JP5795664B1 - 歩行補助装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全な使用を可能にする歩行補助装置を提供する。【解決手段】歩行補助車は、基体と、基体に設けられて、基体を移動させるための駆動輪と、基体の移動を制御する制御部と、基体の傾斜を検出する傾斜検出部(12)と、各部に電力を供給する電池部と、駆動輪に駆動を補助する駆動補助力を伝達するための駆動部と、を備え、制御部は、傾斜検出部(12)により検出された傾斜度と、電池部の電池残量とに従い、駆動補助力が変化するように駆動部を制御するように構成される。【選択図】図3
Description
この開示は歩行補助装置に関し、特に、車輪をモータ等により駆動する機構を備えた歩行補助装置に関する。
歩行が困難な人の歩行を補助する器具として歩行器、または高齢者の歩行を補助する、いわゆるシルバーカーといった歩行補助車が利用されている。歩行補助車として、車輪にモータ等による駆動力を持たせて、下り坂でブレーキをかけて抑速したり、上り坂での上りを補助する歩行補助車が提案されている。
特許文献1(特開2003−290302号公報)に開示の歩行補助装置は、記憶部における運動特性パラメータを、利用者からの作用による装置の変化の検出値に基づき調整し、検出値と運動特性パラメータとに従って装置の運動制御機構を制御する。
また、アシスト装置において電池残量に応じて対応措置が取られているものとして、特許文献2(特開平10−59263号公報)に開示の電動自転車は、充電式電池の電池残量を測定し、電池残量が少なくなったときに、駆動率を制限することで充電式電池の消耗を抑制する。
また、特許文献3(特開2010−75658号公報)に開示の人間の身体運動を補助するアシスト装置は、身体運動補助のためのアクチュエータの出力をバッテリ残量に基づき制御することにより、アクチュエータ出力変化により、エージェントにバッテリ残量の変化を認識させている。
電動で人間の歩行を補助する装置等については、使用者に高齢者が含まれることもあり、高い安全性が求められている。
それゆえに本発明の目的は、安全な使用を可能にする歩行補助装置を提供することである。
一実施の形態に従う歩行補助装置は、基体と、基体に設けられて、基体を移動させるための駆動輪と、基体の移動を制御する制御部と、基体の傾斜を検出する傾斜検出部と、各部に電力を供給する電池部と、駆動輪に駆動を補助する駆動補助力を伝達するための駆動部と、を備え、制御部は、傾斜検出部により検出された傾斜度と、電池部の電池残量とに従い、駆動補助力が変化するように駆動部を制御するように構成される。
好ましくは、制御部は、電池残量が一定量以下である場合に、傾斜度が予め定めた傾斜度であるときは、駆動補助力が、電池残量が一定量よりも多い場合の通常駆動補助力よりも変化するように、駆動部を制御する制御補正部を含む。
好ましくは、基体の進行方向を検出する進行方向検出部を、さらに備え、駆動補助力は、進行方向検出部により検出された方向への駆動を補助するアシスト力と、当該駆動を抑制する抑速力とを含み、制御補正部は、さらに、電池残量が一定量以下である場合に、傾斜度から前記進行方向が下り坂であると検出したときは、駆動補助力の抑速力を、通常駆動補助力の抑速力となるように、駆動部を制御する下り坂補正制御部を含む。
好ましくは、基体の進行方向を検出する進行方向検出部を、さらに備え、駆動補助力は、進行方向検出部により検出された方向への駆動を補助するアシスト力と、当該駆動を抑制する抑速力とを含み、制御補正部は、さらに、電池残量が一定量以下である際に、傾斜度から進行方向が上り坂であると検出した場合において、進行方向検出部の出力から基体の後退を検出したときは、駆動補助力のアシスト力をゼロとし、且つ所定大きさの抑速力となるように、駆動部を制御する上り坂補正制御部を含む。
好ましくは、制御補正部は、さらに、電池残量が一定量よりも少ない場合に、傾斜度が予め定めた傾斜度であるときは、基体が停止するように駆動部を制御する。
好ましくは、制御補正部は、さらに、傾斜度が予め定めた傾斜度である場合に、歩行補助装置の異常状態を検出したときは、基体が停止するように駆動部を制御する。
好ましくは、駆動部はモータであって、制御補正部は、抑速力を、モータの短絡制動により調整する。
この発明の上記の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
