JP5598119B2

JP5598119B2 - Motor vehicle

Info

Publication number: JP5598119B2
Application number: JP2010150008A
Authority: JP
Inventors: 秀之向江; 錦一和田; 竜介但馬
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: JP2012011886A

Description

本発明は、動力車に関する。特に、運転者の操作によって速度及び進行方向を変更可能な動力車（例えば、台車、電動車いす、シニアカー等）に関する。 The present invention relates to a power vehicle. In particular, the present invention relates to a power vehicle (for example, a carriage, an electric wheelchair, a senior car, etc.) whose speed and traveling direction can be changed by a driver's operation.

この種の動力車においては、車体と障害物との衝突を回避するための機能を備えた動力車が開発されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示された動力車は、障害物を検知する障害物検知センサを備えている。車体の周囲には、障害物と車体との衝突を考慮すべき対象領域が設定されている。障害物検知センサが対象領域内に障害物が存在することを検知すると、制御装置は、検知された障害物と車体との距離に応じて動力車の速度を制限する。これによって、動力車が障害物に接近する速度が制限され、運転者は障害物との衝突を回避する操作を容易に行うことができる。 In this type of power vehicle, a power vehicle having a function for avoiding a collision between a vehicle body and an obstacle has been developed (for example, Patent Document 1). The power vehicle disclosed in Patent Document 1 includes an obstacle detection sensor that detects an obstacle. Around the vehicle body, a target area in which a collision between an obstacle and the vehicle body should be considered is set. When the obstacle detection sensor detects that there is an obstacle in the target area, the control device limits the speed of the motor vehicle according to the distance between the detected obstacle and the vehicle body. As a result, the speed at which the motor vehicle approaches the obstacle is limited, and the driver can easily perform an operation to avoid a collision with the obstacle.

特開２００３−３４１５１９号公報JP 2003-341519 A

特許文献１の動力車では、車体の周囲に設定された対象領域内に障害物が存在すると、車体と障害物とが衝突するか否かに関係なく、車体の速度が制限される。このため、運転者が速度を落とさずに障害物の近傍を通過したい場合であって、車体と障害物との衝突が生じる可能性が低い場合であっても、車体の速度が制限されてしまう。その結果、特許文献１の動力車は、車体の速度が過度に制限され、運転者が意図通りに運転できないという問題を有している。 In the power vehicle of Patent Document 1, when an obstacle exists in a target area set around the vehicle body, the speed of the vehicle body is limited regardless of whether the vehicle body and the obstacle collide. For this reason, even if the driver wants to pass near the obstacle without reducing the speed, and the possibility that the collision between the vehicle body and the obstacle will be low, the speed of the vehicle body is limited. . As a result, the power vehicle of Patent Document 1 has a problem that the speed of the vehicle body is excessively limited and the driver cannot drive as intended.

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、障害物との衝突を回避する機能を備えながら、従来と比較して運転者がより意図通りに運転することができる動力車を提供する。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a power vehicle that allows a driver to drive as intended as compared with the prior art while having a function of avoiding a collision with an obstacle. To do.

本明細書に開示の動力車は、操作入力部と、障害物検知部と、速度・進行方向変更部と、制御部を有している。操作入力部は、運転者の操作が入力される。障害物検知部は、障害物を検知する。速度・進行方向変更部は、車体の速度及び進行方向を変更する。制御部は、（１）操作入力部への入力に応じた目標速度及び目標進行方向で車体が所定時間だけ移動するときに車体が通過すると予測される車体通過予測領域と、障害物検知部で検出された障害物の位置とから、車体と障害物とが衝突しないと判定されるときは、操作入力部への入力に応じた目標速度及び目標進行方向に基づいて速度・進行方向変更部を駆動し、（２）前記車体通過予測領域と、障害物検知部で検出された障害物の位置とから、車体と障害物とが衝突すると判定されるときは、操作入力部への入力に応じた目標速度及び目標進行方向の少なくとも一方を修正すると共に、その修正した目標速度及び目標進行方向に基づいて速度・進行方向変更部を駆動する。 The power vehicle disclosed in the present specification includes an operation input unit, an obstacle detection unit, a speed / traveling direction changing unit, and a control unit. The operation input unit receives a driver's operation. The obstacle detection unit detects an obstacle. The speed / traveling direction changing unit changes the speed and traveling direction of the vehicle body. The control unit includes (1) a vehicle body passage prediction region where the vehicle body is predicted to pass when the vehicle body moves for a predetermined time in the target speed and the target traveling direction according to the input to the operation input unit, and an obstacle detection unit When it is determined from the detected obstacle position that the vehicle body and the obstacle do not collide, the speed / travel direction changing unit is set based on the target speed and the target travel direction according to the input to the operation input unit. Drive, and (2) when it is determined that the vehicle body and the obstacle collide from the vehicle body passage prediction area and the position of the obstacle detected by the obstacle detection unit, according to the input to the operation input unit At least one of the target speed and the target traveling direction is corrected, and the speed / traveling direction changing unit is driven based on the corrected target speed and the target traveling direction.

この動力車では、障害物検知部で検出された障害物の位置と、操作入力部への入力に基づいて算出される車体通過予測領域とに基づいて、車体と障害物とが衝突するか否かが判定される。そして、車体と障害物とが衝突すると判定されるときは、操作入力部に入力される車体の目標速度及び目標進行方向の少なくとも一方が変更される。これによって、運転者は障害物との衝突を回避する操作を容易に行うことができる。一方、車体と障害物が衝突しないと判定されるときは、操作入力部に入力された目標速度及び目標進行方向で車体が移動する。したがって、動力車が障害物の近傍を通過する場合であっても、車体が障害物と衝突しないと判定されるときは、車体の速度が制限されない。このため、従来の動力車と比較して、運転者はより意図通りに動力車を運転することができる。 In this motor vehicle, whether the vehicle body and the obstacle collide based on the position of the obstacle detected by the obstacle detection unit and the vehicle body passage prediction region calculated based on the input to the operation input unit. Is determined. And when it determines with a vehicle body and an obstacle colliding, at least one of the target speed and target advancing direction of a vehicle body input into the operation input part is changed. As a result, the driver can easily perform an operation for avoiding a collision with an obstacle. On the other hand, when it is determined that the vehicle body and the obstacle do not collide, the vehicle body moves at the target speed and the target traveling direction input to the operation input unit. Therefore, even when the power vehicle passes near the obstacle, the speed of the vehicle body is not limited when it is determined that the vehicle body does not collide with the obstacle. For this reason, compared with the conventional power vehicle, the driver can drive the power vehicle as intended.

上記の動力車において、制御部は、車体通過予測領域算出手段と、衝突判定手段と、駆動制御手段を備えることができる。車体通過予測領域算出手段は、操作入力部への入力に応じた目標速度及び目標進行方向で車体が所定時間だけ移動するときに、車体が通過すると予測される車体通過予測領域を算出する。衝突判定手段は、障害物検知部で検出された障害物の位置と、車体通過予測領域算出手段で算出された車体通過予測領域とに基づいて、車体と障害物とが衝突するか否かを判定する。駆動制御手段は、衝突判定手段で車体と障害物が衝突しないと判定されたときは、操作入力部への入力に応じた目標速度及び目標進行方向に基づいて速度・進行方向変更部を駆動し、衝突判定手段で車体と障害物が衝突すると判定されたときは、操作入力部への入力に応じた目標速度及び目標進行方向の少なくとも一方を修正すると共に、その修正した目標速度及び目標進行方向に基づいて速度・進行方向変更部を駆動する。このような構成を採ることによって、上記の動力車を実現することができる。 In the above-described power vehicle, the control unit can include a vehicle body passage prediction region calculation unit, a collision determination unit, and a drive control unit. The vehicle body passage prediction area calculation means calculates a vehicle body passage prediction area where the vehicle body is predicted to pass when the vehicle body moves for a predetermined time in the target speed and the target traveling direction according to the input to the operation input unit. The collision determination means determines whether or not the vehicle body and the obstacle collide based on the position of the obstacle detected by the obstacle detection unit and the vehicle body passage prediction area calculated by the vehicle body passage prediction area calculation means. judge. When the collision determination unit determines that the vehicle body and the obstacle do not collide, the drive control unit drives the speed / travel direction changing unit based on the target speed and the target travel direction according to the input to the operation input unit. When the collision determination means determines that the vehicle body and the obstacle collide, at least one of the target speed and the target traveling direction corresponding to the input to the operation input unit is corrected, and the corrected target speed and target traveling direction are corrected. Based on the above, the speed / traveling direction changing unit is driven. By adopting such a configuration, the above-described power vehicle can be realized.

