JP4571825B2

JP4571825B2 - 車両用可動座席

Info

Publication number: JP4571825B2
Application number: JP2004173634A
Authority: JP
Inventors: 正人早川; 崇文福島; 一宏岸本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: US7083214B2; US20050275259A1; JP2005349974A

Description

この発明は、車両用可動座席に関する。

近時、高齢者、身体障害者などの被介護者が乗車するのに便利な可動座席を設けた車両、いわゆる福祉車両が種々提案されており、その例として例えば特許文献１，２記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術は、座席（シート）を、室外にあってはステップを避けて乗降し易い位置に、室内にあってはドア開口部付近の位置に設けることを提案している。また、特許文献２記載の技術は、移乗リフトを一般の車両のルーフ上に設置して容易に利用できるようにすることを提案している。

ところで、近時、人間型のロボット、いわゆるヒューマノイド型の２足ロボットが多種提案されており、本出願人も特許文献３記載の技術において同種のロボットを提案している。特許文献３記載の技術は、ロボットが直立したときの肩関節の床面からの高さを作業対象物群の高さに応じて決定して既存の作業空間での作業効率を向上させることを提案している。
特開平８−１５０１７５号公報特開２００１−３７８１１号公報国際公開ＷＯ２００２／０４０２２６号公報

特許文献３記載のロボットは１２０ｃｍ程度の身長を予定しているが、そのようなロボットは人でいえば小学校高学年生程度の身長にも相当し、かなりの重量を有することから、車両に収容（搭載）して運搬するとき、高齢者などの被介護者と同様、人の補助を必要とする。従って、着席させて収容した後、目的地まで運搬し、到着した後、離席させて降車させるまでの一連の作業、特に着席や離席を確実に行うのが困難であった。しかしながら、上記した特許文献１，２記載の技術で対象とするのは人に限られており、ロボットなども含めてその乗降を容易とするものではなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、高齢者などの被介護者のみならず、ヒューマノイド型のロボットも確実に着席あるいは離席させて容易に乗降させるようにした車両用可動座席を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、車両の内外を回転・昇降機構を介して移動自在に構成される座席部と、前記座席部に、ロボットを着席あるいは離席させる第１位置と、前記ロボットを着座させた状態で保持する第２位置の間で連結機構を介して前記ロボットの離席方向に移動自在に取り付けられると共に、前記第１位置において前記ロボットの離席時の重心位置が前記ロボットの前記座席部、より具体的にはその足置台における足関節の位置と同一あるいはそれより前方となるように設定される座面部と、前記連結機構を駆動するアクチュエータと、前記第１位置あるいは第２位置への前記座面部の移動指示を行う移動指示手段と、および前記移動指示がなされたとき、前記座面部が前記第１位置および第２位置の中の前記移動指示に対応する位置に移動するように前記アクチュエータの駆動を制御するコントローラとを備える如く構成した。

請求項２に係る車両用可動座席にあっては、前記ロボットが充電端子を備え、前記車両の電圧源から充電可能に構成される如く構成した。

請求項１に係る車両用可動座席にあっては、車両の内外を回転・昇降機構を介して移動自在に構成される座席部と、その座席部に、ロボットを着席あるいは離席させる第１位置と、着座させた状態で保持する第２位置の間で連結機構を介してロボットの離席方向に移動自在に取り付けられると共に、第１位置においてロボットの離席時の重心位置がロボットの座席部における足関節の位置と同一あるいはそれより前方となるように設定される座面部とを備えると共に、第１位置あるいは第２位置への座面部の移動指示がなされたとき、座面部が移動指示に対応する位置に移動するようにアクチュエータの駆動を制御するコントローラとを備える如く構成したので、高齢者などの被介護者、換言すれば人間のみならず、ヒューマノイド型のロボットも、確実に着席あるいは離席させて容易に乗降させることができる。

また、上記のように構成したので、その座面部を市販の福祉車両の座席部に取り付けることにより、例えば、ロボットの重心位置を足部より前方に位置させることで、それまでの平衡状態を故意に崩して立ち上がり動作を容易にさせることも可能となり、よって確実に離席させて降車させることができる。