本実施の形態に係る歩行補助装置について図面を参照し詳細に説明する。なお、同一の構成要素には各図において同一の符号を付し、詳細な説明は繰返さない。
本実施の形態では、歩行補助装置の一例として、主に歩行を補助(アシスト)する歩行補助車を例示するが、これに限定されない。すなわち、移動可能な基体に使用者の身体の少なくとも一部を支持する部材を有して、基体の移動をアシストすることにより、使用者の歩行をアシストするような装置全般に適用することができる。したがって、運搬機能をも備えたベビーカー、台車等にも適用することができる。
ここでは、歩行補助車の駆動をアシストする、すなわち進行方向へ作用する力をアシスト力と呼ぶ。また、駆動を抑制する、すなわち進行方向とは逆(反対)方向へ作用する力を抑速力と呼ぶ。
[実施の形態1]
図1の(a)〜(c)は歩行補助車1の構成を示す。図2は歩行補助車1の使用例を説明するための図である。図1の(a)と(b)を参照して、歩行補助車1は、基体フレーム(以下、単に基体ともいう)40を備え、基体40は、左フレーム41、右フレーム42および左フレーム41と右フレーム42にブリッジ状に渡されて左右フレームを連結するフレーム43を含む。フレーム43の一部は着座可能な座部を構成する。
図1の(a)〜(c)は歩行補助車1の構成を示す。図2は歩行補助車1の使用例を説明するための図である。図1の(a)と(b)を参照して、歩行補助車1は、基体フレーム(以下、単に基体ともいう)40を備え、基体40は、左フレーム41、右フレーム42および左フレーム41と右フレーム42にブリッジ状に渡されて左右フレームを連結するフレーム43を含む。フレーム43の一部は着座可能な座部を構成する。
さらに、左フレーム41と右フレーム42はそれぞれ、歩行時に使用者が握るグリップ2、図2の矢印進行方向側の前輪車輪3、および前輪車輪3を挟んで進行方向とは反対側に位置する後輪車輪4を備える。さらに、物を収容するためのバッグ26を備える。歩行補助車1の各部に電力を供給するための充電可能な電池部25はバック26内に備えられる。グリップ2は、移動可能な基体40に設けられた部分であって、使用者の身体の少なくとも一部を支持する支持部に相当する。
歩行補助車1は、さらにグリップ2に関連して設けられた手動操作用のブレーキレバー7およびスタート/停止スイッチ2A、基体40を移動させるための駆動車輪、フレーム43に設けられた傾斜センサ6、および歩行補助車1を制御するためのマイクロコンピュータに相当する制御部10の基板を備える。この基板は基体40に設けるとしている。駆動車輪は、後輪車輪4およびこれを回転させるためのモータ5を含む。なお、制御部10および電池部25の取り付け位置は、歩行時の妨げにならない位置であればよく限定されない。
図1の(c)を参照して、制御部10は、CPU(Central Processing Unit)21、不揮発性または揮発性の記憶領域に相当するROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含むメモリ22、各種センサからの出力を入力する入力部23、およびモータ5を含む各部に信号を出力するための出力部24を含む。
制御部10は、モータ5の回転を制御する。モータ5は、ここではDC(直流)モータであって、モータ軸に連接された後輪車輪4は、モータ5の回転に連動して回転する。本実施の形態では歩行補助車1は、モータ5を後輪車輪4に設けた後輪駆動であるが、これに限定されず、前輪車輪3に設けた前輪駆動、または前輪車輪3および後輪車輪4の両方に設置した駆動の方式であっても良い。
なお、実施の形態では、モータ5のショートブレーキ(短絡制動)を用いることにより基体40に抑速力を作用させる。ショートブレーキはモータ5のコイル間をスイッチのON/OFFにより短絡させて抑速力を得るものである。
また、歩行補助車1は、ブレーキレバー7が、手動操作されると自転車のブレーキのように車輪を止める機構を有する。実施の形態では、CPU21はブレーキレバー7によるブレーキ操作時はモータ5への電流供給を停止する事で、モータ5への電流供給された状態でモータ5をブレーキによりロックする状態になる事を防止する。バッテリ切れ等により制御が出来ない場合には、モータ5によるアシスト力および抑速力は作用しない、通常の歩行器として使用することができる。