上記の動力車において、制御部は、衝突判定手段で車体と障害物とが衝突すると判定された回数に基づいて運転者の技量を判定する運転者技量判定手段をさらに有することができる。この場合、駆動制御手段は、衝突判定手段で車体と障害物とが衝突すると判定されたときは、運転者技量判定手段で判定される運転者技量に応じて目標速度及び目標進行方向の少なくとも一方を修正することが好ましい。
このような構成によると、目標速度及び目標進行方向の少なくとも一方を、運転者の技量に応じて適切に修正することができる。例えば、運転者の技量が高い場合は修正量を小さくし、運転者の技量が低い場合は修正量を大きくすることができる。その結果、運転者の技量に応じて障害物との衝突の回避を適切に行いながら、運転者の操作にできるだけ忠実に車体が移動することとなる。 In the above-described power vehicle, the control unit may further include a driver skill determination unit that determines a driver's skill based on the number of times that the collision determination unit determines that the vehicle body and the obstacle collide. In this case, when the collision determination unit determines that the vehicle body and the obstacle collide, the drive control unit determines at least one of the target speed and the target traveling direction according to the driver skill determined by the driver skill determination unit. Is preferably corrected.
According to such a configuration, at least one of the target speed and the target traveling direction can be appropriately corrected according to the skill of the driver. For example, the correction amount can be reduced when the driver's skill is high, and the correction amount can be increased when the driver's skill is low. As a result, the vehicle body moves as faithfully as possible to the operation of the driver while appropriately avoiding the collision with the obstacle according to the skill of the driver.

また、制御部が運転者技量判定手段をさらに有する場合は、車体通過予測領域算出手段は、運転者技量判定手段で判定される運転者技量に応じて車体の大きさを変更して、車体通過予測領域を算出するようにしてもよい。
このような構成によると、車体通過予測領域が運転者の技量に応じて広く又は狭く算出され、障害物との衝突の判定が適切に行われる。例えば、運転者の技量が低いほど車体の大きさを大きくして、車体通過予測領域を算出することができる。これによって、運転者の技量が低い場合は、車体通過予測領域が広く算出され、障害物と衝突すると判定され易くなる。一方、運転者の技量が高い場合は、車体通過予測領域が狭く算出され、障害物と衝突しないと判定され易くなる。その結果、障害物との衝突の判定を適切に行うことができる。 In addition, when the control unit further includes driver skill determination means, the vehicle body passage prediction area calculation means changes the size of the vehicle body according to the driver skill determined by the driver skill determination means, and passes the vehicle body. The prediction area may be calculated.
According to such a configuration, the vehicle body passage prediction area is calculated to be wide or narrow according to the skill of the driver, and the collision with the obstacle is appropriately determined. For example, the vehicle body passing prediction region can be calculated by increasing the size of the vehicle body as the driver's skill is lower. As a result, when the skill of the driver is low, the vehicle body passage prediction area is calculated widely, and it is easy to determine that the vehicle collides with an obstacle. On the other hand, when the skill of the driver is high, the vehicle body passage prediction area is calculated to be narrow, and it is easy to determine that the vehicle does not collide with an obstacle. As a result, it is possible to appropriately determine the collision with the obstacle.

上記の車両においては、駆動制御手段は、衝突判定手段で車体と障害物とが衝突すると判定されたときは、操作入力部への入力に応じた目標進行方向と修正後の車体の進行方向とが異なる方向とならないように、目標進行方向を修正することが好ましい。ここで、目標進行方向と修正後の車体の進行方向とが異なるとは、例えば、車体の運動を直進成分と旋回成分に分解したときに、目標進行方向から得られる車体の直進成分が正（すなわち、前進）となるときに修正後の車体の直進成分が負（すなわち、後退）となることをいい、あるいは、目標進行方向から得られる車体の旋回成分が右旋回（又は左旋回）となるときに修正後の車体の旋回成分が左旋回（又は右旋回）となることをいう。
このような構成によると、運転者の意図しない方向への車体の移動が規制される。その結果、運転者の違和感を緩和することができる。 In the above vehicle, when the collision determination unit determines that the vehicle body and the obstacle collide, the drive control unit determines the target traveling direction according to the input to the operation input unit and the corrected traveling direction of the vehicle body. It is preferable to correct the target traveling direction so that the directions do not become different directions. Here, the target traveling direction is different from the corrected traveling direction of the vehicle body. For example, when the vehicle body motion is decomposed into a straight traveling component and a turning component, the straight traveling component of the vehicle body obtained from the target traveling direction is positive ( That is, it means that the straight component of the corrected vehicle body becomes negative (that is, reverse) when the vehicle is moving forward, or the vehicle turning component obtained from the target traveling direction is a right turn (or a left turn). This means that the corrected turning component of the vehicle body turns left (or turns right).
According to such a configuration, the movement of the vehicle body in a direction not intended by the driver is restricted. As a result, the driver's discomfort can be alleviated.

本発明の一実施形態に係る電動車椅子を模式的に示す側面図。The side view which shows typically the electric wheelchair which concerns on one Embodiment of this invention. 電動車椅子の制御系の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the control system of an electric wheelchair. 電動車椅子に装備された障害物検知センサのセンシング領域を説明するための図。The figure for demonstrating the sensing area | region of the obstacle detection sensor with which the electric wheelchair was equipped. 電動車椅子の制御装置で実行される処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process performed with the control apparatus of an electric wheelchair. 操作部に入力された操作力から目標直進速度ｖｘ，目標横方向速度ｖｙを算出する手順を説明するための図。The figure for demonstrating the procedure which calculates the target linear velocity vx and the target lateral direction speed vy from the operating force input into the operation part. 目標直進速度ｖｘ，目標横方向速度ｖｙから車両通過予測領域を算出する手順を説明するための図。The figure for demonstrating the procedure which calculates a vehicle passage prediction area | region from the target linear velocity vx and the target horizontal direction speed vy. 目標直進速度ｖｘ，目標横方向速度ｖｙから車両通過予測領域を算出する手順を説明するための図。The figure for demonstrating the procedure which calculates a vehicle passage prediction area | region from the target linear velocity vx and the target horizontal direction speed vy. 障害物検知センサの検知結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the detection result of an obstacle detection sensor. 障害物までの距離と電動車椅子に発生する斥力との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the distance to an obstruction, and the repulsive force which generate | occur | produces in an electric wheelchair. 本実施形態の電動車椅子の動作例を説明する図（その１）。The figure explaining the operation example of the electric wheelchair of this embodiment (the 1). 本実施形態の電動車椅子の動作例を説明する図（その２）。The figure explaining the operation example of the electric wheelchair of this embodiment (the 2). 本実施形態の電動車椅子の動作例を説明する図（その３）。The figure explaining the operation example of the electric wheelchair of this embodiment (the 3). 本実施形態の電動車椅子の他の動作例を説明する図。The figure explaining the other operation example of the electric wheelchair of this embodiment.

本発明の一実施形態に係る電動車椅子１０について、図面を参照しながら説明する。図１〜３に示すように電動車椅子１０は、前輪１４と、後輪１２と、前輪１４及び後輪１２が取付けられた車体５０を備えている。 An electric wheelchair 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 3, the electric wheelchair 10 includes a front wheel 14, a rear wheel 12, and a vehicle body 50 to which the front wheel 14 and the rear wheel 12 are attached.

前輪１４ａ，１４ｂは、キャスタ輪であり、車体５０の側面の前端側に取付けられている。後輪１２ａ，１２ｂは、車体５０の側面の後端側に取付けられている。後輪１２ａは、モータ１８ａと接続されており、モータ１８ａによって駆動される。後輪１２ｂは、モータ１８ｂと接続されており、モータ１８ｂによって駆動される。すなわち、後輪１２ａ、１２ｂは、それぞれ独立して駆動される。後輪１２ａ，１２ｂを駆動することで、電動車椅子１０は床面Ｆを走行する。また、後輪１２ａの回転駆動量と後輪１２ｂの回転駆動量を変えることで、電動車椅子１０はその進行方向を変えることができる。 The front wheels 14 a and 14 b are caster wheels, and are attached to the front end side of the side surface of the vehicle body 50. The rear wheels 12 a and 12 b are attached to the rear end side of the side surface of the vehicle body 50. The rear wheel 12a is connected to the motor 18a and is driven by the motor 18a. The rear wheel 12b is connected to the motor 18b and is driven by the motor 18b. That is, the rear wheels 12a and 12b are driven independently. The electric wheelchair 10 travels on the floor F by driving the rear wheels 12a and 12b. Moreover, the electric wheelchair 10 can change the advancing direction by changing the rotational drive amount of the rear wheel 12a and the rotational drive amount of the rear wheel 12b.

車体５０は、シート２０と、後輪１２ａ、１２ｂを駆動するモータ１８ａ、１８ｂと、障害物を検知する障害物検知センサ１６と、モータ１８ａ、１８ｂに制御指令値を出力する制御装置３０を備えている。 The vehicle body 50 includes a seat 20, motors 18a and 18b that drive the rear wheels 12a and 12b, an obstacle detection sensor 16 that detects an obstacle, and a control device 30 that outputs a control command value to the motors 18a and 18b. ing.

シート２０は、図示しない車体フレーム上に載置されている。シート２０は、肘掛２３と、背もたれ２１と、フットステップ２２を備えている。肘掛２３の先端には、操作部２４が設けられている。運転者は、シート２０に座った状態で肘掛２３に腕を掛け、肘掛２３の先端の操作部２４を手で操作することで、電動車椅子１０を運転することができる。 The seat 20 is placed on a vehicle body frame (not shown). The seat 20 includes an armrest 23, a backrest 21, and a foot step 22. An operation unit 24 is provided at the tip of the armrest 23. The driver can drive the electric wheelchair 10 by putting his arm on the armrest 23 while sitting on the seat 20 and manually operating the operation unit 24 at the tip of the armrest 23.

