JP6059279B2 - 歩行補助車および歩行補助車を制御するためのプログラム - Google Patents

Description

本開示は歩行補助車の制御に関し、より特定的には、駆動機構を備えた歩行補助車の制御に関する。

高齢者等の歩行が困難な人の歩行を補助するための器具として、歩行器やシルバーカー等の歩行補助車が存在する。そして、モータ等による駆動力を車輪に与え、下り坂でブレーキをかけて加速を抑制したり、上り坂での歩行を補助する歩行補助車が開発されている。

たとえば、特開２００９−１８３４０７号公報（特許文献１）は、「簡単な操作で直進・旋回動作を行うことができる歩行補助装置」を開示している。特開２００９−１８３４０７号公報に開示された歩行補助装置は、「ハンドル部を有するフレーム体の左右両側に設けられた４つの車輪をそれぞれ回転駆動させるインホイールモータ４Ａ〜４Ｄと、歩行者がハンドル部を握っているかどうかを検出するタッチセンサ１０と、コントローラ１１とを備えている。コントローラ１１は、インホイールモータ４Ａ〜４Ｄに生じる逆起電力を検出し、この逆起電力に基づいて各車輪の車輪速指令値を求め、その車輪速指令値に応じて各車輪を駆動させるようにインホイールモータ４Ａ〜４Ｄを制御する。また、コントローラ１１は、タッチセンサ１０の検出信号に基づいて歩行者がハンドル部を握っていないと判断すると、各車輪を制動させるようにインホイールモータ４Ａ〜４Ｄを制御する。」というものである（［要約］参照）。

特開２００２−２７１９１６号公報（特許文献２）は、「坂道でも平地でも十分な制動力と滑らかな停止性能とを両立させることができる安全性の高い車両用モータ駆動制御方法」を開示している。特開２００２−２７１９１６号公報に開示された技術は、「操作力が所定の時間検出されなくなったとき、または、操作者を検知しなくなったとき、路面傾斜判定手段で路面状態を判定する（第一ステップ）。第一ステップで平地と判定したとき、路面傾斜判定動作から速度指令ゼロの速度フィードバック制御動作に切り替える（第二ステップ）。そして第二ステップ後、モータ回転速度が所定の回転速度以下になったときダイナミックブレーキに切り替える。または、モータ回転速度が所定の回転速度以上でも一定時間経過後にダイナミックブレーキに切り替える（第三ステップ）。さらに第一ステップから所定時間経過後にメカニカルブレーキをかける（第四ステップ）。」というものである（［要約］参照）。

特開２００８−０６８７０２号公報（特許文献３）は、「電動アシスト付きの走行体において消費電流を抑えつつ、操作性を向上させる」技術を開示している。特開２００８−０６８７０２号公報に開示された技術によると、「走行体である搬送ベッドは、入力トルクをホールドするホールド閾値ＨＳ１を有し、操作者の入力トルクがホールド閾値ＨＳ１以下になったときには、ホールド時間Ｈｔの間、入力トルクがホールド閾値ＨＳ１であるとみなしてアシスト力を演算し、そのアシスト力で操作者が搬送ベッドを押し引きする力をアシストする。ホールド時間Ｈｔの間に入力トルクがホールド解除閾値ＨＬ１以下になったら、ホールドを解除して実際の入力トルクに基づいてアシスト力を演算する。」というものである（［要約］参照）。

特開２００９−１８３４０７号公報 特開２００２−２７１９１６号公報 特開２００８−０６８７０２号公報

特開２００９−１８３４０７号公報および特開２００２−２７１９１６号公報に開示された技術によると、振動等により、ハンドル部のタッチセンサの動作が不安定になった場合、アシストしている途中でもハンドルを押していないと判断され、制動をかけてしまい、動作がぎこちなくなる可能性がある。

特開２００８−０６８７０２号公報に開示された技術によると、押し力のバラつきによる力の変化には対応できるが、がたついた道等を走行した際など、車体の振動が大きくなってしまう場合には、入力された力が第二の閾値を下回ってしまい、急に力がなくなったような挙動をすることで、動作が不安定になってしまう可能性がある。また、第一の閾値以下で入力がある場合には、ホールド時間によるアシスト量が一定に保たることがないため、不安定な動作になる可能性がある。

したがって、歩行補助車の動作がぎこちなくならないようにする技術が必要とされている。

本開示は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、安定した走行ができる歩行補助車を提供することである。他の局面における目的は、操作性の低下が防止される歩行補助車を提供することである。他の局面における目的は、安定した走行ができるように歩行補助車を制御するためのプログラムを提供することである。他の局面における目的は、操作性の低下が防止されるように歩行補助車を提供することである。