歩行時、使用者はグリップ2を握るように持って歩行補助車1を矢印進行方向側に押す(図2参照)。制御部10は、押す力を検出し、検出結果からモータ5の回転量(回転方向と角度)を決定し、決定した回転量に従いモータ5を回転させる。モータ5の回転によって後輪車輪4が進行方向に回転し、この回転に連動して前輪車輪3も回転し歩行補助車1は進行方向へ移動する。この移動に伴って、グリップ2を握った状態の使用者は、進行方向への歩行が促されて、すなわち歩行が補助され安定して歩行することができる。
傾斜センサ6は、歩行補助車1の傾きの程度(角度、傾きの方向等)である傾斜の大きさ、より特定的には基体40の傾斜の大きさを検出するために、加速度の検出素子、および検出素子からの信号を増幅・雑音除去などを施して出力する信号処理部を含む。図2を参照して、傾斜センサ6は基体40について直交する3軸(X軸、Y軸およびZ軸)の加速度成分を検出して出力する。制御部10は、傾斜センサ6の出力(3軸成分)から、予め定められた演算式を用いて基体40の傾斜の大きさを算出する。具体的には、図2のように水平地面を移動時は基体40は水平であることから傾斜の大きさは(0度)であると想定し、地面が進行方向に上り坂である場合には傾斜の大きさは(上り,N度)により示され、地面が進行方向に下り坂である場合には傾斜の大きさは(下り,N度)により示される。ただし、N=1,2,3,…を示す。
ここでは、傾斜センサ6はフレーム43に設けたが、基体40の傾斜を検出可能な位置であればよく、取付け位置はここに限定されない。
図3を参照して、本実施の形態1の機能構成を説明する。歩行補助車1は、使用者等が基体40に加える力を検出する作用力検出部11、傾斜センサ6の検出出力から基体40の傾斜を検出する傾斜検出部12、基体がどちら向きに進んでいるのかを検出する進行方向検出部13、歩行補助車1の移動させるための制御方法を決定する移動制御部14、電池の出力電圧から電池残量を検出する電池残量検出部15、移動制御部14により決定された制御方法を必要に応じて変更することにより補正する移動制御補正部16、移動制御補正部16からの制御方法に従ってモータ5の制御信号を生成する駆動制御部17を含む。駆動制御部17は、例えば、PWM(パルス幅変調)部を有した信号生成部を含み、制御方法に従って信号生成部に、制御信号を生成させる。生成した制御信号は、モータ5に出力される。モータ5は、駆動制御部17からの制御信号に従って駆動されることで、決定(または補正)された制御方法に従い回転する。なお、抑速力は、駆動制御部17からの制御信号に従ってモータ5の短絡制動のためのパルスレートを変更することにより、可変に調整される。
図3の各部は、プログラム、またはプログラムと回路の組合わせにより実現される。プログラムは、予めメモリ22に格納されて、CPU21がプログラムをメモリ22から読出し、実行することにより各部の機能が実現される。
作用力検出部11は、グリップ2に内蔵された図示しない力センサの出力から、基体40に加わる力を検出する。具体的には、グリップ2には、ひずみゲージまたは力覚センサのような、グリップ2にかかる力(押す力/引く力)を検出し、電気信号を出力する力センサ(図示せず)が内蔵される。作用力検出部11は力センサが出力する電気信号から、グリップ2にかかる力の大きさと向きを検出し、押す力であるか、または引く力であるかを検出する。ここでは、図2の矢印方向の力は押す力であり、逆方向の力は引く力であるとする。
傾斜検出部12は傾斜センサ6の出力から、予め定められた演算式等に従い、歩行補助車1の傾斜を検出する。ここでは、傾斜は、路面の傾斜成分(平地、上り、下り)と基体40の傾斜角度の組合わせにより示される。
進行方向検出部13は移動する基体40の進行方向を検出する。通常は車輪の回転方向から検出する。実施の形態では、駆動制御部17がモータ5に出力する制御信号によって車輪の回転方向を示すことができる。進行方向検出部13は、駆動制御部17が出力する制御信号から進行方向(図2の矢印方向、または反対方向)を検出する。なお、進行方向の検出方法は、これに限定されず、例えば、車輪に回転方向の検出センサを設けて、進行方向検出部13は、当該センサの出力から進行方向を検出するとしてもよい。
