に、ここでいう「Ｙ軸」とは、前後方向に沿って延びかつ上下方向に直交する軸を指し、そのＹ軸に沿った方向を以下の記載では「Ｙ方向」と呼称する。

搬送補助装置１を構成する各モータ付メカナムホイール２、制御装置４、バッテリ５、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１、Ｙ軸フォースセンサＳｗ２およびジャイロセンサＳｗ３は、いずれも取付板３に組み付けられており、この取付板３を介してベッド１００の下面に後付けすることができる。

取付板３は、右フレーム１０２Ｒと左フレーム１０２Ｌとを架け渡すように構成された取付板本体３０と、取付板本体３０の下面に接続された第１板部３１と、第１板部３１の下面に接続された第２板部３２と、第２板部３２の下面に接続された第３板部３３と、を有する。

取付板本体３０は、左右方向に沿って延びる矩形板状に構成されており、その両端部に右フレーム１０２Ｒと左フレーム１０２Ｌとが締結されている。具体的に、取付板本体３０の右端部は、右方に向かって開口した断面凹字状に形成されており、右フレーム１０２Ｒの前後方向中央部が締結されている。一方、取付板本体３０の左端部は、左方に向かって開口した断面凹字状に形成されており、左フレーム１０２Ｌの前後方向中央部が締結されている。

第１板部３１は、矩形板状に構成されており、取付板本体３０の下面の左右方向中央部に取り付けられている。第２板部３２は、第１板部３１と略同じ寸法を有する板状に構成されており、第１板部３１の下面に配置されている。第３板部３３は、第１板部３１および第２板部３２と略同じ寸法を有する板状に構成されており、第２板部３２の下面に配置されている。図４および図５に示すように、第１板部３１および第２板部３２の左側部にはＸ軸フォースセンサＳｗ１が取り付けられている一方、第２板部３２および第３板部３３の前部にはＹ軸フォースセンサＳｗ２が取り付けられている。

なお、第１板部３１と第２板部３２は、Ｘ方向にスライド可能な２列の第１リニアガイド３４，３４によって連結されている。第１板部３１および第２板部３２の相対位置は、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１の剛性によって保持されている。これにより、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１には、Ｘ方向の力のみが作用することになる。

同様に、第２板部３２と第３板部３３は、Ｙ方向にスライド可能な２列の第２リニアガイド３５，３５によって連結されている。第２板部３２および第３板部３３の相対位置は、Ｙ軸フォースセンサＳｗ２の剛性によって保持されている。これにより、Ｙ軸フォースセンサＳｗ２には、Ｙ方向の力のみが作用することになる。

また、第３板部３３の下面には、左右一対のサスペンション７，７が取り付けられている。サスペンション７，７は、それぞれ上下方向に伸縮するように構成されている。サスペンション７，７の上端部は第３板部３３に取り付けられる一方、サスペンション７，７の下端部にはブラケット６が取り付けられている。

ブラケット６は、左右方向に延びる矩形板状に構成されており、その右端部に設けられたフランジ部６１には、複数のモータ付メカナムホイール２のうち、後述の第１のモータ付メカナムホイール２Ｒが取り付けられる一方、その左端部に設けられたフランジ部６１には、後述の第２のモータ付メカナムホイール２Ｌが取り付けられる。

サスペンション７，７が上下方向に伸縮することで、モータ付メカナムホイール２を床面２００に向けて付勢することができる。この付勢によって、モータ付メカナムホイール２を床面２００に常時押し付けることができる。

以下、モータ付メカナムホイール２の構成、および、搬送補助装置１によるモータ付メカナムホイール２を用いた制御について、詳細に説明する。

図６は、搬送補助装置１の制御系の構成を例示するブロック図である。また、図７は、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの構成について説明するための図であり、図８は、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの動作について説明するための図である。そして、図９および図１０は、搬送補助装置１によるアシストについて説明するための図である。

複数のモータ付メカナムホイール２は、複数のメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌと、複数のメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの各々に取り付けられ、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動するモータ２２Ｒ，２２Ｌと、を有する。