図２に示すように、操作部２４は、ジョイステック２４ａと、ジョイステック２４ａに接続された操作力検知装置２４ｂを備えている。ジョイステック２４ａは、前後左右に傾けることができるように構成されている。運転者は、電動車椅子１０を前方に走行させたいときはジョイステック２４ａを前方に傾け、電動車椅子１０を後方に走行させたいときはジョイステック２４ａを後方に傾ける。また、電動車椅子１０を右側に旋回させたいときはジョイステック２４ａを右側に傾け、電動車椅子１０を左側に旋回させたいときはジョイステック２４ａを左側に傾ける。これによって運転者は、電動車椅子１０を所望の位置に移動させることができる。 As shown in FIG. 2, the operation unit 24 includes a joystick 24a and an operation force detection device 24b connected to the joystick 24a. The joystick 24a is configured to be able to tilt forward, backward, left and right. The driver tilts the joystick 24a forward to move the electric wheelchair 10 forward, and tilts the joystick 24a backward to drive the electric wheelchair 10 backward. When the electric wheelchair 10 is to be turned to the right, the joystick 24a is tilted to the right. When the electric wheelchair 10 is to be turned to the left, the joystick 24a is tilted to the left. Thus, the driver can move the electric wheelchair 10 to a desired position.

操作力検知装置２４ｂは、ジョイステックの操作方向（すなわち、前後方向及び左右方向）毎に、ジョイステック２４ａに入力された力の大きさを検知する。操作力検知装置２４ｂで検知された力は、操作方向毎に電気信号に変換され、制御装置３０に入力される。操作力検知装置２４ｂには、公知の力センサを用いることができる。 The operation force detection device 24b detects the magnitude of the force input to the joystick 24a for each joystick operation direction (that is, the front-rear direction and the left-right direction). The force detected by the operation force detection device 24 b is converted into an electric signal for each operation direction and input to the control device 30. A known force sensor can be used for the operating force detection device 24b.

なお、操作部２４は、上述した構成に限られず、種々の構成を採用することができる。例えば、本願出願人によって先に出願された特開２００９−２５４２２０号公報に開示された構成を採ることができる。また、アクセルペダルとハンドルによって、車体の目標速度及び目標進行方向を入力するようにしてもよい。 In addition, the operation part 24 is not restricted to the structure mentioned above, A various structure is employable. For example, the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-254220 filed earlier by the applicant of the present application can be adopted. Further, the target speed and the target traveling direction of the vehicle body may be input by an accelerator pedal and a handle.

モータ１８ａ、１８ｂは、制御装置３０と電気的に接続されている。モータ１８ａ、１８ｂは、制御装置３０から入力される制御指令値にしたがって、後輪１２ａ、１２ｂをそれぞれ駆動する。モータ１８ａには、エンコーダ１９ａが設けられている。エンコーダ１９ａは、制御装置３０と電気的に接続されている。エンコーダ１９ａは、モータ１８ａの回転角速度（すなわち、後輪１２ａの回転角速度）を検出する。エンコーダ１９ａが検出した後輪１２ａの回転角速度は、制御装置３０に入力される。また、モータ１８ｂにも、エンコーダ１９ｂが設けられている。エンコーダ１９ｂは、後輪１２ｂの回転角速度を検出する。エンコーダ１９ｂが検出した後輪１２ｂの回転角速度も、制御装置３０に入力される。 The motors 18 a and 18 b are electrically connected to the control device 30. The motors 18a and 18b drive the rear wheels 12a and 12b, respectively, according to control command values input from the control device 30. The motor 18a is provided with an encoder 19a. The encoder 19a is electrically connected to the control device 30. The encoder 19a detects the rotational angular velocity of the motor 18a (that is, the rotational angular velocity of the rear wheel 12a). The rotational angular velocity of the rear wheel 12a detected by the encoder 19a is input to the control device 30. The motor 18b is also provided with an encoder 19b. The encoder 19b detects the rotational angular velocity of the rear wheel 12b. The rotational angular velocity of the rear wheel 12b detected by the encoder 19b is also input to the control device 30.

障害物検知センサ１６は、２次元スキャン型の距離計測センサである。障害物検知センサ１６は、レーザ光を照射すると共に、その照射したレーザ光の反射光が検知可能となっている。障害物検知センサ１６の計測範囲内（例えば、障害物検知センサ１６からの距離が３０．０ｍ以内）で、かつ、レーザ光を照射する方向に障害物が存在している場合は、障害物検知センサ１６からレーザ光が照射されると、そのレーザ光が障害物で反射され、その反射光が障害物検知センサ１６で検知される。障害物検知センサ１６は、レーザ光を照射してからレーザ光を検知するまでの時間によって、障害物までの距離を計測する。一方、障害物検知センサ１６の計測範囲内に障害物が存在していない場合は、障害物検知センサ１６から照射されたレーザ光は反射されず、障害物検知センサ１６では反射光が検知されない。 The obstacle detection sensor 16 is a two-dimensional scan type distance measurement sensor. The obstacle detection sensor 16 emits laser light and can detect reflected light of the irradiated laser light. If there is an obstacle within the measurement range of the obstacle detection sensor 16 (for example, the distance from the obstacle detection sensor 16 is within 30.0 m) and there is an obstacle in the direction of laser light irradiation, the obstacle detection is performed. When the laser beam is irradiated from the sensor 16, the laser beam is reflected by the obstacle, and the reflected light is detected by the obstacle detection sensor 16. The obstacle detection sensor 16 measures the distance to the obstacle according to the time from when the laser beam is irradiated until the laser beam is detected. On the other hand, when there is no obstacle within the measurement range of the obstacle detection sensor 16, the laser light emitted from the obstacle detection sensor 16 is not reflected, and the obstacle detection sensor 16 does not detect reflected light.

図１に示すように、障害物検知センサ１６は、フットステップ２２の下方で、床面Ｆの近傍に設置される。また、図３に示すように、障害物検知センサ１６は、車体５０の前端で、かつ、車体５０の幅方向中央に設置される。障害物検知センサ１６から照射されるレーザ光は、その照射面（以下、計測面という）が床面Ｆと平行となるように設定され、その照射方向は、設定された角度範囲内を一定の角速度で変化するように設定されている。このため、障害物検知センサ１６は、図３に示す点線で囲まれた検知領域Ｓ_Ａ（すなわち、電動車椅子１０の進行方向）に障害物が存在するか否かを検知する。障害物検知センサ１６は、制御装置３０に電気的に接続され、障害物検知センサ１６の検知結果が制御装置３０に入力されるようになっている。 As shown in FIG. 1, the obstacle detection sensor 16 is installed in the vicinity of the floor surface F below the foot step 22. As shown in FIG. 3, the obstacle detection sensor 16 is installed at the front end of the vehicle body 50 and at the center in the width direction of the vehicle body 50. The laser light emitted from the obstacle detection sensor 16 is set so that the irradiation surface (hereinafter referred to as a measurement surface) is parallel to the floor surface F, and the irradiation direction is constant within the set angle range. It is set to change with angular velocity. For this reason, the obstacle detection sensor 16 detects whether or not an obstacle exists in the detection area S _A (that is, the traveling direction of the electric wheelchair 10) surrounded by a dotted line shown in FIG. The obstacle detection sensor 16 is electrically connected to the control device 30, and the detection result of the obstacle detection sensor 16 is input to the control device 30.

上述した障害物検知センサ１６には、例えば、ＳＩＣＫ社製のＬＭＳ２００や、北陽電機社製のＵＴＭ−３０ＬＸ等を用いることができる。なお、障害物検知センサ１６には、上記のレーザ光を利用した距離計測センサに限られず、他の方式（例えば、超音波等）を利用したものを用いることもできる。 As the obstacle detection sensor 16 described above, for example, LMS200 manufactured by SICK, UTM-30LX manufactured by Hokuyo Electric Co., Ltd., or the like can be used. The obstacle detection sensor 16 is not limited to the distance measurement sensor using the laser beam described above, but may be one using another method (for example, an ultrasonic wave).

制御装置３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたコンピュータによって構成されている。制御装置３０は、車体５０に配置されている。制御装置３０は、モータ１８ａ、１８ｂと、エンコーダ１９ａ、１９ｂと、障害物検知センサ１６と、操作力検知装置２４ｂと、メモリ４２に電気的に接続されている。図２に示すように、制御装置３０は、その機能として、操作入力変換部３２と、車両通過予測領域算出部３４と、衝突判定部３６と、駆動制御部３８と、技量判定部４０を備えている。制御装置３０に備えられる各部３２，３４，３６，３８，４０の機能については、後で詳述する。 The control device 30 is configured by a computer having a CPU, a ROM, and a RAM. The control device 30 is disposed on the vehicle body 50. The control device 30 is electrically connected to the motors 18 a and 18 b, the encoders 19 a and 19 b, the obstacle detection sensor 16, the operation force detection device 24 b, and the memory 42. As shown in FIG. 2, the control device 30 includes, as its functions, an operation input conversion unit 32, a vehicle passage prediction region calculation unit 34, a collision determination unit 36, a drive control unit 38, and a skill determination unit 40. ing. The functions of the units 32, 34, 36, 38, and 40 provided in the control device 30 will be described in detail later.