移動制御部14は、作用力検出部11が検出したグリップ2にかかる力、傾斜検出部12が検出した傾斜、および進行方向検出部13で検出した進行方向から、駆動輪に駆動力を伝達するためのモータ5の制御方法を決定する。制御方法は、駆動率を示す。駆動率は、モータ5によって駆動車輪に伝達する駆動補助のための駆動補助力の大きさを示す。具体的には、駆動率は、アシスト力の大きさ(単位:%)と、抑速力の大きさ(単位:%)の組により示される。ここでは、制御方法は、予め定めた基準の制御方法(アシスト力αまたは抑速力β)に対する割合(単位:%)を用いた駆動率で示される。例えば、アシスト力αをモータ5の最大駆動力とし、抑速力βをモータ5の最大ブレーキ力(100%)とした場合に、どのくらいのパーセンテージで歩行補助車1(より特定的には基体40)に力をかけるかを示す。
移動制御部14は、例えば、グリップ2にかかる力の方向と進行方向が同じ、または略同じであると判定した場合に、通常制御方法を、次のケース1〜3のいずれかの制御方法から決定する。まず、(ケース1)の通常制御方法は、平地を移動と判定すれば予め定めた大きさのアシスト力を示し、(ケース2)の通常制御方法は、上り坂を移動する場合であって、(ケース1)の通常アシスト力よりも大きいアシスト力を示し、および(ケース3)の通常制御方法は下り坂を移動する場合であって、(ケース1)よりも大きな抑速力を示す。
移動制御補正部16は、電池残量検出部15で検出された電池残量が予め定められた一定量以下であると判定した場合、移動制御部14で決定された制御方法を変更する。具体的には、上り坂移動ではアシスト力を減らすように変更し使用者への負担を大きくする。また下り坂移動では抑速力を減らすように変更し使用者への負担を大きくする。
図4を参照して、実施の形態1に係るアシスト力と抑速力の設定値が格納されたテーブル30は、メモリ22に格納されており、またテーブル30の設定値のデータは、予め実験等により取得される。テーブル30には、基体40の傾斜31の各大きさに対応して、移動制御部14が決定する通常制御方法32が示す駆動率データと、移動制御補正部16による補正後制御方法33が示す駆動率データとが格納される。移動制御部14は、傾斜検出部12の出力から取得した傾斜31の大きさに基づきテーブル30を検索し、対応する通常制御方法32の駆動率データを読出すことにより制御方法を決定する。また、移動制御補正部16は、傾斜検出部12の出力から取得した傾斜31の大きさに基づきテーブル30を検索し、対応する補正後制御方法33の駆動率データを読出すことにより、補正後制御方法を決定する。
テーブル30によれば、平地を移動する場合のように傾斜31が0度であるときは、移動制御部14は(ケース1)の通常制御方法32として駆動率(アシスト力0%、抑速力0%)と決定する。また、上り坂移動のように傾斜31が(上り、1度)〜(上り、9度以上)であるときは、移動制御部14は(ケース2)の通常制御方法32として駆動率(アシスト力10%、抑速力0%)〜(アシスト力90%、抑速力0%)というように10%単位でアシスト力が増加するように決定する。また、下り坂移動のように傾斜31が(下り、1度)〜(下り、9度以上)であるときは、移動制御部14は(ケース3)の通常制御方法32として駆動率(アシスト力0%、抑速力5%)〜(アシスト力0%、抑速力45%)と抑速力が5%単位で増加するように決定する。
このように下り坂の負担を大きくする事で、使用者が自然と手動でブレーキレバー7を使用するように促す事が出来る。
また、テーブル30によれば、移動制御補正部16は、平地移動のように傾斜31が0度であるときは、移動制御部14が決定した(ケース1)の通常制御方法32の駆動率を変更しない。また、上り坂移動のように傾斜31が(上り、1度)〜(上り、9度以上)であるときは、移動制御部14が決定した(ケース2)の通常制御方法32(駆動率(アシスト力10%、抑速力0%)〜(アシスト力90%、抑速力0%))を、駆動率(アシスト力5%、抑速力0%)〜(アシスト力45%、抑速力0%)というように5%単位で増加するように変更する。また、下り坂移動のように傾斜31が(下り、1度)〜(下り、9度以上)であるときは、移動制御部14が決定した(ケース3)の通常制御方法32(駆動率(アシスト力0%、抑速力10%)〜(アシスト力0%、抑速力90%))を、駆動率(アシスト力0%、抑速力5%)〜(アシスト力0%、抑速力45%)と5%単位で増加するように変更する。このような変更後の駆動率により、補正後制御方法33を取得することができる。