このうち、複数のメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌは、ベッド１００の短手方向（図例では、左右方向）に沿って並んだ２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌによって構成される。なお、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌは、ベッド１００の長手方向（図例では、前後方向）に沿って並ぶように配置してもよいし、短手方向および長手方向の双方に傾斜した斜め方向に沿って並ぶように配置してもよい。

具体的に、複数のモータ付メカナムホイール２のうち、右側に位置する第１のモータ付メカナムホイール２Ｒは、メカナムホイール２１Ｒと、このメカナムホイール２１Ｒを駆動するモータ２２Ｒと、を有する（モータ２２Ｒは、図６にのみ図示）。

同様に、複数のモータ付メカナムホイール２のうち、左側に位置する第２のモータ付メカナムホイール２Ｌは、メカナムホイール２１Ｌと、このメカナムホイール２１Ｌを駆動するモータ２２Ｌと、を有する（モータ２２Ｌは、図６にのみ図示）。

各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌは、図７に示すように、ホイール本体の円周上に、そのホイール本体の中心に対して４５°傾けた複数の樽型ローラを取り付けてなる。

２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌは、図８に示すように、前後方向に沿って延びる鏡映面に対し、樽型ローラが互いに鏡映対称となるように配置される（樽型ローラの傾斜方向が互いに反対方向となるように配置される）。ここで、図８に示すように上方から見た場合、各樽型ローラの傾斜方向は、前後方向に沿って後側から前側に向かうに従って、左右方向の内側から外側（左右方向の中央部から右側または左側）へ向かって延びている。なお、各樽型ローラの傾斜方向は、図８等に示す例には限定されない。

ここで、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを双方とも前転するように駆動させると、ベッド１００の前進をアシストすることができる。同様に、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを双方とも後転するように駆動すると、ベッド１００の後退をアシストすることができる（図示省略）。

また、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌのうちの一方を前転するように駆動させ、他方を後転するように駆動させると、ベッド１００の横移動（左右方向に沿った移動）をアシストすることができる。

また、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌのうちの一方のみを前転または後転するように駆動させると、ベッド１００の斜め移動をアシストすることができる。この斜め移動は、ベッド１００に設けられた４つのキャスタ１０４のうちのいずれかを支点とした旋回（図例では、右後輪のキャスタ１０４を支点とした旋回）をアシストすることもできる。その際、前述のように各樽型ローラの傾斜方向を設定することで、右後輪のキャスタ１０４を支点とした旋回をアシストする際には左側のメカナムホイール２１Ｌが駆動される一方、左後輪のキャスタ１０４を支点とした旋回をアシストする際には右側のメカナムホイール２１Ｒが駆動されることになる。このように、旋回のアシストの際には支点の外側のメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動するように構成することで、実際の作業感覚に近いアシストを実現することができる。

なお、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌは、対応するモータ２２Ｒ，２２Ｌを駆動していない場合も前転および後転が許容される。これにより、ベッド１００を押し運ぶ際のふらつきを抑制し、ベッド１００の搬送を安定させることができる。

モータ２２Ｒ，２２Ｌによるメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの駆動は、第１センサの検出信号を通じて制御することができる。本実施形態に係る搬送補助装置１は、そうした第１センサとして、歪みゲージ式のフォースセンサによって構成されたＸ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２を備えている。

Ｘ軸フォースセンサＳｗ１は、第１板部３１と第２板部３２との間に生じたＸ方向（左右方向）における歪みを検出する。第１板部３１は、取付板本体３０を介してフレーム１０２と接続されている。一方、第２板部３２は、第３板部３３、サスペンション７およびブラケット６を介して各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌと接続されている。よって、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１は、取付板本体３０、第３板部３３、サスペンション７およびブラケット６を介して、フレーム１０２と２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌとの間に生じたＸ方向の歪みを検出することができる。Ｘ軸フォースセンサＳｗ１の検出信号は、制御装置４に入力される。

Ｙ軸フォースセンサＳｗ２は、第２板部３２と第３板部３３との間に生じたＹ方向（前後方向）における歪みを検出する。第２板部３２は、第１板部３１および取付板本体３０を介してフレーム１０２と接続されている。一方、第３板部３３は、サスペンション７およびブラケット６を介して各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌと接続されている。よって、Ｙ軸フォースセンサＳｗ２は、フレーム１０２と２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌとの間に生じたＹ方向の歪みを検出することができる。Ｙ軸フォースセンサＳｗ２の検出信号は、制御装置４に入力される。