一実施の形態に従う歩行補助車は、歩行補助車を駆動するための駆動手段と、ブレーキと、歩行補助車の使用者によって当該歩行補助車に与えられる操作力を検出するための操作力検出手段と、計時手段と、操作力が予め規定された値以下になった場合に歩行補助車の駆動を制御するための制御手段と、歩行補助車の使用者と当該歩行補助車との位置関係を検出するための位置検出手段とを備える。制御手段は、操作力が予め規定された値以下になってから経過した時間が予め定められた時間よりも長くなった場合に、ブレーキを作動させ、使用者と歩行補助車との間隔が予め定められた距離を上回ると、ブレーキを作動させ、間隔が予め定められた距離を下回っている場合に、操作力が予め規定された値以下になってから経過した時間が予め定められた時間よりも長くなったとき、ブレーキを作動させるように構成されている。

好ましくは、制御手段は、力が予め規定された値以下になった場合に、ブレーキの制動力を徐々に変更するように構成されている。

好ましくは、歩行補助車は、当該歩行補助車の傾斜の状態を検出するための傾斜検出手段をさらに備える。制御手段は、歩行補助車の傾斜に応じて、ブレーキを作動させるまでの時間を変更するように構成されている。

他の実施の形態に従うと、歩行補助車を制御するためのプログラムが提供される。
歩行補助車の使用者によって当該歩行補助車に与えられる操作力を検出するステップと、時刻を計測するステップと、歩行補助車の使用者と当該歩行補助車との位置関係を検出するステップと、操作力が予め規定された値以下になった場合に歩行補助車の駆動を制御するステップとを実行させる。制御するステップは、操作力が予め規定された値以下になってから経過した時間が予め定められた時間よりも長くなった場合に、ブレーキを作動させるステップと、使用者と歩行補助車との間隔が予め定められた距離を上回ると、ブレーキを作動させるステップと、間隔が予め定められた距離を下回っている場合に、操作力が予め規定された値以下になってから経過した時間が予め定められた時間よりも長くなったとき、ブレーキを作動させるステップとを含む。

上記のような構成によれば、ある局面において、歩行補助車の走行安定性の低下が防止され得る。

この発明の上記および他の目的、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。

歩行補助車１の構成を表す図である。 使用者が歩行補助車１をつかんでいる状態を表す図である。 歩行補助車３００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。 歩行補助車３００が備えるＣＰＵ２１によって実現される処理の一部を表わすフローチャートである。 センサによって検出された値とブレーキのオンまたはオフの状態とを表わすタイミングチャートである。 第２の実施の形態に係る歩行補助車が実行する処理の一部を表すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る歩行補助車の制御の状態を表わすタイミングチャートである。 歩行補助車８００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。 第３の実施の形態に係る歩行補助車８００のＣＰＵ２１によって実行される処理の一部を表わすフローチャートである。 歩行補助車１０００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。 歩行補助車１０００のＣＰＵ２１によって実現される処理の一部を表わすフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［概要］
本実施の形態に係る歩行補助車は、使用者が所定の位置に不在又は停止しようとしていることを検出できる検出モジュールを備える。検出モジュールは、使用者が不在又は停止しようとしていることを検出した状態がある一定以上の時間続いた場合に、はじめてブレーキを作動する。本構成をとることで、路面の状況により、使用者の動作状況を検出する検出センサが不安定になっても、スムーズな動作を実現できる。

また、歩行補助車は、使用者が不在又は停止しようとしていることを検出した場合に、時間に応じて徐々にブレーキ力（以下「制動力」ともいう）を変更してもよい。このような構成によれば、歩行補助車は、使用者が不在又は停止しようとしていることを検出した場合に、はじめは制動力を弱めに設定し、徐々に制動力を大きくする。このような構成によれば、走行時の振動等でセンサの出力値が不安定になった場合でも、最初のうちは制動力が小さいため、走行への影響が少ない。したがって、走行時におけるぎこちなさを抑制できる。

検出モジュールの一例として、たとえば、歩行補助車のハンドル部に取り付けられた力センサを使用する場合には、ハンドル部の力が急になくなった場合でも、そのままアシストを続け、一定時間以上グリップに使用者の力（以下、「操作力」ともいう。）が作用していないことが検出された場合に、初めてブレーキを作動する。これにより、走行時の不安定さを防止することができる。

さらに、別の局面において、使用者が所定の位置に不在又は停止しようとしていることを検出するために、歩行補助車と使用者との距離を測定する距離センサが用いられ得る。歩行補助車と使用者との間の距離を測定することにより、使用者が本来いるはずの位置にいない場合、つまり使用者が歩行補助車を適切に操作していないこと、あるいは、使用者が歩行補助車から離れていることが検出される。そのような場合に、歩行補助車はブレーキをかけることにより、坂道等で歩行補助車が単独で走り出してしまうような事故を防止できる。

