JP3032912U - ハンドリム負荷検知型車椅子駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】自動的に負荷の大きさを検出して坂道など大き
な負荷の時だけ補助駆動を使用する力のない老人や障害
者用の車椅子を提供する。 【解決手段】手動車椅子に四つの歪ゲージ抵抗５をハン
ドリム２に直接取り付け、車、椅子を動かそうとする手
の力の方向と大きさを検出する。これをホイール上に取
り付けた信号処理回路６により信号増幅し、ホイール上
のロータリーコネクタを介し、車椅子本体のモータ制御
回路７に入力する。ハンドリム２にかかる手の力の方向
によりモータは正転、逆転し手の力の大きさにより車椅
子駆動モータ４のトルクが変化する。この構成で使うセ
ンサ増幅器、ロータリーコネクタ１２、駆動モータ４は
脱着式とし、手動車椅子に取り付ける構造とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車椅子搭乗者が操作する車椅子補助駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

通常の車椅子は搭乗者が手の力を使ってハンドリムを回転させ走行する。 電動車椅子は、車椅子のハンドル部分に取り付けたコントロールボックス内の発 進ボタンを操作し、速度はボリウム式つまみやレバーを調整することにより走行 する方式であった。また、ボリウムつまみやレバーが無い自動検知方式のものも ある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

力のない老人や障害者が車椅子を使用する上で問題となることの一つに、電動 車椅子では傾斜地や悪路での走行であっても搭乗者は体を全く使うことがない。 医学的見地からも体を動かすことは重要なことであり、ある程度自分の力を加え て動かす車椅子が望ましい。そのことは、自動的に負荷の大きさを検出して坂道 など大きな負荷の時だけ補助駆動を使用することで解消できる。車軸中にトルク 検出手段を有する負荷トルク検出は、機械構造が複雑になる。また、複雑なため 機械加工上、コスト高になる。そのため、すでにある手動車椅子の改造では作れ ない。 本発明は、この課題を解決しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

車椅子は手動車椅子を使う。車椅子にかかる手の力の負荷を自動的に検知しす るため、直接、図１のように四つの歪ゲージ抵抗を車椅子のハンドリムに取り付 ける。ブリッジアンプ、ノイズフィルターの機能を有する信号処理回路ををホイ ール上に取り付ける。車輪の回転のため信号線が巻付かないように車軸中心に図 ２のようにロータリーコネクタを取り付ける。車椅子本体に駆動輪付きモータと その制御回路を取り付ける。４つの歪ゲージ抵抗からホイール上の信号処理回路 への配線はハンドリムに穴を空けハンドリム中を配線する。信号処理回路からの 信号線をロータリーコネクタに接続する。ロータリーコネクタの回転軸の信号線 をモータ制御に接続する。ハンドリム負荷の大きさに対応して車椅子に取り付け たモータを駆動するモータ制御とする。この構成で使うセンサ増幅器、ロータリ ーコネクタ、駆動モータなど部品は全て脱着式とし、手動車椅子に取り付ける構 造である。

【作用】

【０００５】 本発明のハンドリム負荷検知型車椅子駆動装置によれば搭乗者が車椅子を走行 させようとして前進方向にハンドリムを回すとき、ハンドリムに貼った４つの歪 ゲージ抵抗が歪みこの抵抗値の変化をプラスの信号電圧変化とし、車椅子のモー タを前進方向に駆動させる。坂道などハンドリムを動かす手の力が大きければ歪 が大きくなり、大きな信号電圧が得られモータの駆動力は大きくなる。

【０００６】 ハンドリムを動かさないときは、４つの歪ゲージ抵抗の歪は発生しないので信 号電圧は零となり、従ってモータ電流も流れない。電動車椅子に比べバッテリー の負担は少なくなる。

【０００７】 ハンドリムを車椅子の後退する方向に動かしたときは、歪ゲージ抵抗の歪む方 向が逆になり、マイナスの信号電圧変化となり車椅子のモータを後退方向に駆動 させる。

【０００８】 坂道で車椅子が停止しているときは、搭乗者がハンドリムを抑えているので保 持させる手の力に対応した信号電圧の大きさが得られ、モータには車椅子停止保 持のみの電流が流れる。