モータ２２Ｒ，２２Ｌによるメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの駆動は、第２センサの検出信号を通じて制御することもできる。本実施形態に係る搬送補助装置１は、そうした第２センサとして、さらにジャイロセンサＳｗ３を備えている。このジャイロセンサＳｗ３は、予め設定した任意の箇所（例えばベッド１００の場合、前側の先端部）における角速度を検出し、その検出信号を制御装置４に入力する。

搬送補助装置１はまた、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌ各々の回転を検出する回転センサＳｗ４を有する（図６にのみ図示）。回転センサＳｗ４は、例えば、モータ２２Ｒ，２２Ｌ各々に設けられたホール素子センサとすることができる。回転センサＳｗ４の検出信号は、制御装置４に入力される。

制御装置４は、取付板３の下面に取り付けられている。この制御装置４は、図２および図３に示すように、左右方向において第２のモータ付メカナムホイール２Ｌと左フレーム１０２Ｌとの間に配置されている。

制御装置４は、ＣＰＵと、メモリと、入出力バスと、を備えている。この制御装置４は、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１、Ｙ軸フォースセンサＳｗ２、ジャイロセンサＳｗ３および回転センサＳｗ４と電気的に接続されており、これらのセンサの検出信号に基づいて各モータ２２Ｒ，２２Ｌを個別に制御することができる。

詳しくは、本実施形態に係る制御装置４は、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２の検出信号に基づいて、ベッド１００が力を受ける方向（ベッド１００の進行方向）に沿って該ベッド１００を推進させるように、各モータ２２Ｒ，２２Ｌを介して２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動する。

ここで、前述のように歪みゲージ式のセンサを用いた場合、制御装置４は、以下のようにして２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動することができる。例えば、図９に示すように、４つのキャスタ１０４のうちの左後輪に対して斜め前方向Ｆ１へと力Ｆ０が加わった場合、その力Ｆ０は、キャスタ１０４から、フレーム１０２、取付板３、サスペンション７、ブラケット６を介してメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌに伝達される。そのため、ベッド１００に力Ｆ０を加えることでベッド１００が移動を開始すると、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌは、ベッド１００の移動によって回り始める。ベッド１００に力Ｆ０を加えた際、フレーム１０２とメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌとの間には歪みＳｔが生じることになる。

そうして生じた歪みＳｔの方向は、ベッド１００が力を受ける方向Ｆ１を反転させた方向に相当する。そのため、歪みＳｔの方向を算出することで、ベッド１００が力を受ける方向Ｆ１を取得することができる。また、ベッド１００に加わった力Ｆ０が大きくなるほど、ベッド１００を押す早さが大きくなり、それに起因して生じる歪みＳｔも大きくなると考えられる。したがって、歪みＳｔの大きさを取得することで、ベッド１００を押す早さを推定することができる。

具体的に、制御装置４は、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１の検出信号に基づいてＸ方向に生じた歪みＳｘを取得するとともに、Ｙ軸フォースセンサＳｗ２の検出信号に基づいてＹ方向に生じた歪みＳｙを取得する。制御装置４は、２つの歪みＳｘ，Ｓｙの合成ベクトルを算出することで、ＸＹ方向全体で見た歪みＳｔの方向と大きさを算出する。

そして、制御装置４は、算出された歪みＳｔを相殺するように、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌをそれぞれ個別に駆動する。前述したように、歪みＳｔの方向は、ベッド１００が力を受ける方向（ベッド１００の進行方向）Ｆ１を反転させた方向に等しいため、歪みＳｔを相殺するように２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動することは、ベッド１００が力を受ける方向Ｆ１に沿ってベッド１００を推進させることに等しい。