さらに別の局面において、歩行補助車は、傾斜を検知する傾斜センサを備え得る。歩行補助車は、傾斜センサによって検出された傾斜に応じて、ブレーキをかけるまでの時間を変更してもよい。傾斜面を走行する場合に、ブレーキが作動するまでの時間を変更することで、傾斜を走行しているときのブレーキの応答性と、平地を走行する場合の安定性とを両立することができる。

図１および図２を参照して、本実施の形態に係る歩行補助車１の概要について説明する。

［ハードウェア構成］
図１を参照して、ある局面に従う歩行補助車１の構成について説明する。図１（Ａ）は、歩行補助車１を側面からみた図である。図１（Ｂ）は、歩行補助車１を上からみた図である。図１（Ｃ）は、歩行補助車１の制御部１０の構成を表すブロック図である。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるように、歩行補助車１は、基体フレーム（以下、単に「基体」ともいう）４０と、グリップ２と、傾斜センサ６と、距離センサ７と、手動操作用のブレーキレバー９と、スタート／停止スイッチ２Ａと、物を収容するためのバッグ２６とを備える。基体４０は、左フレーム４１と、右フレーム４２と、フレーム４３と、歩行補助車１を制御するための制御部１０とを含む。ブレーキレバー９の操作に基づく操作力は、力センサ（図示しない）によって検出され得る。なお、本実施の形態に係る歩行補助車１は、当該力センサと、傾斜センサ６と、距離センサ７との全てを備えている必要はなく、少なくとも一つのセンサを備えていればよい。

傾斜センサ６は、歩行補助車１の傾斜の度合いを検出する。距離センサ７は、歩行補助車１と、歩行補助車１の使用者との間隔（距離）を検出する。各検出結果は、制御部１０に送られる。

フレーム４３は、左フレーム４１と右フレーム４２との間にブリッジ状に渡されて、左フレーム４１と右フレーム４２とを連結している。フレーム４３の一部は、着座可能な座部を構成する。左フレーム４１および右フレーム４２には、それぞれ、歩行時に使用者が握るグリップ２と、前輪３と、後輪４とが設けられている。後輪４は、モータ５により駆動される。グリップ２は、支持部として、歩行補助車１の使用者の身体の少なくとも一部を支持するように構成されている。

バッグ２６には、歩行補助車１の各部に電力を供給するための電池部２５が配置される。電池部２５は、たとえば、充電可能な電池である。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、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示される位置に限定されない。

図１（Ｃ）を参照して、制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、メモリ２２と、入力部２３と、出力部２４とを含む。メモリ２２は、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とにより実現される。入力部２３は、各種センサから出力される信号の入力を受け付ける。出力部２４は、信号をモータ５その他の各部に出力する。

ＣＰＵ２１は、プログラムに含まれる命令を実行し、歩行補助車１の作動を制御する。たとえば、ＣＰＵ２１は、モータ５の回転を制御する。モータ５は、たとえば、ＤＣ（Direct Current）モータによって実現される。後輪４は、モータ５の回転軸（図示しない）に連接されており、モータ５の回転運動に連動して回転する。本実施の形態では、モータ５が後輪４に設けられており、歩行補助車１は、後輪駆動である。しかしながら、歩行補助車１の駆動形式は、これに限定されず、前輪３が駆動する前輪駆動、または前輪３および後輪４がいずれも駆動する４輪駆動であってもよい。

なお、本実施の形態では、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、制動力が基体４０に作用し得る。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により短絡させて制動力を得るものである。

ブレーキは、使用者のブレーキレバー９の操作に応答して、自転車のブレーキのように車輪の回転を止める。本実施の形態では、ブレーキレバー９が操作された時には、ＣＰＵ２１は、モータ５への電流供給を停止することで、モータ５に電流が供給された状態でブレーキによる制動力がモータ５に作用して前輪３や後輪４がロックする状態になることを防止する。他の局面において、電池部２５のバッテリ切れ等により歩行補助車１の運転制御ができない場合には、歩行補助車１は、モータ５によるアシスト力および抑速力が作用しない通常の歩行器として使用され得る。

［使用態様］
図２を参照して、歩行補助車１の使用について説明する。図２は、使用者が歩行補助車１をつかんでいる状態を表す図である。

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を進行方向（すなわち、矢印の方向）に押す。このとき、制御部１０は、センサ（図示しない）からの信号に基づいて、歩行補助車１に作用する操作力を検出する。制御部１０は、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４が進行方向に回転すると、この回転に連動して前輪３も回転し、歩行補助車１は、進行方向へ移動する。グリップ２を握った状態の使用者は、この移動に伴って、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。