また、第１位置はロボットの離席時の重心位置がロボットの座席部、より具体的にはその足置台における足関節の位置より前方となるように設定される如く構成した、換言すれば、ロボットの重心位置が床反力の作用点よりも前（ロボットの進行方向において）となるように設定される如く構成したので、ロボットの重心位置を足部より前方に位置させることで、それまでの平衡状態を故意に崩して立ち上がり動作を容易にさせることができ、よって確実に離席させて降車させることができる。

請求項２に係る車両用可動座席にあっては、ロボットが充電端子を備え、車両の電圧源から充電可能に構成される如く構成したので、特に車両がハイブリッド車両であるとき、バッテリに充電できる回生エネルギには限界があることから、ロボットがその余剰エネルギで充電されることで、余剰エネルギを有効活用することができると共に、ロボットにとっても充電などのメンテナンス作業が一層容易となる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る車両用可動座席を実施するための最良の形態について説明する。

以下、添付図面を参照してこの発明の第１実施例に係る車両用可動座席を説明する。

図１は、その車両用可動座席を全体的に示す説明斜視図、図２は図１に示す可動座席を車両から外した状態で示す説明斜視図である。

図１，２において、符号１０は可動座席を示し、可動座席１０は、車両１２の車室１２ａの内外を公知の回転・昇降機構（図示せず）を介して移動自在に構成される座席部１４と、座席部１４に移動自在に取り付けられる座面部１６とからなる。座席部１４は、公知の福祉車両の座席と同様の形状を呈すると共に、その下部に足置台１４ａを備える。

座面部１６は大略、座席部１４の表面形状に合致する形状の比較的肉薄のプレートからなり、その表面側は座席部１４の表面側と同様、着座体を着席させたとき適宜なクッション性を与える弾性素材から構成されると共に、裏面側は比較的剛性の高い素材から構成される。座面部１６は、その裏面側において取付部１６ａを介して連結機構（後述）に取り付けられ、座席部１４に移動自在に連結される。

図１，２の説明を続ける前に、この実施例に係る可動座席１０が着座（収容）を予定する着座体について説明する。

この実施例においては、着座体としてのロボット、具体的には脚式移動ロボット、より具体的には２足歩行ロボットを予定する。ただし、課題で述べたように、着座体は被介護者（高齢者、身体障害者など）などの人であっても良い。

図３はロボット２０の正面図、図４はその側面図、および図５はロボット２０の背部の内部のフレームの正面図である。

図３および図４に示すように、ロボット２０は、２本の脚部リンク機構（以下「脚部」という）２２を備えると共に、その上方には基体（上体）２４が設けられる。基体２４の上部には頭部２６が設けられる。基体２４の両側には２本の腕部リンク機構（以下「腕部」という）３０が連結される。また、図４に示すように、基体２４の背部には格納部３２が設けられ、その内部にはマイクロコンピュータからなるＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット。図示せず）およびロボット２０の関節を駆動する電動モータ（搭載機器）のバッテリ（図示せず）などが収容される。

図４に示すように、基体２４の背部の格納部３２はボックス状を呈すると共に、その内部の下部にはフレーム２４ｂ（図５に示す）が配置される。図５に示す如く、フレーム２４ｂの下端には、バッテリ電源を充電するための端子２４ｂ１が配置され、車両１２のバッテリ（電圧源）から充電可能に構成される。

ロボット２０は、左右それぞれの脚部２２に、鉛直軸（重力軸）まわりの関節とのロール方向（進行方向軸まわり）の関節とピッチ方向（左右方向軸まわり）の関節とからなる股関節３４、ピッチ方向の膝関節３６、ピッチ方向の関節とロール方向の関節からなる足関節４０を備えると共に、脚部２２の下部には足部４２を備える。また腕部３０に、同種の構造の肩関節、肘関節、および手関節を備えると共に、手関節の先にはハンド（エンドエフェクタ）４４を備える。