また、制御装置４は、歪みＳｔの大きさに基づいて、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌそれぞれの回転速度（モータ２２Ｒ，２２Ｌの回転速度）を決定することができる。ここで、制御装置４は、ベッド１００を押す早さが大きい場合、すなわち歪みＳｔが大きい場合には、それらが小さい場合よりもモータ２２Ｒ，２２Ｌの回転速度を高速に設定する。制御装置４は、歪みＳｔの大きさに応じて各モータ２２Ｒ，２２Ｌの回転速度を決定し、決定された回転速度を実現するように各モータ２２Ｒ，２２Ｌを駆動する。

また、制御装置４は、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌのうちの少なくとも一方の回転を検知した後に、ベッド１００が力を受ける方向Ｆ１に沿って該ベッド１００を推進させるように各モータ２２Ｒ，２２Ｌを介して２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動する。２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌが回転しているか否かの判定は、回転センサＳｗ４の検出信号に基づいて制御装置４が実行する。制御装置４は、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２の検出信号に基づいて２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌのうちの少なくとも一方の回転が検知されたことを受けて、各モータ２２Ｒ，２２Ｌの駆動を開始する。

また、制御装置４は、ジャイロセンサＳｗ３の検出信号に基づいて、ベッド１００の旋回を補助するように、各モータ２２Ｒ，２２Ｌを介して２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動する。

例えば、図１０に示すように、ベッド１００の後側部分に力Ｆ３を加えることで、その前端部Ｐｃを支点としてベッド１００を旋回させる場合を考える。この場合、ジャイロセンサＳｗ３を任意の場所に取り付け、予め設定したベッドの支点（図例では前端部Ｐｃ）と、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの各中央部Ｐｒ，Ｐｌと、の間の旋回半径を制御装置４に事前に記憶させておく。ベッド１００を旋回させると、各中央部Ｐｒ，Ｐｌは、それぞれ、座標Ｐｒ’，Ｐｌ’に移動することになる。

制御装置４は、ジャイロセンサＳｗ３の検出信号と、事前に記憶された旋回半径と、に基づいて、各中央部Ｐｒ，Ｐｌにおける旋回途中の回転角度θと、旋回速度を算出する。回転角度θの正負は、旋回方向に相当する。よって、回転角度θを算出することは、ベッド１００の旋回方向を取得することに等しい。制御装置４は、取得された旋回方向に沿ってベッド１００が回転するように、各モータ２２Ｒ，２２Ｌを駆動する。

また一般に、ベッド１００の前端部Ｐｃと、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの各中央部Ｐｒ，Ｐｌとの間で、回転角度θは共通になるが、旋回速度は相違し得る。制御装置４は、各中央部Ｐｒ，Ｐｌにおける旋回速度に応じたモータ２２Ｒ，２２Ｌの回転速度を決定し、決定された回転速度を実現するように各モータ２２Ｒ，２２Ｌを駆動する。

バッテリ５は、取付板３の下面に取り付けられている。このバッテリ５は、図２および図３に示すように、左右方向において、第１のモータ付メカナムホイール２Ｒと右フレーム１０２Ｒとの間に配置されている。２つのモータ付メカナムホイール２は、左右方向において制御装置４とバッテリ５との間に配置されることになる。バッテリ５は、制御装置４、モータ２２Ｒ，２２Ｌ等、搬送補助装置１の各部に電力を供給する。

以下、制御装置４による処理の具体例を、図１１および図１２を参照して説明する。図１１は、制御装置４による処理の具体例を示すフローチャートである。図１２は歪み量とアシストを行うタイミングとの関係を示すグラフである。

ここで、図１２の時間ｔ０においてベッド１００に力が加わり、その力によってベッド１００が動き出したものとする。この場合、ベッド１００の動き出しとほぼ同時に搬送補助装置１に力が加わるが、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの回転軸等、機械的要素に生じる静止摩擦力によって、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌは直ちに回転しない。この場合、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌはその場に留まろうとするため、フレーム１０２と、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの取付部（第３板部３３）との間に生じる歪みＳｔは、時間が進むにしたがって直線的に大きくなる（時間ｔ０から時間ｔ１にかけての期間を参照）。この歪みＳｔの大きさは、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２の検出信号に反映されることになる。