＜第１の実施の形態＞
図３を参照して、第１の実施の形態に係る歩行補助車３００の構成について説明する。図３は、歩行補助車３００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。歩行補助車３００は、移動制御部３１０と、作用力検出部３２０と、速度（回転角度）検出部３３０と、計時部３４０と、駆動部３５０とを備える。

移動制御部３１０は、作用力検出部３２０と速度（回転角度）検出部３３０と計時部３４０からの各出力に基づいて、歩行補助車１の移動（たとえば、前進、後退、制動、電源のオンおよびオフ等）を制御する。

作用力検出部３２０は、各センサからの出力に基づいて、歩行補助車１に作用する力（たとえば、操作力）を検出する。検出された力は、移動制御部３１０に送られる。

速度（回転角度）検出部３３０は、前輪３または後輪４の回転角度を検出し、歩行補助車１の速度を導出する。速度（回転角度）検出部３３０は、たとえば、ロータリーエンコーダによって実現される。

計時部３４０は、歩行補助車１におけるタイマーとして時間を計測する。たとえば、計時部３４０は、歩行補助車１の状態が継続している時間、歩行補助車１の状態が別の状態に切り替わったことが検出されてから経過した時間等を計測する。歩行補助車１の状態は例えば、モータ５により駆動がアシストされている状態、ブレーキが作動している状態、グリップ操作がなくなっている状態等を含み得るが、これらに限られない。

駆動部３５０は、移動制御部３１０からの出力に基づいて、歩行補助車１の駆動を制御する。ある局面において、駆動部３５０は、モータ５の回転を制御するための信号をモータ５に送る。別の局面において、駆動部３５０は、前輪３または後輪４の回転を止めるための制動信号を電磁ブレーキ（図示しない）に送り得る。

［制御構造］
次に、本実施の形態に係る歩行補助車３００の制御構造について説明する。まず、本実施の形態に係る歩行補助車３００の概要を説明する。

歩行補助車３００は、グリップ２に取り付けられた力センサ（図示しない）によって使用者の操作の状態を検知する。まず、歩行補助車３００は、ハンドルの力センサで使用者の操作力を検知できていない場合には、使用者が歩行補助車３００を操作していないと判断し、歩行補助車３００の前輪３または後輪４にブレーキをかけておく。その後、歩行補助車３００が、ハンドルの力センサの出力に基づいて、ある一定以上の力がハンドルに作用していると判断した場合には、歩行補助車３００は、使用者が操作を始めたと判断し、歩行のアシスト動作を開始する。

たとえば、モータ５によって駆動される車輪（前輪３または後輪４）の場合、歩行補助車３００の移動制御部３１０は、測定された回転数に応じて、アシスト量を変化させることで、使用者の意図に沿うように、歩行補助車３００を動作させることができる。

歩行補助車３００の車輪がある一定以上回転している状態で、たとえば凸凹道等を走行した場合には、路面の影響により、歩行補助車３００ががたつき、使用者が前進しようとしている場合であっても、ハンドルの力センサの出力は不安定になり、設定されている閾値を一時的に（瞬間的に）下回ってしまう場合がある。この場合、力センサの出力に追従するような制御が行なわれると、歩行補助車３００の挙動も不安定になる可能性がある。そこで、極めて短時間にハンドルの力センサの出力値が閾値以下になっても、歩行補助車３００は、暫くの間これまでのアシスト状態を維持する。力センサがハンドルへの力を検出しなくなった状態がある一定以上の時間継続した場合に、歩行補助車３００の移動制御部３１０は、使用者がいなくった（歩行補助車１から離れた）と判断し、ブレーキをかける。使用者が停止しようとしている場合には、ハンドルの力センサの出力は、歩行補助車１の後方に引っ張る方向に力が作用していることを示すため、移動制御部３１０は、使用者がいなくなった場合との違いを判断することができる。

図４は、歩行補助車３００が備えるＣＰＵ２１によって実現される処理の一部を表わすフローチャートである。

ステップＳ４１０にて、ＣＰＵ２１は、入力部２３からの信号に基づいて、歩行補助車の停止ブレーキがオンされたことを検知する。

ステップＳ４２０にて、ＣＰＵ２１は、停止スイッチが押されていないか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、停止スイッチが押されていないと判断すると（ステップＳ４２０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４３０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ４２０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、処理を終了する。この場合、歩行補助車３００は動作を停止する。

ステップＳ４３０にて、ＣＰＵ２１は、グリップ２に働く操作力が予め定められた支持力閾値以上であるか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、操作力が当該支持力閾値以上であると判断すると（ステップＳ４３０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４４０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ４３０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御をステップＳ４１０に戻す。