頭部２６の内部には、２個のＣＣＤ（図示せず）が左右に並列してステレオ視（複眼視）自在に取り付けられ、周囲環境を撮影する。尚、ロボット２０は身長１２０ｃｍ程度であり、重量（体重）は、５２ｋｇである。

ロボット２０は、上記の如く、左右の脚部２２について合計１２の自由度を与えられ、歩行中にそれらの１２個の関節を適宜な角度で駆動することで、脚部２２を駆動して足部４２を接地させつつ、任意に３次元空間において床面（路面）を歩行（移動）することができる。また、腕部３０も左右の腕についてそれぞれ５つの自由度を与えられ、これらの関節を適宜な角度で駆動することで腕部３０を駆動して３次元空間（作業空間）において所望の作業を行うことができる。

また、足部４２には公知の６軸力センサ（図示せず）が取着されてロボット２０に作用する床反力を示す信号を出力すると共に、基体２４には傾斜センサ（図示せず）が設置されて鉛直軸に対する傾きとその角速度を示す信号を出力する。それらセンサ出力およびＣＣＤカメラが撮影して得た画像出力は、上記したＥＣＵに送られる。ＥＣＵはマイクロコンピュータからなり、そのＣＰＵは、入力値に基づき、ＲＯＭに格納されている命令に従って各関節の駆動に必要な電動モータの制御値（操作量）を算出し、Ｄ／Ａ変換器とアンプ（共に図示せず）を介して電動モータに出力する。

尚、ロボット２０の上記した関節構造およびＥＣＵの構成などの詳細は、前記した特許文献３などに記載されているので、これ以上の説明は省略する。

上記の如く、この明細書で、「着座体」は、人間および人間型のロボット（ヒューマノイド型のロボット）の中の少なくともいずれかを意味する。

図１および図２の説明に戻ると、可動座席１０の座席部１４の内部には、連結機構（スライド機構）５０と、それを駆動する電動モータ（アクチュエータ）５２が配置される。電動モータ５２は、車両１２のバッテリ（図示せず）から電源を供給されて動作する。

連結機構５０は公知のボールねじ伝動装置からなり、親ねじの５０ａの両端は座席部１４に固定された軸受５０ｂ，５０ｃで軸支される。親ねじ５０ａには座面部１６の取付部１６ａがナット（図示せず）を介して取り付けられると共に、親ねじ５０ａとナットの間に多数の鋼球（ボール）が介挿される。

電動モータ５２の出力軸には原動プーリ５２ａが固定されると共に、原動プーリ５２ａはベルト５２ｂを介して従動プーリ５２ｃに接続される。従動プーリ５２ｃは、軸受５０ｃにおいて連結機構５０の親ねじ５０ａに接続される。これによって電動モータ５２の回転は親ねじ５０ａに伝達され、電動モータ５２が例えば正転させられると、座面部１６を図１において左方向に、逆転させられると、右方向に移動させる。このように、座面部１６は、座席部１４に、第１位置と第２位置の間を、連結機構５０を介して移動自在に取り付けられる。

尚、図１に示す如く、座席部１４には、座面部１６の取付部１６ａが移動できるように切り欠きが形成されるが、その部位には合わせ部１４ｂが設けられて塵埃などが連結機構５０に侵入するのを防止する。

図６はロボット２０が可動座席１０に着席した状態で車室１２ａから車両１２の外部（側方）に向けて移動しつつある状態を示す説明斜視図、図７は移動が終了した状態を示す説明側面図である。

図６および図７に示す如く、可動座席１０は図示しない回転・昇降機構を介してドア開口部を通過して車両１２の側方に引き出されつつ下降させられ、座席部１４が路面Ｒに接触する位置まで移動させられ、よってロボット２０が座面部１６から路面Ｒに離席できるように構成される。逆に、ロボット２０が着席するときは、着席した状態で上記したのと逆の手順をたどって可動座席１０ごと車室１２ａ内に移動させられる。