移動制御補正部16は、通常制御方法32の駆動率(アシスト力または抑速力)を、傾斜31の大きさにかかわらず、一定率で減少(半減)するように変更したが、傾斜31の大きさに応じて減少率が可変とされてもよい。また、電池残量に応じて、減少させる比率を変更しても良い。なお、移動制御補正部16はテーブル30の検索に代替して、予め定めた演算式に従い、駆動率補正を実施してもよい。
このように、移動制御補正部16は、電池残量が一定量以下である場合には、検出した傾斜31に応じて通常制御方法32の駆動率が示すアシスト力および抑速力の減少率(単位:%)を変更する。例えば、傾斜路面を歩行中に電池残量が無くなると、急激にアシスト力または抑速力が無くなり、グリップ2を把持した使用者に対して意図しない方向および大きさの力が作用する可能性があるが、実施の形態では、上記のように、移動制御補正部16は、アシスト力および抑速力の減少率(単位:%)が小さくなるように変更することで、急激にアシスト力または抑速力が無くなり使用者に対して急激な負荷増加を防止することができる。これにより、急激な負荷増加によって使用者が転倒する可能性も回避できて、歩行補助車1の使用時の安全性を得ることができる。
図5は、実施の形態1に係る歩行補助車1の制御フローチャートである。このフローチャートに従うプログラムは、予めメモリ22に格納されて、CPU21がプログラムを読出し、実行することにより制御が実現される。
まず、使用者がグリップ2を把持してスタート/停止スイッチ2AのスタートスイッチをON操作したとき、CPU21はON操作を検出し、各部に電力を供給してアシスト機能制御を開始する(ステップS101)。
まず、作用力検出部11は、グリップ2の力センサの出力から、グリップ2に力が加わっているか否かを検出する(ステップS102)。加わっていると検出しない場合、CPU21は、スタート/停止スイッチ2Aの停止スイッチが操作されたか否かを検出する(ステップS108)。操作されていないと検出すると(ステップS108でNO)、ステップS102に戻り、グリップ2に加わる力が検出されるまで待機する。
停止スイッチが操作された場合は(ステップS108でYES)、各部への電力供給を停止してアシスト機能制御を終了する(ステップS109)。
グリップ2に力が加わっていると検出した場合(ステップS102でYES)、移動制御部14は、基体40の状態を検出する。つまり、作用力検出部11の出力からグリップ2にかかる力の方向(押す方向、または引く方向)、進行方向検出部13の出力から進行方向、および傾斜検出部12の出力から傾斜を検出する(ステップS103)。
移動制御部14は、検出された基体40の状態から、テーブル30を検索して制御方法を決定する(ステップS104)。上述したように、歩行補助車1が平地を移動中は、通常制御方法32は比較的に小さいアシスト力となるように決定されるが、上り坂を移動する場合は基体40の傾斜31の大きさに比例して、平地の場合よりもアシスト力が大きくなるように決定され、下り坂を移動する場合は基体40の傾斜31の大きさに比例して、平地の場合よりも抑速力が大きくなるように決定される。
次に、移動制御補正部16は、電池残量検出部15の出力から、電池残量が一定量以下であるか否かを検出する(ステップS105)。電池残量が一定量以下でない場合には(ステップS105でNO)、移動制御補正部16による補正は実施されず(CPU20は、補正処理をスルーする)、後述するステップS107に移行する。
一定量以下であると検出すると(ステップS105でYES)、移動制御補正部16は、ステップS104で決定された通常制御方法32を、テーブル30を検索することにより補正し、補正後制御方法33を出力する(ステップS106)。
駆動制御部17は、移動制御補正部16から出力される制御方法が示す駆動率に従い、モータ5の制御信号を生成し、モータ5に出力する(ステップS107)。その後、ステップS102に戻り、以降の処理を同様に繰返す。
図6は、実施の形態1に係る駆動制御部17からの制御信号の一例を示すグラフである。図6には、モータ5として3極のブラシレスDCモータを用いた場合が示される。制御信号は、ここではパルス状の信号であって、グラフの縦軸はパルス信号の振幅(直流電流値)を示し、横軸は時間を示す。図6の(a)では、駆動制御部17から、モータ5の最大駆動力(100%)を得る場合のパルス幅が“T”である波形が示される。図6の(b)は、アシスト力が例えば0%(抑速力50%)である場合の波形を示すが、この波形は、アシスト力が例えば50%(抑速力0%)である場合の波形と一致する。図6の(a)に比較し、図6の(b)では、パルス幅が2倍(“2T”)である。なお、抑速力の調整は、制御信号に従いモータ5のショートブレーキのON、OFFの割合(パルスレート)を変化させることで実現する。