ステップＳ４４０にて、ＣＰＵ２１は、移動制御部３１０として、移動制御を実行する。たとえば、ＣＰＵ２１は、モータ５に信号を送り、歩行補助車１を前進させる。このとき、歩行補助車１のブレーキが電磁ブレーキである場合には、ＣＰＵ２１は、電磁ブレーキをオフ（ブレーキ解除）するための信号を電磁ブレーキに送り、歩行補助車１の前輪３または後輪４を回転可能な状態に切り替える。

ステップＳ４５０にて、ＣＰＵ２１は、使用者の操作力が予め定められた閾値以下であるか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、使用者の操作力が当該閾値以下であると判断すると（ステップＳ４５０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４６０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ４５０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御をステップＳ４４０に戻す。ＣＰＵ２１は、移動制御を継続する。

ステップＳ４６０にて、ＣＰＵ２１は、操作力がなくなって一定時間経過したか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、操作力がなくなってから一定時間が経過したと判断すると（ステップＳ４６０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４１０に戻す。そうでない場合には（ステップＳ４６０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は制御をステップＳ４４０に戻す。したがって、一定時間が経過するまでは、ＣＰＵ２１は移動制御を実行し、歩行補助車１は、モータ５の駆動によるアシスト走行を継続する。

［タイミングチャート］
図５を参照して、本実施の形態に係る歩行補助車３００における制御のタイミングについて説明する。図５は、センサによって検出された値とブレーキのオンまたはオフの状態とを表わすタイミングチャートである。

グラフ（Ａ）に示されるように、時刻ｔ（０）において、歩行補助車３００は停止している。その後、時間が経過し時刻ｔ（１）においてセンサの検出値が予め規定された閾値ｖ（ｔｈ）を経過すると、ブレーキはオンからオフに切り換わる（グラフ（Ｂ）参照）。

グラフ（Ｂ）に示されるように、ブレーキは、時刻ｔ（１）から時刻ｔ（２）までオフの状態であり、車輪は回転可能な状態である。したがって、歩行補助車３００は、使用者の歩行に応じて、あるいは、モータ５のアシストを得て移動可能である。

その後、グラフ（Ａ）に示されるように、時刻ｔ（２）において、センサの検出値が当該予め定められた閾値ｖ（ｔｈ）を下回ると、グラフ（Ｂ）に示されるように、ブレーキはオフからオンに切り換わる。歩行補助車３００は、徐々に速度を落とし停止する。

以上のようにして、本実施の形態によれば、歩行補助車３００に作用する力が閾値以下となった状態が予め定められた時間続いたのちに、ブレーキをオンにする。このような構成によれば、歩行補助車３００に作用する力が一時的に閾値以下となっただけではブレーキをオンにならないので、歩行補助車３００は、歩行のアシストを継続する。したがって、道路の凸凹を走行した場合などにおいて使用者の操作力が一時的に低下した場合であっても、歩行補助車３００は、一定のアシスト状態を継続する。これにより、歩行補助車３００の挙動が安定するので、使用者もストレスなく歩行補助車３００を使用することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る歩行補助車のハードウェア構成は、第１の実施の形態に係る歩行補助車３００のハードウェア構成と同様である。したがって、ハードウェア構成の説明は繰り返さない。

本実施の形態に係る歩行補助車は、ブレーキのかけ方が第１の実施の形態に係る歩行補助車３００と異なる。より具体的には、第１の実施の形態と同様に、歩行補助車は、グリップに取り付けられた圧力センサ（または力センサ）によって使用者の状態を検知する。走行中に、歩行補助車に対する操作力が検知されなくなった場合には、歩行補助車は、使用者によって操作されていないと判断し、ブレーキをオンにして、歩行補助車を減速させる。その際に、歩行補助車は、すぐにブレーキ力を大きくするのではなく、グリップの力センサの値が閾値以下になってからの経過時間に応じて、徐々に（たとえば、比例的に、あるいは段階的に）ブレーキ力を大きくするように構成される。このような構成により、路面の状況等により、力センサの値が低下してしまった状態においても、歩行補助車のブレーキによる制動力は急に大きくならない。その結果、意図していない場面でブレーキが作動する状況においても、ブレーキが急に強く作動することがないため、歩行補助車の走行のぎこちなさを小さくすることができる。

［制御構造］
図６および図７を参照して、本実施の形態に係る歩行補助車の制御構造について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る歩行補助車が実行する処理の一部を表すフローチャートである。図７は、第２の実施の形態に係る歩行補助車の制御の状態を表わすタイミングチャートである。なお、第１の実施の形態に係る歩行補助車における処理と同一の処理には同一のステップ番号を付してある。したがって同じ処理の説明は繰り返さない。