尚、図示は省略するが、ロボット２０は、可動座席１０に着座させられたとき、シートベルト５４（図６に示す）で固定される。また、図４に示す如く、ロボット２０の足部４２には穴４２ａが２個穿設されると共に、踵の付近にも穴４２ｂが１個穿設される。

他方、図４に想像線で示す如く、座席部１４の足置台１４ａには、穴４２ａに係合すべきロッド１４ａ１が２個設けられると共に、穴４２ｂに係合すべきフック１４ａ２が１個設けられる（共に図１で図示省略）。ロッド１４ａ１とフック１４ａ２からなる足部ロック機構５６は図示しない駆動機構を介して進退自在に構成され、ロボット２０が着座するとき、想像線で示す位置に駆動されて足部４２を足置台１４ａに固定する。

図７において、座面部１６が想像線で示す位置にあるときを、ロボット（着座体）２０を着席あるいは離席させる第１位置とすると共に、ロボット２０を着座させた状態で保持する、第１位置から図７において左方向に離間した実線で示す位置を、第２位置とする。

ロボット２０は、座面部１６が第１位置にあるとき着席させられ、次いで座面部１６はロボット２０を着座させた状態で第２位置に移動させられる。第２位置でロボット２０は足部ロック機構５６で固定された後、車室１２ａに可動座席１０ごと移動させられ、その後シートベルト５４で保持される。車両１２が目的地に向けて走行し、到着すると、可動座席１０は再び、図７に示す状態に移動させられる。その後、座面部１６は再び第１位置に移動させられ、ロボット２０の離席を可能とする。

図７から明らかなように、座面部１６は、座席部１４に、第１位置においてロボット２０の着座時の重心位置が、座席部１４、より具体的にはその足置台１４ａにおけるロボット２０の足部４２の位置に対して所定の関係となるように取り付けられる。

具体的には、第１位置は座席部１４の端部を超えた付近に設定され、ロボット２０が足部４２を座席部１４の足置台１４ａに置くとき、第１位置においてロボット２０の離席時の重心位置（図７にＧで示す）が足置台１４ａでの足関節４０の位置より前方となるように、座面部１６は座席部１４に取り付けられる。

図２の説明に戻ると、座席部１４にはコントロールボックス５８が配置され、その内部には電動モータ５２の駆動回路５８ａと、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下、「コントローラ」という）５８ｂが収容される。

また、連結機構５０の親ねじ５０ａの付近には、第１、第２のリミットスイッチ（確認スイッチ）６０，６２が配置される。第１、第２のリミットスイッチ６０，６２は共に、ピン（図示せず）を備え、接点は通常オンされてオン信号を出力するが、ピンが取付部１６ａに接触して押されると、オフとなってオフ信号を出力する、プッシュ・オフ型の構造を備える。第１のリミットスイッチ６０は、座面部１６が図示の第１位置にある（到着する）とき、オフ信号を出力すると共に、第２のリミットスイッチ６２は、座面部１６が第２位置にある（到着する）とき、オフ信号を出力するように配置される。

また、座面部１６には感圧センサ６４が設けられ（図１で図示省略）、ロボット２０などが着座したとき、その荷重に応じた信号（着座確認信号）を出力する。

また、図１に示す如く、座面部１６の側方にはメインスイッチ７０が設けられると共に、図８に示すように、車両１２の運転席付近の適宜位置には前進スイッチ７２および後進スイッチ７４が、移動指示手段として配置される。

これらのスイッチは、外部から操作者（着座体がロボット２０であるときは運搬作業者。人であるときは本人あるいは介護者など）によって操作可能なように配置される。メインスイッチ７０は座面部１６の移動許可を、前進スイッチ７２は座面部１６の第１位置に向けての移動指示を、後進スイッチ７４は座面部１６の第２位置に向けての移動指示を入力するために使用される。

上記したスイッチおよびセンサの出力は、図示しない信号線を介してコントローラ５８ｂに送られる。コントローラ５８ｂは、それらの入力に基づき、後述するように、座面部１６の移動を制御する。