そして、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌに加わる力が前述の静止摩擦力を上回ったタイミング（図１２の時間ｔ１を参照）で、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌが回転を開始する。メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌが回転を開始すると、該メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌに作用する摩擦力は静止摩擦力から動摩擦力に変化する。一般に、動摩擦力は静止摩擦力よりも小さいため、歪みＳｔは減少する（時間ｔ１から時間ｔ２にかけての期間を参照）。時間ｔ１から時間ｔ２までの期間は、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌが回転を開始してから、モータ２２Ｒ，２２Ｌを駆動するまでの一瞬のタイムラグを示す。

この場合、まず、図１１のステップＳ１において、制御装置４は、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１、Ｙ軸フォースセンサＳｗ２およびジャイロセンサＳｗ３の検出信号を読み込む。

続くステップＳ２において、制御装置４は、回転センサＳｗ４の検出信号に基づいて、２つのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌのうちの少なくとも一方が回転しているか否かを判定する。この判定がＮＯの場合は、制御装置４は制御プロセスをステップＳ１に戻し、ＹＥＳの場合は、制御プロセスをステップＳ３に進める。

続くステップＳ３において、制御装置４は、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２の検出信号に基づいて、フレーム１０２と各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの間に生じる歪みの方向および大きさを算出する。この算出を行う代わりに、ベッド１００に加わる力の方向および大きさを直に算出してもよい。

続くステップＳ４において、制御装置４は、ジャイロセンサＳｗ３の検出信号に基づいて、対象物としてのベッド１００の旋回方向および旋回速度を算出する。この算出は、前述のように事前に記憶された旋回半径を参照して行われる。

続くステップＳ５において、制御装置４は、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの駆動速度（対応するモータ２２Ｒ，２２Ｌの回転速度）を決定する。この決定は、ステップＳ３で算出された歪みの大きさ、および、ステップＳ４で算出されたベッド１００の旋回速度等に基づいて行うことができる。例えば、ベッド１００を押す速度が低く、それに伴って生じた歪み量が小さい場合（図１２のグラフＧ１を参照）は、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの駆動速度を相対的に低く設定する一方、ベッド１００を速度が速く、それに伴って生じた歪み量が大きい場合（図１２のグラフＧ２を参照）は、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの駆動速度を相対的に高く設定する。

図１２の例では、時間ｔ１で静摩擦から動摩擦に変わって、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの回転が検知され、ステップＳ５から続くステップＳ６において、制御装置４は、時間ｔ１から時間ｔ２にかけての期間内におけるいずれかのタイミングでモータ２２Ｒ，２２Ｌに制御信号を入力し、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動させる。その後、図１２の時間ｔ２においてアシストが開始されると、フレーム１０２と各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの間に生じた歪みが相殺される。これにより、図１２の時間ｔ２以降に示すように、歪み量の大きさは、ゼロに向かって減少することになる。図１２のグラフＧ２のように、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの駆動速度が相対的に高く設定された場合は、図１２のグラフＧ１のように相対的に低く設定された場合に比して、歪み量は急速に減少することになる。図１２に示すように、ベッド１００に加わる力、ひいてはメカナムホイール２１Ｒ、２１Ｌの駆動速度の高低にかかわらず、ベッド１００に力が加わってからモータ２２Ｒ，２２Ｌによるアシストが開始されるまでのタイムラグは同じになる。

以上説明したように、本実施形態に係る搬送補助装置１は、図８および図９に示したように、従来知られた車軸および駆動輪の代わりに、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌによってベッド１００の搬送を補助する。これにより、医療用ベッドのような重量の嵩むベッド１００であっても、１人で搬送することができるようになる。

また、Ｘ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２の検出信号に基づいてモータ２２Ｒ，２２Ｌを自動的に駆動するように構成することで、搬送を補助するための特別な操作が不要となる。これにより、搬送補助装置１の使い勝手を向上させることができる。

また、図８に示したように、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを旋回させなくとも、各メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを前転させたり後転させたりするだけで、横移動、旋回等を実現することができる。そのため、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌが旋回するスペースが不要となる分、従来よりもコンパクトに構成することができるようになる。

また仮に、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌが回転していない状態でそのメカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌを駆動してしまうと、搬送補助装置１およびベッド１００は、実質的に自走することになる。このことは、ベッド１００の搬送を補助する上で望ましくない。