図６に示されるように、ステップＳ４５０にて、ＣＰＵ２１は、操作力が予め定められた閾値以下であるか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、操作力が当該閾値以下であると判断すると（ステップＳ４５０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ６１０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ４５０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は制御をステップＳ４４０に戻す。

ステップＳ６１０にて、ＣＰＵ２１は、制動ブレーキを作動させる。より具体的には、ＣＰＵ２１は、出力部２４を介して命令をブレーキに送り、操作力が予め定められた閾値以下になってからの時間に応じてブレーキ力を変更する。たとえば、ＣＰＵ２１は、当該時間と、予め登録されている制動力マップとに基づいて、ブレーキに対する信号を比例的に、あるいは、段階的に大きくする。操作力が予め定められた閾値以下になってからの時間が長くなると、制動力も大きくなるので、歩行補助車の減速度が増大する。その後、制御はステップＳ４６０に移される。

図７を参照して、時刻ｔ（０）から時刻ｔ（２）までは、第１の実施の形態におけるタイミングチャートと同じである。時刻ｔ（２）において、ＣＰＵ２１は、操作力が予め定められた閾値ｖ（ｔｈ）以下になったことを検知すると、予め定められた時間をかけてブレーキの制動力を徐々に大きくしていく。図７に示されるグラフ（Ｂ）は、時刻ｔ（２）からの経過時間に応じて正動力が大きくなる態様を示している。別の局面において、時刻ｔ（２）から時刻ｔ（３）までの制動力が階段状に大きくなる態様が用いられてもよい。

以上のようにして、本実施の形態に係る歩行補助車によると、急にブレーキが作動することが防止されるため、歩行補助車の走行性が向上する。

＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態に係る歩行補助車は、使用者と歩行補助車との位置関係を考慮してブレーキを制御する構成を備える点で、前述の各実施の形態に係る歩行補助車と異なる。本実施の形態において、位置関係とは、たとえば、歩行補助車から使用者までの距離、測位によって得られる座標値等をいう。

［概要］
本実施の形態に係る歩行補助車は、ハンドルの操作力の大きさ（圧力または力）だけでなく、使用者と歩行補助車との距離も考慮して、使用の状況を判断する。具体的には、まず、当初の動作は、第１の実施の形態と同様に、歩行補助車のブレーキ状態（歩行補助車が制している状態）から始まる。その後、歩行補助車のフレームに設けられた距離センサが、使用者と歩行補助車との距離を検出する。たとえば、歩行補助車のハンドルに一定以上の操作力が加わった場合において、当該距離が予め定められた値以下である場合（すなわち、使用者が操作可能な程度に歩行補助車の近傍にいるような場合）、歩行補助車は、使用者がハンドルの操作を始めたと判断し、アシスト動作を開始する。たとえば、歩行補助車は、モータ５を回転させる。

その後、グリップの力センサの値が閾値以下になった場合において、距離センサから適切な距離の出力が出ている場合には、歩行補助車は、しばらくアシストを続ける。すなわち、モータ５が回転し駆動力を車輪に与える。一定時間以上グリップの力センサが閾値以下を示した状態が続いた場合には、歩行補助車はブレーキをかける。

逆に、距離センサが適切な距離を検知しなくなった場合においても、グリップの力センサが閾値以上の出力を検出している場合には、歩行補助車は、モータ５を駆動して、しばらくアシストを続ける。その後、歩行補助車が、距離センサの出力に基づいて、一定時間以上、当該歩行補助車から一定の範囲内に使用者を検知できなかった場合には、歩行補助車は、ブレーキをかける。また、別の局面において、グリップの力センサに基づく操作力の大きさと、距離センサの出力に基づく使用者までの距離とが、いずれも、適切な値を出していないと歩行補助車によって判断されると、歩行補助車は、使用者から離れた状態で歩行補助車が移動しているという異常な状態と判断し、即座にブレーキをかける。このように、操作力を検出するためのセンサに加えて、使用者が歩行補助車の近傍にいるか否かを検出するためのセンサ（たとえば距離センサ）を使用することにより、歩行補助車の状態が正確に把握され、安定した駆動制御が実現され得る。

図８を参照して、第３の実施の形態に係る歩行補助車８００の構成について説明する。図８は、歩行補助車８００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。歩行補助車８００は、歩行補助車３００が備える構成に加えて、距離検出部８１０をさらに備える。

距離検出部８１０は、歩行補助車８００の使用者と、歩行補助車８００との間隔を算出する。距離検出部８１０は、たとえば、距離センサによって実現される。他の局面において、カメラと、当該カメラによって撮影された画像を解析するプロセッサとが、距離検出部８１０を構成してもよい。