次に、上述した電動車椅子１０の制御装置３０で行われる処理を、図４のフローチャートに従って説明する。制御装置３０は、所定の制御周期毎に、図４に示すステップＳ１０〜Ｓ３２の処理を繰り返し実行する。これにより、電動車椅子１０は床面Ｆを走行する。 Next, the process performed in the control apparatus 30 of the electric wheelchair 10 mentioned above is demonstrated according to the flowchart of FIG. The control device 30 repeatedly executes the processes of steps S10 to S32 shown in FIG. 4 for each predetermined control cycle. Thereby, the electric wheelchair 10 travels on the floor surface F.

図４に示すように、制御装置３０は、まず、操作力検知装置２４ｂから、運転者がジョイステック２４ａに入力している操作力の大きさと方向を取得する（Ｓ１０）。上述したように操作力検知装置２４ｂは、ジョイステック２４ａの操作方向毎に、ジョイステック２４ａに入力される操作力を検知している。このため、制御装置３０は、ジョイステック２４ａの操作方向毎に操作力を取得する。 As shown in FIG. 4, the control device 30 first acquires the magnitude and direction of the operating force input by the driver to the joystick 24a from the operating force detection device 24b (S10). As described above, the operation force detection device 24b detects the operation force input to the joystick 24a for each operation direction of the joystick 24a. For this reason, the control apparatus 30 acquires operation force for every operation direction of the joystick 24a.

次いで、制御装置３０は、操作力検知装置２４ｂから取得した情報に基づいて、操作部２４に入力された操作力を変換して、入力された操作力に応じた車体５０の目標速度及び目標進行方向を算出する（Ｓ１２）。具体的な算出手順を、図５を参照して説明する。 Next, the control device 30 converts the operation force input to the operation unit 24 based on the information acquired from the operation force detection device 24b, and the target speed and target progress of the vehicle body 50 according to the input operation force. The direction is calculated (S12). A specific calculation procedure will be described with reference to FIG.

上述したように、制御装置３０は、ジョイステック２４ａの操作方向毎に操作力を取得する。このため、制御装置３０は、まず、取得した操作方向毎の操作力を合成し、その合力Ｆの大きさ｜Ｆ｜と方向θを算出する。ここで、合力Ｆの大きさが設定値Ｆｍａｘを超えるときは、合力Ｆの大きさをＦｍａｘとする。一方、合力Ｆの大きさが設定値Ｆｍａｘ以下となるときは、合力Ｆの大きさは修正されない。これによって、ジョイステック２４ａに過大な操作力（Ｆｍａｘを超える操作力）が入力されても、電動車椅子１０の速度が最大速度に制限される。 As described above, the control device 30 acquires an operation force for each operation direction of the joystick 24a. Therefore, the control device 30 first synthesizes the obtained operation forces for each operation direction, and calculates the magnitude | F | of the resultant force F and the direction θ. Here, when the magnitude of the resultant force F exceeds the set value Fmax, the magnitude of the resultant force F is set to Fmax. On the other hand, when the magnitude of the resultant force F is equal to or less than the set value Fmax, the magnitude of the resultant force F is not corrected. Thus, even if an excessive operating force (an operating force exceeding Fmax) is input to the joystick 24a, the speed of the electric wheelchair 10 is limited to the maximum speed.

次に、制御装置３０は、合力Ｆの大きさと方向θから、電動車椅子１０の直進方向（ｘ方向）の目標速度ｖｘ（＝｜Ｆ｜ｃｏｓθ）と、直進方向に対して横方向（ｙ方向）の目標速度ｖｙ（＝｜Ｆ｜ｓｉｎθ）を算出する（図５参照）。これによって、操作部２４への入力に応じた車体５０の目標速度及び目標進行方向が算出される。なお、本実施形態では、直進方向目標速度ｖｘと横方向目標速度ｖｙによって目標速度及び目標進行方向を表したが、目標速度及び目標進行方向は他のパラメータで与えることができる。 Next, the control device 30 determines the target speed vx (= | F | cos θ) in the straight traveling direction (x direction) of the electric wheelchair 10 from the magnitude of the resultant force F and the direction θ, and the lateral direction (y direction) with respect to the straight traveling direction. ) Target speed vy (= | F | sin θ) is calculated (see FIG. 5). Thereby, the target speed and the target traveling direction of the vehicle body 50 according to the input to the operation unit 24 are calculated. In the present embodiment, the target speed and the target traveling direction are represented by the straight target speed vx and the lateral target speed vy, but the target speed and the target traveling direction can be given by other parameters.

ステップＳ１４に進むと、制御装置３０は、ステップＳ１２で算出した車体５０の目標速度及び目標進行方向（すなわち、直進方向目標速度ｖｘ，横方向目標速度ｖｙ）を用いて、現在の位置から所定時間Δｔ（例えば、１秒）が経過するまでに車体５０が通過すると予測される車体通過予測領域Ｐｓを算出する（Ｓ１４）。具体的な算出手順を、図６，７を参照して説明する。 In step S14, the control device 30 uses the target speed of the vehicle body 50 and the target traveling direction calculated in step S12 (that is, the straight direction target speed vx and the lateral direction target speed vy) for a predetermined time from the current position. A vehicle body passage prediction region Ps where the vehicle body 50 is predicted to pass before Δt (for example, 1 second) elapses is calculated (S14). A specific calculation procedure will be described with reference to FIGS.

制御装置３０は、まず、車体５０の直進方向目標速度ｖｘ，横方向目標速度ｖｙから、車体５０の合成目標速度ｖと旋回速度ωと曲率半径ρを算出する（図６参照）。具体的には、車体５０の直進方向目標速度ｖｘと横方向目標速度ｖｙから、まず、合成目標速度ｖと旋回速度ωを算出する（下記の式（１））。ここで、ｖｘ_ｍａｘは、電動車椅子１０の直進方向の最高速度であり、例えば、１．０ｍ／ｓとすることができる。ｖｙ_ｍａｘは、電動車椅子１０の横方向の最高速度であり、例えば、１．０ｒａｄ／ｓとすることができる。次いで、算出した合成目標速度ｖと旋回速度ωから、曲率半径ρを算出する（下記の式（２））。 First, the control device 30 calculates a combined target speed v, a turning speed ω, and a radius of curvature ρ of the vehicle body 50 from the straight target speed vx and the lateral target speed vy of the vehicle body 50 (see FIG. 6). Specifically, first, a combined target speed v and a turning speed ω are calculated from the straight direction target speed vx and the lateral target speed vy of the vehicle body 50 (the following equation (1)). Here, vx _max is the maximum speed of the electric wheelchair 10 in the straight traveling direction, and can be set to, for example, 1.0 m / s. vy _max is the maximum lateral speed of the electric wheelchair 10 and can be set to, for example, 1.0 rad / s. Next, the curvature radius ρ is calculated from the calculated combined target speed v and the turning speed ω (the following formula (2)).

合成目標速度ｖと旋回速度ωと曲率半径ρを算出すると、これらを用いて、制御装置３０は、車体５０の４つの角部の頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの軌跡を求める。このためには、まず、現在の車体５０の角部の頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの座標と、所定時間Δｔだけ経過した後の車体５０の角部の頂点ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’の座標を算出する。ここで、頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの座標と、頂点ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’の座標は、車体５０内に設定した制御中心Ｏ（０，０）を基準に算出する。現在の車体５０の角部の頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの座標は、制御中心Ｏ（０，０）と頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの幾何学的関係によって決まる。例えば、頂点ａの座標は、（ｘoffset，ｙoffset）と表すことができる。ｘoffsetは制御中心Ｏに対する点ａの直進方向（ｘ方向）のオフセット量であり、ｙoffsetは制御中心Ｏに対する点ａの横方向（ｙ方向）のオフセット量である。一方、所定時間Δｔだけ経過した後の頂点ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’の座標は、制御中心Ｏ（０，０）と頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの幾何学的関係と、旋回速度ωと、曲率半径ρとを用いて算出することができる。例えば、頂点ａ’の座標（ｘａ，ｙａ）は、次の式（３）で算出することができる。 When the combined target speed v, the turning speed ω, and the radius of curvature ρ are calculated, the control device 30 obtains the trajectories of the apexes a, b, c, and d of the four corners of the vehicle body 50 using these. For this purpose, first, the coordinates of the current vertexes a, b, c, d of the vehicle body 50 and the vertexes a ′, b ′, c ′ of the vehicle body 50 after a predetermined time Δt have elapsed. , D ′ coordinates are calculated. Here, the coordinates of the vertices a, b, c, d and the coordinates of the vertices a ′, b ′, c ′, d ′ are calculated based on the control center O (0, 0) set in the vehicle body 50. . The coordinates of the vertices a, b, c, and d at the corners of the current vehicle body 50 are determined by the geometric relationship between the control center O (0, 0) and the vertices a, b, c, and d. For example, the coordinates of the vertex a can be expressed as (xoffset, yoffset). xoffset is an offset amount in the straight direction (x direction) of the point a with respect to the control center O, and yoffset is an offset amount in the lateral direction (y direction) of the point a with respect to the control center O. On the other hand, the coordinates of the vertices a ′, b ′, c ′, d ′ after the lapse of the predetermined time Δt are the geometric relationship between the control center O (0, 0) and the vertices a, b, c, d, It can be calculated using the turning speed ω and the curvature radius ρ. For example, the coordinates (xa, ya) of the vertex a ′ can be calculated by the following equation (3).

頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの座標と頂点ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’の座標を算出することで、図７に示すように、現在の車体５０の位置と、所定時間（Δｔ）だけ経過した時の車体５０の位置を算出することができる。また、頂点ａから頂点ａ’に移動する際の軌跡ｌａと、頂点ｂから頂点ｂ’に移動する際の軌跡ｌｂと，頂点ｃから頂点ｃ’に移動する際の軌跡ｌｃと，頂点ｄから頂点ｄ’に移動する際の軌跡ｌｄが分かるため、これらの軌跡ｌａ，ｌｂ、ｌｃ、ｌｄより車体５０が通過すると予測される車体通過予測領域Ｐｓを算出することができる。例えば、図７に示すように、電動車椅子１０が左方向に旋回する場合は、左後端の頂点ａの軌跡ｌａが最も内側の軌跡となり、右前端の頂点ｃの軌跡ｌｃが最も外側の軌跡ｌｃとなり、軌跡ｌａ，ｌｃで挟まれた領域が車両通過予測領域Ｐｓとなる。 By calculating the coordinates of the vertices a, b, c, d and the coordinates of the vertices a ′, b ′, c ′, d ′, as shown in FIG. 7, the current position of the vehicle body 50 and a predetermined time (Δt ), The position of the vehicle body 50 can be calculated. From the locus la when moving from the vertex a to the vertex a ′, the locus lb when moving from the vertex b to the vertex b ′, the locus lc when moving from the vertex c to the vertex c ′, and the vertex d Since the trajectory ld when moving to the vertex d ′ is known, the vehicle body passage prediction region Ps where the vehicle body 50 is predicted to pass through these trajectories la, lb, lc, and ld can be calculated. For example, as shown in FIG. 7, when the electric wheelchair 10 turns leftward, the locus la of the vertex a at the left rear end is the innermost locus, and the locus lc of the vertex c at the right front end is the outermost locus. The region sandwiched between the trajectories la and lc becomes the vehicle passage prediction region Ps.

次いで、制御装置３０は、障害物検知センサ１６から入力する検知結果（すなわち、レーザ光を検知領域Ｓ_Ａに１走査することにより得られた結果）から、検知領域Ｓ_Ａに障害物が存在するか否かを判定する（Ｓ１６）。既述したように、障害物検知センサ１６は、検知領域Ｓ_Ａに障害物が存在すると、その障害物からの反射光のみを検知する。例えば、図８に示すように、障害物検知センサ１６の右斜め前方にのみ障害物５２が存在する場合は、障害物検知センサ１６は、障害物５２が存在する方向からのみ反射光を検知し、それ以外の方向からは反射光を検知しない。したがって、制御装置３０は、障害物検知センサ１６の検知結果に、反射光を受光した方向が存在するか否かを判定する。そして、反射光を受光した方向が存在する場合は、検知領域Ｓ_Ａに障害物が存在すると判定する。一方、反射光を受光した方向が存在しない場合は、検知領域Ｓ_Ａに障害物が存在しないと判定する。 Then, the control unit 30, the detection result inputted from the obstacle detection sensor 16 (i.e., the laser beam detection region S _A results obtained by one scan in), there is an obstacle in the detection area S _A It is determined whether or not (S16). As already mentioned, the obstacle detection sensor 16, the obstacle detection region S _A is present, to detect only the reflected light from the obstacle. For example, as shown in FIG. 8, when the obstacle 52 exists only in front of the obstacle detection sensor 16, the obstacle detection sensor 16 detects reflected light only from the direction in which the obstacle 52 exists. The reflected light is not detected from other directions. Therefore, the control device 30 determines whether or not the detection result of the obstacle detection sensor 16 includes a direction in which the reflected light is received. Then, when the direction that has received the reflection light is present, it determines that the obstacle exists in the detection region S _A. On the other hand, when the direction that has received the reflection light does not exist, it determines an obstacle detection region S _A is not present.

検知領域Ｓ_Ａに障害物が存在しないと判定された場合（ステップＳ１６でＮＯ）は、制御装置３０はステップＳ３０に進む。一方、検知領域Ｓ_Ａに障害物が存在すると判定された場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）は、制御装置３０はその障害物の位置を算出する（Ｓ１８）。障害物検知センサ１６の検知結果から障害物の位置を算出する手順は、公知の方法を用いることができる。すなわち、図８に示すように、障害物５２は連続する複数の検知点Ｂによって表される。各検知点Ｂについては、障害物検知センサ１６からの距離と、その検知点Ｂを検知した時のレーザ光の照射方向が既知である。また、障害物検知センサ１６と制御中心Ｏの相対位置関係も既知である。このため、制御装置３０は、これらを用いて、制御中心Ｏに対する各検知点Ｂの座標を算出することができる。 When an obstacle in the detection region _{S A} is judged not to exist (NO in step S16), the controller 30 proceeds to step S30. On the other hand, if it is determined that the obstacle in the detection area _{S A} is present (YES in step S16), the control unit 30 calculates the position of the obstacle (S18). As a procedure for calculating the position of the obstacle from the detection result of the obstacle detection sensor 16, a known method can be used. That is, as shown in FIG. 8, the obstacle 52 is represented by a plurality of continuous detection points B. For each detection point B, the distance from the obstacle detection sensor 16 and the irradiation direction of the laser beam when the detection point B is detected are known. The relative positional relationship between the obstacle detection sensor 16 and the control center O is also known. For this reason, the control apparatus 30 can calculate the coordinate of each detection point B with respect to the control center O using these.

次に、制御装置３０は、ステップＳ１４で算出した車体通過予測領域Ｐｓと、ステップＳ１８で算出した障害物の位置とから、車体５０と障害物とが衝突するか否かを判定する（Ｓ２０）。すなわち、ステップＳ１４で算出した車体通過予測領域Ｐｓ内に、ステップＳ１８で算出したいずれかの検知点が存在しているか否かによって、車体５０と障害物とが衝突するか否かを判定する。なお、車体５０と障害物が衝突すると判定した場合は、制御装置３０は、メモリ４２に記憶されている「衝突すると判定した回数」を更新する。これによって、メモリ４２には、車体５０と障害物が衝突すると判定された回数がカウントされていくこととなる。 Next, the control device 30 determines whether or not the vehicle body 50 and the obstacle collide with each other based on the vehicle body passage prediction area Ps calculated in step S14 and the obstacle position calculated in step S18 (S20). . That is, it is determined whether or not the vehicle body 50 and the obstacle collide depending on whether or not any of the detection points calculated in step S18 exists in the vehicle body passage prediction region Ps calculated in step S14. If it is determined that the vehicle body 50 and the obstacle collide, the control device 30 updates the “number of times determined to collide” stored in the memory 42. As a result, the memory 42 counts the number of times determined that the vehicle body 50 and the obstacle collide.

車体５０と障害物とが衝突しないと判定された場合（ステップＳ２０でＮＯ）は、制御装置３０はステップＳ３０に進む。一方、車体５０と障害物とが衝突すると判定された場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）の場合は、制御装置３０は運転者の技量を判定する（Ｓ２２）。運転者の技量は、制御装置３０が車体５０と障害物とが衝突すると判定した回数（メモリ４２に記憶）に基づいて算出することができる。例えば、電動車椅子１０の全走行時間と、制御装置３０が車体５０と障害物とが衝突すると判定した回数（すなわち、衝突すると判定された時間）との比によって、運転者の技量を算出することができる（例えば、下記の式（４））。 When it is determined that the vehicle body 50 and the obstacle do not collide (NO in step S20), the control device 30 proceeds to step S30. On the other hand, when it is determined that the vehicle body 50 and the obstacle collide (YES in step S20), the control device 30 determines the skill of the driver (S22). The skill of the driver can be calculated based on the number of times that the control device 30 determines that the vehicle body 50 and the obstacle collide (stored in the memory 42). For example, the skill of the driver is calculated based on a ratio between the total travel time of the electric wheelchair 10 and the number of times that the control device 30 determines that the vehicle body 50 and the obstacle collide (that is, the time determined to collide). (For example, the following formula (4)).