実施の形態1では、移動制御補正部16により、傾斜歩行時の通常制御方法32が示す駆動率のうちアシスト力を制限(アシスト力のパーセンテージを減少させる)する事で、電池部25の消費量を少なくできて、傾斜歩行時に電池が急に切れて歩行補助車1が傾斜の方向へ引っ張られる事を防ぐと共に、傾斜歩行時以外は通常の駆動率に従うアシスト力を作用させる事で安全性を維持する。
[実施の形態2]
実施の形態2では、実施の形態1の移動制御補正部16を、下り坂補正制御部を有した移動制御補正部16aに代替した変形例を示す。その他の構成は、実施の形態1と同様であり、説明は繰返さない。
実施の形態2では、実施の形態1の移動制御補正部16を、下り坂補正制御部を有した移動制御補正部16aに代替した変形例を示す。その他の構成は、実施の形態1と同様であり、説明は繰返さない。
実施の形態1では、電池残量が一定量以下であれば、通常制御方法32の駆動率のアシスト力と抑速力の両方を変化させたが、本実施の形態2では、電池残量が一定量以下の場合は、下り坂移動における通常制御方法32の駆動率のうち、抑速力のパーセンテージの変化処理のみを実施する。
具体的には、移動制御補正部16aの下り坂補正制御部は、電池残量検出部15で検出された電池残量が一定量以下であった場合(ステップS105でYES)、ステップS106では、実施の形態1の場合と異なる方法で補正する。つまり、移動制御部14によって決定された通常制御方法32が示す駆動率のうち、アシスト力=0となるように当該通常制御方法を変化させる。したがって、上り坂移動の場合に、電池残量が一定量以下であれば、移動制御部14が決定した通常制御方法32が示すアシスト力は0に変更されるが、通常制御方法32が示す抑速力は、上り坂および下り坂のいずれについても何ら変更されずにそのままである。図5に示すステップS106を除く他の処理は、実施の形態2でも同様に実施される。
したがって、抑速にモータ5に関するショートブレーキを用いることで、モータ5に電流を流す必要はないので消費電力量を少なくできる。よって、実施の形態2では上り坂歩行時のアシスト力は0に補正されて、実施の形態1に比較して負担は増すが、転倒の危険が大きい下り坂での安全性を長時間維持することができる。
[実施の形態3]
実施の形態3では、実施の形態1の移動制御補正部16を、上り坂補正制御部を有した移動制御補正部16bに代替した変形例を示す。その他の構成は、実施の形態1と同様であり、説明は繰返さない。実施の形態3に係る歩行補助車1は、上り坂移動時に後退(進行方向とは反対方向への移動)が不可能(禁止)とされる。
実施の形態3では、実施の形態1の移動制御補正部16を、上り坂補正制御部を有した移動制御補正部16bに代替した変形例を示す。その他の構成は、実施の形態1と同様であり、説明は繰返さない。実施の形態3に係る歩行補助車1は、上り坂移動時に後退(進行方向とは反対方向への移動)が不可能(禁止)とされる。
移動制御補正部16bの上り坂補正制御部は、電池残量検出部15が検出した電池残量が一定量以下である場合には(ステップS105でYES)、歩行補助車1の後退が不可能となるように通常制御方法32を補正する。具体的には、移動制御部14は、進行方向検出部13の出力から進行方向とは反対方向への移動、すなわち後退が開始された否かを検出する。移動制御補正部16bは、傾斜検出部12の出力から上り坂移動であると検出する際に、移動制御部14により基体40の後退開始を検出したときは、後退を防止するような所定大きさの抑速力に相当した大きさのショートブレーキがかかる(アシスト力を0とする)ように通常制御方法32の駆動率を変化させ、後退開始を検出しないときは通常制御方法32のまま(駆動率は変化させない)とする(ステップS106)。図5に示すステップS106を除く他の処理は、実施の形態3でも同様に実施される。
本実施の形態によれば、電池残量が少なくなった(または、無くなった)ときに、ショートブレーキによって後退が防止されて、基体40の重量負荷が使用者にかかる事を防止できて、上り坂の途中であっても使用者は休息しやすくなる。
[実施の形態4]