［制御構造］
図９を参照して、本実施の形態に係る歩行補助車８００の制御構造について説明する。図９は、第３の実施の形態に係る歩行補助車８００のＣＰＵ２１によって実行される処理の一部を表わすフローチャートである。なお、前述の実施の形態に係る処理と同一の処理には同一のステップ番号を付してある。したがって、それらの説明は繰り返さない。

ステップＳ９１０にて、ＣＰＵ２１は、距離検出部８１０からの出力に基づいて、距離センサの出力が所定の範囲内であるか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、距離センサの出力が所定の範囲内であると判断すると（ステップＳ９５０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４３０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ９５０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は制御をステップＳ４１０に戻す。

ステップＳ４５０にて、ＣＰＵ２１は、操作力が予め定められた閾値以下であるか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、操作力が予め定められた閾値以下であると判断すると（ステップＳ４５０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ９２０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ４５０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は制御をステップＳ４４０に戻す。

ステップＳ９２０にて、ＣＰＵ２１は、使用者が歩行補助車８００の近傍に存在しているか否かを判断するために、距離センサの出力が予め定められた範囲外であるか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、距離センサの出力が予め定められた範囲外であると判断すると（ステップＳ９２０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４１０に戻す。そうでない場合には（ステップＳ９２０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御をステップＳ４６０に切り換える。

以上のようにして、本実施の形態によれば、歩行補助車８００は、操作力の大きさに加えて、使用者が歩行補助車８００の近傍にいるか否かを判断する。このようにすると、二つの判断基準（操作力と使用者の存在）によって歩行補助車８００が使用者によって操作されているかどうかが判断されることになるので、歩行補助車８００の操作の状況の判断精度が向上する。その結果、たとえば、歩行補助車８００が一時的に路面の凸凹部分を走行した場合であっても、突然ブレーキがかかることが防止されるので、使用時の操作感の低下が抑制され得る。

＜第４の実施の形態＞
以下、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る歩行補助車は、ハンドルに対する操作力を検出するためのセンサ（力センサ、圧力センサ等）だけでなく、歩行補助車の姿勢、特に傾きを検出する機能を備える点で、前述の実施の形態と異なる。

［概要］
本実施の形態に係る歩行補助車は、たとえば、前輪が取り付けられるフレームの近傍に傾斜センサを備えている。傾斜センサから得られる傾斜の度合いを歩行補助車の駆動制御に用いることで、坂道のような傾斜面を走行しているときの応答性と平地を走行する場合の安定性とを両立することができる。より具体的には、本実施の形態に係る歩行補助車は、傾斜センサによって検出された傾斜の状態にかかわらず、はじめは、グリップに設けられているセンサ（たとえば力センサ）の値が閾値以上になっていることを検知すると、使用者が歩行補助車を把持していると判断し、モータ５を駆動してアシスト動作を行う。

傾斜面において、もし歩行補助車が使用者の手から離れてしまった場合に、仮に、グリップの力センサの出力または距離センサの出力に基づいて使用者の不在を検知してからブレーキまでの時間を長く設定されると、その間、歩行補助車は勝手に走行し、危険な状態になる。そこで、使用者の不在を検知してからブレーキまでの時間は短い方が好ましい。

他方、歩行補助車が平地を走行する局面において、使用者の不在を検知してからブレーキまでの時間が短く設定されている場合には、凹凸面等において、センサの出力レベルの一時的な変動によっては、使用者が意図していない状態でもブレーキが作動する可能性がある。その結果、走行時にぎこちなさが発生しやすくなるため、使用者の不在を検知してからブレーキまでの時間はある程度長めに設定した方が好ましい。

そこで、歩行補助車が傾斜を検知した場合には、傾斜の状態に応じて、使用者の不在を検知してからブレーキをかけるまでの時間を変更することで、状況に応じて最適な動作を実現することが望ましい。なお、本実施の形態では、歩行補助車が傾斜面に在るか否かだけでなく、測定された傾斜角度に応じて使用者の不在を検知してからブレーキをかけるまでの時間を変えてもよい。具体的には、たとえば、傾斜角度が大きければ大きいほど、使用者の不在を検知してからブレーキをかけるまでの時間を短くすることで、急な斜面等ではより早く応答できるため、安全性を向上させることができる。

［構成］
図１０を参照して、第４の実施の形態に係る歩行補助車１０００の構成について説明する。図１０は、歩行補助車１０００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。歩行補助車１０００は、歩行補助車３００が備える構成に加えて、傾斜検出部１０１０をさらに備える。