上記の（式４）で運転者の技量を数値化すると、制御装置３０は、その数値によって、運転者を「初心者」と「中級車」と「上級者」に分類する。例えば、技量が０．００〜０．２５の者は「初心者」に分類され、技量が０．２５〜０．７５の者は「中級者」に分類され、技量が０．７５〜１．００の者は「上級者」に分類される。なお、運転者を「初心者」、「中級者」、「上級者」に分類する方法は、上記の方法に限られず、種々の方法を採用することができる。 When the driver's skill is numerically expressed by the above (Formula 4), the control device 30 classifies the driver into “beginner”, “intermediate car”, and “advanced person” according to the numerical value. For example, a person whose skill is 0.00 to 0.25 is classified as “beginner”, a person whose skill is 0.25 to 0.75 is classified as “intermediate”, and a skill is 0.75 to 1.00. Are classified as “advanced”. In addition, the method for classifying the driver into “beginner”, “intermediate”, and “advanced” is not limited to the above method, and various methods can be employed.

次に、制御装置３０は、車体５０と障害物との距離（最短距離）を算出する（Ｓ２４）。上述したように、障害物検知センサ１６は、障害物を複数の検知点として検出している。このため、制御装置３０は、障害物を表す複数の検知点のうち、最も制御中心Ｏに近い検知点までの距離を算出する。 Next, the control device 30 calculates the distance (shortest distance) between the vehicle body 50 and the obstacle (S24). As described above, the obstacle detection sensor 16 detects an obstacle as a plurality of detection points. For this reason, the control device 30 calculates the distance to the detection point closest to the control center O among the plurality of detection points representing the obstacle.

次に、制御装置３０は、ステップＳ２４で算出した車体５０と障害物（すなわち、障害物を表す複数の検知点のうち最も制御中心Ｏに近い検知点）との距離に応じた斥力を算出する（Ｓ２６）。ここで、制御装置３０は、ステップＳ１２で車体５０の直進方向の目標速度ｖｘと、横方向の目標速度ｖｙを算出している。このため、斥力Ｒについても、車体５０の直進方向の斥力Ｒｘと、横方向の斥力Ｒｙを算出する。したがって、制御装置３０は、車体５０と障害物との直進方向の距離に応じて斥力Ｒｘを算出し、車体５０と障害物との横方向の距離に応じて斥力Ｒｙを算出する。この際、図９に示すように、ステップＳ２２で分類した「初心者」と「中級者」と「上級者」の区分に応じて、斥力Ｒｘ，Ｒｙの大きさを変化させる。すなわち、「初心者」には大きな斥力Ｒｘ，Ｒｙが作用する一方で、「上級者」には小さな斥力Ｒｘ，Ｒｙが作用するようにする。なお、図９に示すように、車体５０と障害物との距離に応じて斥力を変化させる方法としては、公知の種々の関数（例えば、ガウス関数）を用いることができる。 Next, the control device 30 calculates the repulsive force according to the distance between the vehicle body 50 calculated in step S24 and the obstacle (that is, the detection point closest to the control center O among the plurality of detection points representing the obstacle). (S26). Here, the control device 30 calculates the target speed vx in the straight direction of the vehicle body 50 and the target speed vy in the lateral direction in step S12. For this reason, also for the repulsive force R, the repulsive force Rx in the straight direction of the vehicle body 50 and the repulsive force Ry in the lateral direction are calculated. Therefore, the control device 30 calculates the repulsive force Rx according to the distance in the straight direction between the vehicle body 50 and the obstacle, and calculates the repulsive force Ry according to the lateral distance between the vehicle body 50 and the obstacle. At this time, as shown in FIG. 9, the magnitudes of the repulsive forces Rx and Ry are changed according to the classification of “beginner”, “intermediate”, and “advanced” classified in step S22. That is, a large repulsive force Rx, Ry acts on the “novice”, while a small repulsive force Rx, Ry acts on the “advanced person”. As shown in FIG. 9, various known functions (for example, a Gaussian function) can be used as a method of changing the repulsive force according to the distance between the vehicle body 50 and the obstacle.

制御装置３０は、斥力Ｒｘ，Ｒｙを算出すると、その斥力Ｒｘ，Ｒｙを用いて、ステップＳ１２で算出した車体５０の直進方向の目標速度ｖｘと、横方向の目標速度ｖｙを修正する（Ｓ２８）。具体的には、車体５０の直進方向の目標速度をｖｘ−Ｒｘとし、車体５０の横方向の目標速度をｖｙ−Ｒｙとする。ここで、本実施形態では、斥力Ｒｘの絶対値が目標速度ｖｘの絶対値より大きくなる場合は、修正後の目標速度ｖｘ−Ｒｘが「０」とされ、運転者の意図しない方向に電動車椅子１０が移動することが禁止される。すなわち、運転者が電動車椅子１０を前方に移動させるように操作している場合に、電動車椅子１０が後方に移動することはない。同様に、斥力Ｒｙの絶対値が目標速度ｖｙの絶対値より大きくなる場合は、修正後の目標速度ｖｙ−Ｒｙが「０」とされ、運転者の意図しない方向に電動車椅子１０が移動することが禁止される。例えば、運転者が電動車椅子１０を右側に旋回するように操作している場合に、電動車椅子１０が左側に旋回してしまうことはない。また、運転者が電動車椅子１０を直進させるように操作している場合に、横方向の斥力Ｒｙが算出されても、電動車椅子１０が旋回動作を行わないようになっている。 When calculating the repulsive forces Rx and Ry, the control device 30 uses the repulsive forces Rx and Ry to correct the straight target speed vx and the lateral target speed vy calculated in step S12 (S28). . Specifically, the target speed of the vehicle body 50 in the straight direction is vx−Rx, and the target speed of the vehicle body 50 in the lateral direction is vy−Ry. Here, in the present embodiment, when the absolute value of the repulsive force Rx is larger than the absolute value of the target speed vx, the corrected target speed vx−Rx is set to “0”, and the electric wheelchair is in a direction not intended by the driver. 10 is prohibited from moving. That is, when the driver is operating to move the electric wheelchair 10 forward, the electric wheelchair 10 does not move backward. Similarly, when the absolute value of the repulsive force Ry is larger than the absolute value of the target speed vy, the corrected target speed vy-Ry is set to “0”, and the electric wheelchair 10 moves in a direction not intended by the driver. Is prohibited. For example, when the driver operates the electric wheelchair 10 to turn to the right, the electric wheelchair 10 does not turn to the left. Further, when the driver is operating so as to move the electric wheelchair 10 straight, even if the lateral repulsive force Ry is calculated, the electric wheelchair 10 does not turn.

ステップＳ３０に進むと、制御装置３０は、車体５０の直進方向の目標速度ｖｘと横方向の目標速度ｖｙに基づいて、モータ１８ａ，１８ｂを駆動するためのモータ駆動指令値を算出する（Ｓ３２）。上述した説明から明らかなように、障害物検知センサ１６が検知領域Ｓ_Ａに障害物を検出していない場合（ステップＳ１６でＮＯ）や、検知領域Ｓ_Ａ内の障害物が車体５０と衝突しないと判定された場合（ステップＳ２０でＮＯ）は、ステップＳ１２で算出した直進方向の目標速度ｖｘ，横方向の目標速度ｖｙに基づいてモータ駆動指令値が算出される。したがって、このような場合は、運転者が操作部２４に入力した通りに電動車椅子１０が駆動される。一方、検知領域Ｓ_Ａ内の障害物と車体５０とが衝突すると判定された場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）は、ステップＳ２８で修正された直進方向の目標速度ｖｘ−Ｒｘ，横方向の目標速度ｖｙ−Ｒｙに基づいて、モータ駆動指令値が算出される。その結果、運転者が障害物を回避する操作を行い易いように、電動車椅子１０の速度が減速される。 In step S30, the control device 30 calculates a motor drive command value for driving the motors 18a and 18b based on the target speed vx in the straight direction of the vehicle body 50 and the target speed vy in the lateral direction (S32). . As apparent from the above description, if the obstacle detection sensor 16 has not detected an obstacle in the detection area S _A and (NO in step S16), and obstacles in the detection region S _A does not collide with the vehicle body 50 (NO in step S20), the motor drive command value is calculated based on the target speed vx in the straight traveling direction and the target speed vy in the lateral direction calculated in step S12. Therefore, in such a case, the electric wheelchair 10 is driven as input by the driver to the operation unit 24. On the other hand, when the obstacle and the vehicle body 50 in the detection region _{S A} is determined to be the collision (YES at step S20), the target speed vx-Rx rectilinear direction fixed in step S28, the horizontal direction of the target speed vy A motor drive command value is calculated based on -Ry. As a result, the speed of the electric wheelchair 10 is reduced so that the driver can easily perform an operation to avoid the obstacle.