本実施の形態4では、不具合が検出された場合にはショートブレーキによりモータ5への電流供給を遮断し、強制的に歩行補助車1を停止させる。図7は実施の形態4に係る機能構成図である。図8は、実施の形態4に係る制御フローチャートである。図7を参照して、図3の構成と比較し異なる点は、電池残量検出部15に代替して不具合検出部18を備え、また移動制御補正部16に代替して移動制御補正部16cを備える点にある。また、上述の強制停止状態から移動を再開させるために、停止解除スイッチ(図示せず)が備えられる。
本実施の形態4では、不具合が検出された場合にはショートブレーキによりモータ5への電流供給を遮断し、強制的に歩行補助車1を停止させる。図7は実施の形態4に係る機能構成図である。図8は、実施の形態4に係る制御フローチャートである。図7を参照して、図3の構成と比較し異なる点は、電池残量検出部15に代替して不具合検出部18を備え、また移動制御補正部16に代替して移動制御補正部16cを備える点にある。また、上述の強制停止状態から移動を再開させるために、停止解除スイッチ(図示せず)が備えられる。
不具合検出部18は、歩行補助車1の状態が異常であるか否かを検出する。例えば、サーミスタの出力からモータ5または電池部25の異常温度を検出する機能、車輪の回転センサの出力から異常な回転速度を検出する機能、グリップ2の力センサの出力からグリップ2の異常な押圧力を検出する機能、電圧センサの出力から電池残量が極めて少ない所定量(上述の一定量よりも少ない量)である場合の電池切れを検出する機能等、各種センサの出力に基づき不具合を検出する。図7の他の機能構成は図3と同様であり説明は繰返さない。
また、図8を参照して、図5のフローチャートと比較し異なる点は、電池残量検出のステップS105に代替して不具合検出のステップS205を備える点にある。他のステップは図5と同様であり説明は繰返さない。
図8を参照して、移動制御補正部16cは、傾斜検出部12の出力から傾斜面(上り、下り)を移動中であるかを検出する。傾斜面を移動中であると検出した際に、不具合検出部18の出力から電池切れまたは不具合を検出した場合に(ステップS205でYES)、ショートブレーキをかけて基体40が停止させるように通常制御方法32の駆動率を変化させる(ステップS106)。駆動制御部17は、移動制御補正部16による補正後制御方法の駆動率に従う制御信号を生成しモータ5に出力する。これにより、モータ5はショートブレーキがかかって停止し、車輪も停止する。
歩行補助車1が強制停止した場合に、使用者は停止解除スイッチを操作すると、移動制御部14は、停止解除スイッチ操作を受付けて、図5または図8のアシスト処理を停止する。以降は、一般の歩行車と同様にアシストや抑速のない状態で歩行補助車1の使用が可能となる。
実施の形態4では、傾斜歩行時に電池が切れるような場合、または不具合を検出した場合に基体40を強制停止させる事で、基体40が勝手に動く事を防止する。また、傾斜歩行時以外は停止させずにフリーの状態とする事で、利便性を維持する。
(変形例)
電池残量の閾値(一定量)を複数設定し、実施の形態1のアシスト力の制限、実施の形態2下り坂の抑速のみの実施、実施の形態3の後退不可の制御に適用する閾値を切替えても良い。また、実施の形態1〜4の2以上の制御方法の補正処理を組合わせて実施してもよい。例えば、電池残量が一定量以下の場合に、実施の形態1のアシスト力の制限をかけると共に実施の形態3の後退不可とが実施されるように補正する。
電池残量の閾値(一定量)を複数設定し、実施の形態1のアシスト力の制限、実施の形態2下り坂の抑速のみの実施、実施の形態3の後退不可の制御に適用する閾値を切替えても良い。また、実施の形態1〜4の2以上の制御方法の補正処理を組合わせて実施してもよい。例えば、電池残量が一定量以下の場合に、実施の形態1のアシスト力の制限をかけると共に実施の形態3の後退不可とが実施されるように補正する。
1 歩行補助車、2 グリップ、3 前輪車輪、4 後輪車輪、5 モータ、6 傾斜センサ、7 ブレーキレバー、10 制御部、11 作用力検出部、12 傾斜検出部、13 進行方向検出部、14 移動制御部、15 電池残量検出部、16,16a,16b,16c 移動制御補正部、17 駆動制御部、18 不具合検出部、25 電池部、30 テーブル、31 傾斜、32 通常制御方法、33 補正後制御方法、40 基体。
Claims (6)
- 基体と、