傾斜検出部１０１０は、歩行補助車１０００の傾きの度合いを検出する。検出された信号は、移動制御部３１０に入力される。傾斜検出部１０１０は、歩行補助車３００のフレーム（図示しない）に、たとえば、歩行補助車３００の前輪の取り付け部の近傍に設けられるのが望ましい。傾斜検出部１０１０は、たとえば、傾斜センサとして実現される。

［制御構造］
図１１を参照して、本実施の形態に係る歩行補助車１０００の制御構造について説明する。図１１は、歩行補助車１０００のＣＰＵ２１によって実現される処理の一部を表わすフローチャートである。なお、前述の処理と同一の処理には同一のステップ番号を付してある。したがって同じ処理の説明は繰り返さない。

ステップＳ４５０にて、ＣＰＵ２１は、操作力が予め定められた閾値以下であるか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、操作力が予め定められた閾値以下であると判断すると（ステップＳ４５０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１１０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ４５０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御をステップＳ４４０に戻す。

ステップＳ１１１０にて、ＣＰＵ２１は、歩行補助車が一定以上の傾斜を走行しているか否かを判断する。ＣＰＵ２１は、歩行補助車１０００が一定以上の傾斜を走行していると判断すると（ステップＳ１１１０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４１０に戻す。この場合、ある局面において、歩行補助車１１００は、傾斜に応じて予め定められた制動力をブレーキに与えてもよい。そうでない場合には（ステップＳ１１１０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御をステップＳ４６０に切り換える。

以上のようにして、本実施の形態に係る歩行補助車１１００は、グリップの操作力の大きさに加えて、傾斜を走行しているか否かに基づいて、ブレーキを作動させるかどうかを判断する。これにより、傾斜面の走行時に歩行補助車１１００が勝手に移動することが防止される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，３００，８００，１０００，１１００ 歩行補助車、２ グリップ、２Ａ 停止スイッチ、３ 前輪、４ 後輪、５ モータ、６ 傾斜センサ、７ 距離センサ、９ ブレーキレバー、１０ 制御部、２１ ＣＰＵ、２２ メモリ、２３ 入力部、２４ 出力部、２５ 電池部、２６ バッグ、４０ 基体、４１ 左フレーム、４２ 右フレーム、４３ フレーム、３１０ 移動制御部、３２０ 作用力検出部、３３０ 検出部、３４０ 計時部、３５０ 駆動部、８１０ 距離検出部、１０１０ 傾斜検出部。

Claims (6)

1. 歩行補助車であって、
   前記歩行補助車を駆動するための駆動手段と、
   ブレーキと、
   前記歩行補助車の使用者によって当該歩行補助車に与えられる操作力を検出するための操作力検出手段と、
   計時手段と、
   前記操作力が予め規定された値以下になった場合に前記歩行補助車の駆動を制御するための制御手段と、
   前記歩行補助車の使用者と当該歩行補助車との位置関係を検出するための位置検出手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記操作力が前記予め規定された値以下になってから経過した時間が予め定められた時間よりも長くなった場合に、前記ブレーキを作動させ、
   前記使用者と前記歩行補助車との間隔が予め定められた距離を上回ると、前記ブレーキを作動させるように構成されている、歩行補助車。
2. 前記制御手段は、前記経過した時間が前記予め定められた時間よりも長くなった場合、または、前記間隔が前記予め定められた距離を上回る場合に、前記ブレーキを作動させるように構成されている、請求項１に記載の歩行補助車。
3. 前記制御手段は、前記経過した時間が前記予め定められた時間よりも短く、かつ前記間隔が前記予め定められた距離を下回っている場合には、前記ブレーキを作動させないように構成されている、請求項１または２に記載の歩行補助車。
4. 前記制御手段は、前記操作力が前記予め規定された値以下になった場合に、前記ブレーキの制動力を徐々に変更するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の歩行補助車。
5. 前記歩行補助車の傾斜の状態を検出するための傾斜検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記歩行補助車の傾斜に応じて、前記ブレーキを作動させるまでの時間を変更するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の歩行補助車。
6. 歩行補助車を制御するためのプログラムであって、前記プログラムは、前記歩行補助車が備えるコントローラに、
   前記歩行補助車の使用者によって当該歩行補助車に与えられる操作力を検出するステップと、
   時刻を計測するステップと、
   前記歩行補助車の使用者と当該歩行補助車との位置関係を検出するステップと、
   前記操作力が予め規定された値以下になった場合に前記歩行補助車の駆動を制御するステップとを実行させ、
   前記制御するステップは、
   前記操作力が前記予め規定された値以下になってから経過した時間が予め定められた時間よりも長くなった場合に、ブレーキを作動させるステップと、
   前記使用者と前記歩行補助車との間隔が予め定められた距離を上回ると、前記ブレーキを作動させるステップとを含む、プログラム。

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