ステップＳ３０でモータ駆動指令値が算出されると、制御装置３０は、算出したモータ駆動指令値に基づいてモータ１８ａ，１８ｂを駆動する（Ｓ３２）。この際、エンコーダ１９ａ，１９ｂからの信号に基づいてモータ１８ａ，１８ｂを駆動することで、電動車椅子１０は、ステップＳ１２で算出された直進方向目標速度ｖｘ及び横方向目標速度ｖｙとなるように、又は、ステップＳ２８で修正された直進方向目標速度ｖｘ−Ｒｘ及び横方向目標速度ｖｙ−Ｒｙとなるように駆動される。 When the motor drive command value is calculated in step S30, the control device 30 drives the motors 18a and 18b based on the calculated motor drive command value (S32). At this time, by driving the motors 18a and 18b on the basis of signals from the encoders 19a and 19b, the electric wheelchair 10 has the straight direction target speed vx and the lateral direction target speed vy calculated in step S12. Or it drives so that it may become the straight direction target speed vx-Rx and the horizontal direction target speed vy-Ry which were corrected by step S28.

以上、制御装置３０の処理について説明した。ここで、制御装置３０が上述した処理を行うことによって生じる、電動車椅子１０の挙動の一例について図１０〜１２を参照して説明する。図１０〜１２に示す例では、電動車椅子１０の前方に障害物５２があり、運転者が操作部２４に直進方向の操作力を作用させているものとする。図１０に示すように、操作部２４への操作入力に基づいて算出される車体通過予測領域Ｐｓ内には、障害物検知センサ１６で検知された障害物５２の検知点群が位置している。このため、制御装置３０は、車体５０と障害物５２とは衝突すると判定し、車体５０に作用させる斥力Ｒｘ，Ｒｙを算出する。すなわち、図１１に示すように、障害物５２を表す検知点群のうち最も近い検知点Ｂ_ｍｉｎと制御中心Ｏとの距離に応じた斥力Ｒｘ，Ｒｙを算出する。そして、制御装置３０は、操作部２４への入力から算出される直進方向目標速度ｖｘ，横方向目標速度ｖｙを、算出した斥力Ｒｘ，Ｒｙによって修正する。ここで、操作部２４へは直進方向の操作力しか入力されていないため、横方向目標速度ｖｙは０となっている。このため、修正された横方向目標速度ｖｙ−Ｒｙを用いると、電動車椅子１０は障害物５２から離れるように移動し、運転者の意図していない方向へ移動してしまう。そこで、横方向の目標速度ｖｙは、「０」として処理される。このため、図１２に示すように、電動車椅子１０は直進方向の速度のみが修正されて減速される。その結果、電動車椅子１０は、障害物５２の手前で停止し、電動車椅子１０と障害物５２との衝突が回避される。 The processing of the control device 30 has been described above. Here, an example of the behavior of the electric wheelchair 10 generated by the control device 30 performing the above-described process will be described with reference to FIGS. In the example illustrated in FIGS. 10 to 12, it is assumed that there is an obstacle 52 in front of the electric wheelchair 10, and the driver applies an operation force in the straight traveling direction to the operation unit 24. As shown in FIG. 10, the detection point group of the obstacle 52 detected by the obstacle detection sensor 16 is located in the vehicle body passage prediction region Ps calculated based on the operation input to the operation unit 24. . Therefore, the control device 30 determines that the vehicle body 50 and the obstacle 52 collide, and calculates the repulsive forces Rx and Ry that act on the vehicle body 50. That is, as shown in FIG. 11, repulsive forces Rx and Ry corresponding to the distance between the nearest detection point B _{min in the} detection point group representing the obstacle 52 and the control center O are calculated. Then, the control device 30 corrects the straight direction target speed vx and the lateral direction target speed vy calculated from the input to the operation unit 24 with the calculated repulsive forces Rx and Ry. Here, since only the operation force in the straight traveling direction is input to the operation unit 24, the lateral target speed vy is zero. For this reason, when the corrected lateral target speed vy-Ry is used, the electric wheelchair 10 moves away from the obstacle 52 and moves in a direction not intended by the driver. Therefore, the target speed vy in the horizontal direction is processed as “0”. For this reason, as shown in FIG. 12, the electric wheelchair 10 is decelerated by correcting only the speed in the straight traveling direction. As a result, the electric wheelchair 10 stops before the obstacle 52, and the collision between the electric wheelchair 10 and the obstacle 52 is avoided.

また、図１３に示すように、電動車椅子１０の前方に障害物５２ａ，５２ｂが存在する場合を考える。この場合においても、運転者は操作部２４に直進方向の操作力のみを作用させているものとする。この場合は、操作部２４への操作入力に基づいて算出される車体通過予測領域Ｐｓ内には、障害物検知センサ１６で検知された障害物５２ａ，５２ｂの検知点群が位置していない。このため、制御装置３０は、車体５０と障害物５２ａ，５２ｂとは衝突しないと判定する。そして、操作部２４への入力から算出される直進方向の目標速度ｖｘと横方向の目標速度ｖｙでモータ１８ａ，１８ｂを駆動する。このため、電動車椅子１０は減速することなく、障害物５２ａ，５２ｂの近傍を通過することができる。 Further, as shown in FIG. 13, consider a case where obstacles 52 a and 52 b exist in front of the electric wheelchair 10. Even in this case, it is assumed that the driver applies only the operation force in the straight direction to the operation unit 24. In this case, the detection point group of the obstacles 52a and 52b detected by the obstacle detection sensor 16 is not located in the vehicle body passage prediction region Ps calculated based on the operation input to the operation unit 24. For this reason, the control device 30 determines that the vehicle body 50 and the obstacles 52a and 52b do not collide. Then, the motors 18a and 18b are driven with the target speed vx in the straight direction calculated from the input to the operation unit 24 and the target speed vy in the lateral direction. For this reason, the electric wheelchair 10 can pass the vicinity of the obstacles 52a and 52b without decelerating.

上述した説明から明らかなように、本実施形態の電動車椅子１０では、電動車椅子１０と障害物が衝突すると判定されるときにのみ、電動車椅子１０に斥力Ｒｘ，Ｒｙを作用させる。すなわち、電動車椅子１０と障害物が衝突しないと判定される限り、電動車椅子１０に斥力Ｒｘ，Ｒｙは作用しない。このため、電動車椅子１０は、障害物の近傍を、速度を落とさずに走行することができる。その結果、技量の高い運転者には、自分の意図通りに運転できることによる満足感を与えることができる。 As is clear from the above description, in the electric wheelchair 10 of this embodiment, the repulsive forces Rx and Ry are applied to the electric wheelchair 10 only when it is determined that the electric wheelchair 10 and the obstacle collide. That is, as long as it is determined that the electric wheelchair 10 and the obstacle do not collide, the repulsive forces Rx and Ry do not act on the electric wheelchair 10. For this reason, the electric wheelchair 10 can travel in the vicinity of the obstacle without reducing the speed. As a result, a highly skilled driver can be given satisfaction by being able to drive as intended.

また、本実施形態の電動車椅子１０では、運転者の技量を判定し、運転者の技量に基づいて斥力Ｒｘ，Ｒｙの大きさを変更する。このため、技量の低い初心者には大きな斥力Ｒｘ，Ｒｙが作用して、電動車椅子１０の速度が大きく制限される。これによって、技量の低い初心者でも、障害物を回避するための操作を容易に行うことができる。一方、技量の高い上級者には小さな斥力Ｒｘ，Ｒｙが作用して、電動車椅子１０の速度制限量が低く抑えられる。その結果、必要以上に速度が制限されずに、障害物の近傍を走行することができる。これによって、障害物の回避を行いながら、運転者の意図に沿った走行を可能としている。 Moreover, in the electric wheelchair 10 of this embodiment, a driver | operator's skill is determined and the magnitude | size of repulsive force Rx and Ry is changed based on a driver | operator's skill. For this reason, a large repulsive force Rx, Ry acts on a beginner with low skill, and the speed of the electric wheelchair 10 is greatly limited. Thereby, even a beginner with low skill can easily perform an operation for avoiding an obstacle. On the other hand, a small repulsive force Rx, Ry acts on a highly skilled person, and the speed limit amount of the electric wheelchair 10 is kept low. As a result, it is possible to travel in the vicinity of the obstacle without limiting the speed more than necessary. Thus, it is possible to travel according to the driver's intention while avoiding obstacles.

さらに、本実施形態の電動車椅子１０では、斥力Ｒｘ，Ｒｙが作用する場合でも、運転者の意図しない方向への旋回動作が規制される。このため、運転者は、車体５０が意図しない方向に向かないため、安心して電動車椅子１０を運転することができる。また、電動車椅子１０が狭路を走行する場合においては、車体５０のハンチング（車体５０の向きが左右に振動すること）が抑えられる。その結果、運転者は快適に電動車椅子１０を運転することができる。 Furthermore, in the electric wheelchair 10 of this embodiment, even when the repulsive forces Rx and Ry are applied, the turning operation in the direction not intended by the driver is restricted. For this reason, the driver can drive the electric wheelchair 10 with peace of mind because the vehicle body 50 does not face in an unintended direction. Further, when the electric wheelchair 10 travels on a narrow road, hunting of the vehicle body 50 (vibration of the vehicle body 50 from side to side) can be suppressed. As a result, the driver can comfortably drive the electric wheelchair 10.