【０００９】

【実施例】

本発明では、歪ゲージ抵抗をハンドリムに取り付け、手の力の検出機構を考案 した。車椅子のハンドリムと車輪の接続部に図２のように歪ゲージ抵抗を４カ所 張り付ける。このゲージにより図３のようにブリッジを構成する。ハンドリムに 力を加えた時、伸び縮み方向が逆になるように歪ゲージ抵抗を配線する。これに よりハンドリムに加わる手の力が抵抗値の変化になり、ブリッジ回路の電圧変化 とすることができる。

【００１０】 この電圧変化を図３のホイール上に取り付けたブリッジアンプで増幅し、ホイ ール中心にあるロータリーコネクタから車椅子本体にあるモータ制御回路へ接続 する。

【００１１】 モータ制御回路では、信号電圧の大きさに比例したパルス幅でモータをパルス 駆動させる。信号の正負の違いによりモータは正回転又は、逆回転する。

【００１２】 ハンドリムを図の矢印の向きに回そうとしたとき歪ゲージ抵抗ＮＯ１、ＮＯ２ は伸び抵抗は大きくなり、ＮＯ３、ＮＯ４は縮み抵抗は小さくなる。したがって 図２のＡ点の電位は下がりＢ点の電位は上がる。このときハンドリムを回そうと する力の大きさによって抵抗の伸び縮み量が変わり、Ａ点とＢ点の電位の差は力 の大きさに比例したものとなる。

【００１３】 ハンドリムを矢印の向きと反対方向に回そうとしたとき歪ゲージ抵抗ＮＯ１、 ＮＯ２は縮み抵抗は小さくなり、ＮＯ３、ＮＯ４は伸び抵抗は大きくくなる。し たがって図２のＡ点の電位は上がりＢ点の電位は下がる。このときもこの方向に ハンドリムを回そうとする力の大きさによって抵抗の伸び縮み量が変わり、Ａ点 とＢ点の電位の差は力の大きさに比例したものとなる。

【００１４】 ブリッジアンプでは図１の矢印の向きの信号を正の信号電圧とし、反対のとき を負の信号電圧とする。この信号により車椅子を動かす方向を区別する。

【００１５】

【考案の効果】 車椅子にかかる手の力の負荷を検出のための機械構造が簡単である。また、す でにある手動車椅子にそのまま取り付ける脱着機構であるため、負荷検知型車椅 子をコスト的に安くなる。さらに負荷を自動的に検知しすることにより搭乗者は 電動車椅子のように速度調整レーバー操作の必要がない。高負荷の必要な時にだ け搭乗者を助ける機構のため、常時モータ駆動電流が流れなく、バッテリーを使 える時間が長くなる。搭乗者の力を補佐するだけのため身体機能の向上につなが る。坂道でハンドリムを持って楽に車椅子停止保持ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハンドリム負荷検知型車椅子駆動装置
基本構成図である。

【図２】ハンドリムの歪ゲージ抵抗の取り付け位置構成
図である。

【図３】電気信号の処理構成図である。

【符号の説明】

１ 車輪 ２ ハンドリム ３ 駆動輪 ４ 駆動モータ ５ 歪ゲージ抵抗 ６ 信号処理回路 ７ モータ制御回路 ８ 歪ゲージ抵抗Ｎｏ１ ９ 歪ゲージ抵抗Ｎｏ２ １０ 歪ゲージ抵抗Ｎｏ３ １１ 歪ゲージ抵抗Ｎｏ４ １２ ロータリーコネクタ １３ Ａ接続点 １４ Ｂ接続点 １５ ブリッジアンプ １６ ノイズフィルター １７ 入力信号比較 １８ パルス回路 １９ ＋５Ｖ点 ２０ ＧＮＤ点 ２１ 矢印

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドリムに貼った複数の歪ゲージ抵抗
   により車椅子を動かそうとする手の力の検出部分と、そ
   の検出値によりモータを制御するトルク制御回路を具備
   するハンドリム負荷検知型車椅子駆動装置