これに対し、本実施形態に係る制御装置４は、図１１に示したように、メカナムホイール２１Ｒ、２１Ｌの回転を検知した後に、メカナムホイール２１Ｒ，２１Ｌの駆動を開始する。これにより、搬送補助装置１の自走を抑制し、同装置１の使い勝手を向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置４は、図１０に示したように、ベッド１００の移動に加え、その旋回を補助することもできる。これにより、搬送補助装置１の使い勝手を向上させることができる。

また、図１～図４に示したように、搬送補助装置１をベッド１００の下面に取り付けたことで、例えば、ベッド１００の前端部に取り付けた場合と比較して、搬送補助装置１およびベッド１００の前後方向における全長を抑えることができる。これにより、搬送補助装置１を都度着脱せずとも、エレベータ、手術室等、種々の空間へとベッド１００を搬入することができるようになる。これにより、搬送補助装置１の使い勝手を向上させる上で有利になる。

《他の実施形態》
前記実施形態では、対象物としてベッド１００が例示されていたが、搬送補助装置１を取付可能な対象物は、ベッド１００には限定されない。本開示に係る搬送補助装置１は、例えば台車に取り付けてもよい。

また、前記実施形態では、ベッド１００に加わる力を検出するための第１センサとして、歪みゲージ式のＸ軸フォースセンサＳｗ１およびＹ軸フォースセンサＳｗ２が例示されていたが、それらの例示には限定されない。第１センサとして加速度センサを用いてもよいし、圧電式の力センサを用いてもよい。

１ 搬送補助装置
２ モータ付メカナムホイール
２１Ｒ メカナムホイール
２１Ｌ メカナムホイール
２２Ｒ モータ
２２Ｌ モータ
４ 制御装置
１００ ベッド（医療用ベッド，対象物）
１０２ フレーム
１０４ キャスタ
Ｓｗ１ Ｘ軸フォースセンサ（第１センサ）
Ｓｗ２ Ｙ軸フォースセンサ（第１センサ）
Ｓｗ３ ジャイロセンサ（第２センサ）

Claims (7)

1. 対象物の搬送を補助する搬送補助装置であって、
   前記対象物に取り付けられる複数のメカナムホイールと、
   前記複数のメカナムホイールの各々に取り付けられ、各メカナムホイールを駆動するモータと、
   前記対象物に加わる力を検出する第１センサと、
   前記第１センサと電気的に接続され、前記モータを制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１センサの検出信号に基づいて、前記対象物が力を受ける方向に沿って該対象物を推進させるように前記モータを介して前記複数のメカナムホイールを駆動する
   ことを特徴とする搬送補助装置。
2. 請求項１に記載された搬送補助装置において、
   前記制御装置は、前記複数のメカナムホイールの回転を検知した後に、前記対象物が力を受ける方向に沿って該対象物を推進させるように前記モータを介して前記複数のメカナムホイールを駆動する
   ことを特徴とする搬送補助装置。
3. 請求項１または２に記載された搬送補助装置において、
   前記対象物の角速度を検出する第２センサを備え、
   前記制御装置は、
   前記第２センサの検出信号に基づいて、前記対象物の旋回を補助するように前記モータを介して前記複数のメカナムホイールを駆動する
   ことを特徴とする搬送補助装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された搬送補助装置において、
   前記対象物はキャスタ付き医療用ベッドであり、
   前記複数のメカナムホイールは、それぞれ、前記医療用ベッドの下面に取り付けられる
   ことを特徴とする搬送補助装置。
5. 請求項４に記載された搬送補助装置において、
   前記第１センサは、前記医療用ベッドのフレームおよび前記複数のメカナムホイールの間に生じる歪みを検出する歪みゲージ式のフォースセンサによって構成される
   ことを特徴とする搬送補助装置。
6. 請求項５に記載された搬送補助装置において、
   前記複数のメカナムホイールは、前記医療用ベッドの短手方向に沿って並んだ２つのメカナムホイールによって構成される
   ことを特徴とする搬送補助装置。
7. 請求項４から６のいずれか１項に記載された搬送補助装置が取り付けられた医療用ベッド。

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