次いで、上記した可動座席１０の動作を説明する。これはコントローラ５８ｂが行う動作である。

図９は、その動作、特に第１位置から第２位置に向けての移動、即ち、着席動作を示すフロー・チャートである。

尚、図示の動作は、可動座席１０が回転・昇降機構を介して車両１２の外部に移動された後、メインスイッチ７０がオンされることによって開始される。

以下説明すると、Ｓ１０において感圧センサ６４の出力からロボット２０が座面部１６に着座したことを確認した後、Ｓ１２に進み、ロボット２０への通電を停止すると共に、足部ロック機構５６を駆動してロボット２０の足部４２を座席部１４の足置台１４ａに固定する。

次いでＳ１４に進み、後進スイッチ７４がオンされたことを確認してＳ１６に進み、第２のリミットスイッチ６２がオン信号を出力しているか否か判断し、肯定されるときはＳ１８に進み、電動モータ５２を逆転方向に駆動して座面部１６を第２位置に向けて移動させる。他方、Ｓ１６で否定されるときは座面部１６が第２位置に到達したことから、Ｓ２０に進んで座面部１６の移動を停止する。

この結果、ロボット２０は、第２位置で着座状態に保持されたまま、可動座席１０に固定される。次いで、その状態で、ロボット２０は可動座席１０ごと回転・昇降機構を介して車両１２の室内１２ａに移動された後、基体２４をシートベルト５４で座席部１４に安定に保持される。

図１０もコントローラ５８ｂの動作、特に第２位置から第１位置への移動、即ち、離席動作を示すフロー・チャートである。

尚、図示の動作も、基体２４を保持するシートベルト５４が解除され、ロボット２０が可動座席１０ごと回転・昇降機構を介して車両１２の外部に移動された後、メインスイッチ７０がオンされることによって開始される。

以下説明すると、Ｓ１００において前進スイッチ７２がオンされたことを確認してＳ１０２に進み、第１のリミットスイッチ６０がオン信号を出力しているか否か判断する。Ｓ１０２で肯定されるときはＳ１０４に進み、電動モータ５２を正転方向に駆動して座面部１６を第１位置に向けて移動させる一方、否定されるときは座面部１６が第１位置に到達したことから、Ｓ１０６に進んで座面部１６の移動を停止する。

次いでＳ１０８に進み、足部ロック機構５６を解除すると共に、ロボット２０に通電する。これにより、ロボット２０は自力で座面部１６から離席することができる。

尚、図９および図１０の動作において、ロボット２０に動作電源を供給してロボット２０が自力で着席あるいは離席するように説明したが、ロボット２０に動作電源を供給することなく、静止状態とし、運搬作業者がロボット２０を座面部１６に運搬して着座させる、あるいは座面部１６から離席させるようにしても良い。

この実施例に係る車両用可動座席１０は上記の如く、車両１２の内外を回転・昇降機構を介して移動自在に構成される座席部１４と、座席部１４に、ロボット（着座体）２０を着席あるいは離席させる第１位置と、ロボット２０を着座させた状態で保持する第２位置の間で連結機構５０を介してロボット２０の離席方向に移動自在に取り付けられると共に、第１位置においてロボット２０の離席時の重心位置Ｇがロボット２０の座席部１４における足関節４０の位置と同一あるいはそれより前方となるように設定される座面部１６と、連結機構５０を駆動する電動モータ（アクチュエータ）５２と、第１位置あるいは第２位置への座面部１６の移動指示を行う移動指示手段（メインスイッチ７０、前進スイッチ７２、後進スイッチ７４）と、および移動指示がなされたとき、座面部１６が第１位置および第２位置の中の移動指示に対応する位置に移動するようにアクチュエータの駆動を制御するコントローラ５８ｂとを備える如く構成したので、高齢者などの被介護者、換言すれば人間のみならず、ヒューマノイド型のロボットも、確実に着席あるいは離席させて容易に乗降させることができる。