前記基体に設けられて、前記基体を移動させるための駆動輪と、
前記基体の移動を制御する制御部と、
前記基体の傾斜を検出する傾斜検出部と、
各部に電力を供給する電池部と、
前記駆動輪に駆動を補助する駆動補助力を伝達するための駆動部と、を備え、
前記制御部は、
前記電池部の電池残量が一定量より多い場合に、前記傾斜検出部により検出された傾斜度が0度とは異なる予め定めた傾斜度であるときは、通常駆動補助力の大きさに従い、前記駆動部を制御し、
前記制御部は、
前記電池残量が一定量以下である場合に、前記傾斜度が前記予め定めた傾斜度であるときは、前記駆動補助力の大きさが、ゼロよりも大きく、かつ前記電池残量が一定量よりも多い場合の通常駆動補助力の大きさよりも小さくなるように、前記駆動部を制御し、および、前記電池残量が一定量以下である場合に、前記傾斜度が0度であるときは、前記駆動補助力の大きさが、前記電池残量が一定量よりも多い場合の通常駆動補助力の大きさとなるように前記駆動部を制御する制御補正部を含む、歩行補助装置。 - 基体と、
前記基体に設けられて、前記基体を移動させるための駆動輪と、
前記基体の移動を制御する制御部と、
前記基体の傾斜を検出する傾斜検出部と、
各部に電力を供給する電池部と、
前記駆動輪に駆動を補助する駆動補助力を伝達するための駆動部と、
前記基体の進行方向を検出する進行方向検出部と、を備え、
前記制御部は、
前記電池部の電池残量が一定量より多い場合に、前記傾斜検出部により検出された傾斜度が0度とは異なる予め定めた傾斜度であるときは、通常駆動補助力の大きさに従い、前記駆動部を制御し、
前記制御部は、
前記電池残量が一定量以下である場合に、前記傾斜度が前記予め定めた傾斜度であるときは、前記駆動補助力の大きさが、ゼロよりも大きく、かつ前記電池残量が一定量よりも多い場合の通常駆動補助力の大きさよりも小さくなるように、前記駆動部を制御する制御補正部を含み、
前記駆動補助力は、
前記進行方向検出部により検出された方向への駆動を補助するアシスト力と、当該駆動を抑制する抑速力とを含み、
前記電池残量が一定量よりも多い場合に、前記傾斜度から前記進行方向が上り坂であると検出したときは、前記通常駆動補助力のアシスト力はゼロよりも大きく、且つ抑速力はゼロを示し、および、
前記制御補正部は、さらに、
前記電池残量が一定量以下である際に、前記傾斜度から前記進行方向が上り坂であると検出した場合において、前記進行方向検出部の出力から前記基体の後退を検出したときは、前記駆動補助力のアシスト力をゼロとし、且つゼロよりも大きい抑速力となるように、前記駆動部を制御する、歩行補助装置。 - 前記基体の進行方向を検出する進行方向検出部を、さらに備え、
前記駆動補助力は、
前記進行方向検出部により検出された方向への駆動を補助するアシスト力と、当該駆動を抑制する抑速力とを含み、
前記制御補正部は、
前記電池残量が一定量以下である場合に、前記傾斜度から前記進行方向が上り坂であると検出したときは、前記駆動補助力のアシスト力を、当該上り坂であると検出したときの前記通常駆動補助力のアシスト力よりも小さくなるように、前記駆動部を制御し、および、
前記電池残量が一定量以下である場合に、前記傾斜度から前記進行方向が下り坂であると検出したときは、前記駆動補助力の抑速力を、当該下り坂であると検出したときの前記通常駆動補助力の抑速力となるように、前記駆動部を制御する、請求項1または2記載の歩行補助装置。 - 前記制御補正部は、さらに、
前記傾斜度が前記予め定めた傾斜度である場合に、前記電池残量が前記一定量よりも少ないときは、前記基体が停止するように前記駆動部を制御する、請求項1から3のいずれか1項に記載の歩行補助装置。 - 前記制御補正部は、さらに、
前記傾斜度が前記予め定めた傾斜度である場合に、前記歩行補助装置の異常状態を検出したときは、前記基体が停止するように前記駆動部を制御する、請求項1から4のいずれか1項に記載の歩行補助装置。 - 前記基体の進行方向を検出する進行方向検出部を、さらに備え、
前記駆動補助力は、
前記進行方向検出部により検出された方向への駆動を補助するアシスト力と、当該駆動を抑制する抑速力とを含み、
前記駆動部は、モータであって、
前記制御補正部は、
前記抑速力を、前記モータの短絡制動により調整する、請求項1から5のいずれか1項に記載の歩行補助装置。
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