なお、上述した実施形態では、直進方向の斥力Ｒｘと、横方向の斥力Ｒｙを作用させたが、直進方向の斥力Ｒｘのみを作用させるようにしてもよい。このような構成によっても、電動車椅子は、運転者の意図した方向にのみ移動することとなり、運転者に安心感を与えることができる。 In the above-described embodiment, the repulsive force Rx in the straight direction and the repulsive force Ry in the lateral direction are applied, but only the repulsive force Rx in the straight direction may be applied. Even with such a configuration, the electric wheelchair moves only in the direction intended by the driver, which can give the driver a sense of security.

また、上述した実施形態では、運転者の技量に応じて斥力Ｒｘ，Ｒｙの大きさが変化するようにしたが、本発明はこのような形態には限られない。例えば、運転者の技量に応じて、車両通過予測領域Ｐｓを算出する際の車両モデル（すなわち、制御中心Ｏと頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの相対位置関係）の大きさを変化させてもよい。例えば、運転者の技量が高いほど車両モデルを小さくして、車両通過予測領域Ｐｓを算出することができる。これによって、運転者の技量が高いほど障害物と衝突すると判定され難くなり、運転者の技量が低いほど障害物と衝突すると判定され易くなる。その結果、運転者の技量に応じて適切に斥力Ｒｘ，Ｒｙが作用し、障害物の回避を行いながら、運転者の意図通りの走行を可能とする。 In the above-described embodiment, the magnitudes of the repulsive forces Rx and Ry are changed according to the skill of the driver. However, the present invention is not limited to such a form. For example, even if the size of the vehicle model (that is, the relative positional relationship between the control center O and the vertices a, b, c, d) is calculated according to the skill of the driver, the vehicle passing prediction area Ps is calculated. Good. For example, the vehicle passing prediction area Ps can be calculated by reducing the vehicle model as the driver's skill increases. As a result, the higher the skill of the driver, the more difficult it is determined to collide with the obstacle, and the lower the skill of the driver, the easier it is determined to collide with the obstacle. As a result, the repulsive forces Rx and Ry act appropriately according to the skill of the driver, and the vehicle can travel as intended by the driver while avoiding obstacles.

また、上述した実施形態では、運転者の技量を、電動車椅子１０の全走行時間と、車体と障害物とが衝突すると判定された時間によって算出したが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、直近の所定時間の走行時間を基準とし、その走行時間内に障害物と衝突すると判定された時間によって、運転者の技量を決めることができる。このように、直近の運転内容に基づいて運転者の技量を判定すると、現在の運転者の技量を適切に評価することができる。 In the above-described embodiment, the skill of the driver is calculated based on the total traveling time of the electric wheelchair 10 and the time determined that the vehicle body and the obstacle collide, but the present invention is limited to such a form. Absent. For example, the skill of the driver can be determined based on the time determined to collide with an obstacle within the travel time with the travel time of the latest predetermined time as a reference. Thus, if the driver's skill is determined based on the latest driving content, the current driver's skill can be appropriately evaluated.

また、複数の運転者が同一の電動車椅子を共同で使用する場合は、運転者毎に技量の判定ができるように、運転者のＩＤ等を入力する入力装置を備えるようにしてもよい。この場合は、メモリ４２内に運転者毎の走行時間等が記憶され、入力装置に入力されたＩＤに応じて運転者の走行時間等が制御装置に読み出される。 In addition, when a plurality of drivers use the same electric wheelchair together, an input device for inputting a driver ID or the like may be provided so that the skill can be determined for each driver. In this case, the driving time for each driver is stored in the memory 42, and the driving time of the driver is read out to the control device in accordance with the ID input to the input device.

また、上述した実施形態では、本発明を電動車椅子に適用した例であったが、本発明は、台車、買い物カート、ゴルフカート、シニアカー等にも適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention is applied to an electric wheelchair. However, the present invention can also be applied to a cart, a shopping cart, a golf cart, a senior car, and the like.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

１０：電動車椅子
１２ａ，１２ｂ：後輪
１４ａ，１４ｂ：前輪
１６：障害物検知センサ
１８ａ，１８ｂ：モータ
２０：シート
２４：操作部
２４ａ：ジョイステック
２４ｂ：操作力検出装置
３０：制御装置
４２：メモリ 10: Electric wheelchair 12a, 12b: Rear wheel 14a, 14b: Front wheel 16: Obstacle detection sensor 18a, 18b: Motor 20: Seat 24: Operation unit 24a: Joystick 24b: Operating force detection device 30: Control device 42: Memory

Claims

An operation input unit for inputting a driver's operation;
An obstacle detection unit for detecting obstacles;
A speed / travel direction changing section for changing the speed and travel direction of the vehicle body;
A control unit for controlling the speed / travel direction changing unit,
The control unit
(1) A vehicle body passage prediction region where the vehicle body is predicted to pass when the vehicle body moves for a predetermined time in the target speed and the target traveling direction according to the input to the operation input unit, and the obstacle detected by the obstacle detection unit When it is determined from the position of the object that the vehicle body and the obstacle do not collide, the speed / travel direction changing unit is driven based on the target speed and the target travel direction according to the input to the operation input unit,
(2) When it is determined that the vehicle body and the obstacle collide from the vehicle body passage prediction region and the position of the obstacle detected by the obstacle detection unit, the target speed corresponding to the input to the operation input unit And at least one of the target traveling direction is corrected, and the speed / traveling direction changing unit is driven based on the corrected target speed and the target traveling direction ,
The control unit
A vehicle body passage prediction region calculation means for calculating a vehicle body passage prediction region where the vehicle body is predicted to pass when the vehicle body moves for a predetermined time at a target speed and a target traveling direction according to an input to the operation input unit;
Collision determination means for determining whether the vehicle body and the obstacle collide based on the position of the obstacle detected by the obstacle detection unit and the vehicle body passage prediction area calculated by the vehicle body passage prediction area calculation means When,
When it is determined by the collision determination means that the vehicle body and the obstacle do not collide, the speed / travel direction changing unit is driven based on the target speed and the target traveling direction according to the input to the operation input unit, and the collision determination unit When it is determined that the vehicle body and the obstacle collide, at least one of the target speed and the target traveling direction is corrected according to the input to the operation input unit, and the speed / target traveling direction is corrected based on the corrected target speed and the target traveling direction. Drive control means for driving the traveling direction changer;
Driver skill determining means for determining the skill of the driver based on the number of times the collision determination means determines that the vehicle body and the obstacle collide,
The drive control means corrects at least one of the target speed and the target traveling direction according to the driver skill determined by the driver skill determination means when the collision determination means determines that the vehicle body and the obstacle collide. This is a powered vehicle.

2. The power vehicle according to claim 1 , wherein the drive control means increases the correction amount as the driver's skill is lower.

An operation input unit for inputting a driver's operation;
An obstacle detection unit for detecting obstacles;
A speed / travel direction changing section for changing the speed and travel direction of the vehicle body;
A control unit for controlling the speed / travel direction changing unit,
The control unit
(1) A vehicle body passage prediction region where the vehicle body is predicted to pass when the vehicle body moves for a predetermined time in the target speed and the target traveling direction according to the input to the operation input unit, and the obstacle detected by the obstacle detection unit When it is determined from the position of the object that the vehicle body and the obstacle do not collide, the speed / travel direction changing unit is driven based on the target speed and the target travel direction according to the input to the operation input unit,
(2) When it is determined that the vehicle body and the obstacle collide from the vehicle body passage prediction region and the position of the obstacle detected by the obstacle detection unit, the target speed corresponding to the input to the operation input unit And at least one of the target traveling direction is corrected, and the speed / traveling direction changing unit is driven based on the corrected target speed and the target traveling direction,
The control unit
A vehicle body passage prediction region calculation means for calculating a vehicle body passage prediction region where the vehicle body is predicted to pass when the vehicle body moves for a predetermined time at a target speed and a target traveling direction according to an input to the operation input unit;
Collision determination means for determining whether the vehicle body and the obstacle collide based on the position of the obstacle detected by the obstacle detection unit and the vehicle body passage prediction area calculated by the vehicle body passage prediction area calculation means When,
When it is determined by the collision determination means that the vehicle body and the obstacle do not collide, the speed / travel direction changing unit is driven based on the target speed and the target traveling direction according to the input to the operation input unit, and the collision determination unit When it is determined that the vehicle body and the obstacle collide, at least one of the target speed and the target traveling direction is corrected according to the input to the operation input unit, and the speed / target traveling direction is corrected based on the corrected target speed and the target traveling direction. Drive control means for driving the traveling direction changer;
Driver skill determining means for determining the skill of the driver based on the number of times the collision determination means determines that the vehicle body and the obstacle collide,
The vehicle passage prediction area calculating means calculates the vehicle body passage prediction area by changing the size of the vehicle body according to the driver skill determined by the driver skill determination means .

The power vehicle according to claim 3 , wherein the vehicle body passage prediction area calculation means calculates the vehicle body passage prediction area by increasing the size of the vehicle body as the driver's skill is lower.

When the collision determination unit determines that the vehicle body and the obstacle collide, the drive control unit prevents the target traveling direction according to the input to the operation input unit from being different from the corrected traveling direction of the vehicle body. The power vehicle according to any one of claims 1 to 4 , wherein the target traveling direction is corrected.