また、上記の如く構成したので、座面部１６を市販の福祉車両の座席部１４に取り付けることにより、例えば、ロボットの重心位置を足部より前方に位置させることで、それまでの平衡状態を故意に崩して立ち上がり動作を容易にさせることも可能となり、よって確実に離席させて降車させることができる。

また、第１位置は、ロボット（着座体）２０の離席時の重心位置Ｇが、ロボット２０の前記座席部１４の足置台１４ａにおける足関節４０の位置より前方となるように設定される如く構成した、換言すれば、ロボット２０の重心位置Ｇが床反力の作用点よりも前（ロボット２０の進行方向において）となるように設定されるように構成したので、ロボット２０の重心位置を足部より前方に位置させることで、それまでの平衡状態を故意に崩して立ち上がり動作を容易にさせることができ、よって確実に離席させて降車させることができる。

また、ロボットが充電端子２４ｂ１を備え、車両１２の電圧源から充電可能に構成される如く構成したので、特に車両１２がハイブリッド車両であるとき、バッテリに充電できる回生エネルギには限界があることから、ロボット２０がその余剰エネルギで充電されることで、余剰エネルギを有効活用することができると共に、ロボット２０にとっても充電などのメンテナンス作業が一層容易となる。

尚、上記において、座面部１６の形状は図示のものに限られるものではない。福祉車両などの座席部１４に取り付けられて座席部１４に対して移動自在に構成されるものであれば、どのようなものでも良い。

また、上記においてロボットとして２足歩行ロボットを例示したが、それに限られるものではなく、３足以上のロボットであっても良い。

また、座面部１６を座席部１４に対して移動させるアクチュエータとして電動モータを例示したが、それに限られるものではない。

この発明の第１実施例に係る車両用可動座席を全体的に示す説明斜視図である。図１に示す可動座席を車両から外した状態で示す説明斜視図である。図１に示す可動座席に着座させるべき着座体として予定される脚式移動ロボット（２足ロボット）の正面図である。図３に示すロボットの側面図である。図３に示すロボットの背部の内部のフレームの正面図である。図３に示すロボットが可動座席に着席した状態で車室内から車両の外部（側方）に向けて移動しつつある状態を示す説明斜視図である。図３に示すロボットが可動座席に着席した状態で車室内から車両の外部に移動した後の状態を示す説明斜視図である。図１に示す車両の運転席付近の説明正面図である。図１に示す可動座席のコントローラの動作を示すフロー・チャートである。同様に、図１に示す可動座席のコントローラの動作を示すフロー・チャートである。

符号の説明

１０可動座席
１２車両
１４座席部
１４ａ足置台
１６座面部
１６ａ取付部
２０ロボット（着座体）
２４基体（ロボットの）
２４ｂ１充電端子
４０足関節（ロボットの）
４２足部（ロボットの）
５０連結機構
５２電動モータ（アクチュエータ）
５４シートベルト
５６足部ロック機構
５８ｂコントローラ
７０メインスイッチ（移動指示手段）
７２前進スイッチ（移動指示手段）
７４後進スイッチ（移動指示手段）

Claims

ａ．車両の内外を回転・昇降機構を介して移動自在に構成される座席部と、
ｂ．前記座席部に、ロボットを着席あるいは離席させる第１位置と、前記ロボットを着座させた状態で保持する第２位置の間で連結機構を介して前記ロボットの離席方向に移動自在に取り付けられると共に、前記第１位置において前記ロボットの離席時の重心位置が前記ロボットの前記座席部における足関節の位置と同一あるいはそれより前方となるように設定される座面部と、
ｃ．前記連結機構を駆動するアクチュエータと、
ｄ．前記第１位置あるいは第２位置への前記座面部の移動指示を行う移動指示手段と、
および
ｅ．前記移動指示がなされたとき、前記座面部が前記第１位置および第２位置の中の前記移動指示に対応する位置に移動するように前記アクチュエータの駆動を制御するコントローラと、
を備えることを特徴とする車両用可動座席。
前記ロボットが充電端子を備え、前記車両の電圧源から充電可能に構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用可動座席。