JP6089745B2 - Stair lift - Google Patents
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本発明は、人や物等の物体を搭載して階段を昇降可能な階段昇降機に関するものである。 The present invention relates to a stair lift that mounts an object such as a person or an object and can move up and down a stair.
例えば、特許文献1には、4輪で走行可能な本体部と、人が搭乗可能な搭載部と、搭載部の転倒防止可能な転倒防止装置とを備えた車両が記載されている。転倒防止装置は、4本のストラットと、各ストラットの先端に取り付けられた車輪と、各ストラットの後端を中心に各ストラットを回転させるアクチュエータとを備えている。2本のストラットは、搭載部の前側下面の左右角部に前方向に回転可能に取り付けられ、他の2本のストラットは、搭載部の後側下面の左右角部に後方向に回転可能に取り付けられている。このような構成において、搭載部が前方もしくは後方に転倒しそうになった場合、前側もしくは後側のストラットが斜め前方向もしくは斜め後方向を向くように回転し、前側もしくは後側のストラットの車輪が地面に接触して車両を支えることにより搭載部の姿勢を制御し、車両の転倒を防止するようになっている。
For example,
また、特許文献2には、2輪で走行可能な本体部と、人が搭乗可能な搭載部と、搭載部の転倒防止可能な転倒防止装置とを備えた車両が記載されている。転倒防止装置は、1本のアームと、アームの先端に取り付けられた回転子と、アームの後端を中心にアームを回転させる制御手段とを備えている。アームは、車輪と同軸で前後方向に回転可能に取り付けられている。このような構成において、車両の急加減速時に搭載部の姿勢安定性の維持が困難になった場合、アームが回転して回転子の質量との釣り合いを取ることにより搭載部の姿勢を制御し、車両の転倒を防止するようになっている。 Patent Document 2 describes a vehicle including a main body that can travel on two wheels, a mounting unit on which a person can ride, and a tipping prevention device that can prevent the mounting unit from toppling over. The fall prevention device includes one arm, a rotor attached to the tip of the arm, and control means for rotating the arm around the rear end of the arm. The arm is coaxial with the wheel and is attached to be rotatable in the front-rear direction. In such a configuration, when it becomes difficult to maintain the posture stability of the mounting unit during sudden acceleration / deceleration of the vehicle, the arm rotates to balance the rotor mass, thereby controlling the mounting unit posture. The vehicle is prevented from falling.
上記のような車両では、階段昇降中に姿勢制御が破綻した場合、車両が階段途中で停止してしまうおそれがある。また、ストラットやアーム等の転倒防止機構を設ける必要があるため、車両が大型化する傾向にある。 In a vehicle such as that described above, if attitude control fails during stairs ascending / descending, the vehicle may stop midway on the stairs. Further, since it is necessary to provide a fall prevention mechanism such as a strut or an arm, the vehicle tends to increase in size.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、階段昇降中に姿勢制御が破綻しても階段の昇降を安全に継続することができ、かつ小型な階段昇降機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can provide a small stair lift capable of safely continuing stair climbing even if posture control fails during stair climbing. Objective.
(請求項1)本手段に係る階段昇降機は、本体部と、前記本体部の下部に配置され、前記本体部を支持軸回りに回転可能に支持する支持部と、前記支持部において前記支持軸に平行な車軸回りに自転可能にそれぞれ支持され、前記本体部に対して前記支持部を回転させることで前記支持軸に対してそれぞれ異なる位置にて公転可能に配置された第一車輪および第二車輪と、前記第一車輪および第二車輪と前記支持部とを各車軸回りに相対的に回転する第一の回転アクチュエータと、前記支持部に対して前記本体部を前記支持軸回りに回転する第二の回転アクチュエータと、前記本体部の上部に設けられ、物体の搭載が可能な搭載部と、前記第一および第二の回転アクチュエータを駆動して階段を昇降させる制御装置と、を備える階段昇降機であって、前記制御装置は、前記階段の昇降中に前記搭載部の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能になった場合、前記第一および第二の回転アクチュエータを駆動し、前記物体を含む前記階段昇降機の重心が前記支持部中央よりも前記階段の壁面側に常に位置する状態を保って前記階段を昇降させる。 (Claim 1) A stair lift according to the present means includes a main body part, a support part which is disposed at a lower part of the main body part and supports the main body part rotatably around a support shaft, and the support shaft in the support part. A first wheel and a second wheel which are respectively supported so as to be capable of rotating about an axle parallel to the main shaft and are capable of revolving at different positions with respect to the support shaft by rotating the support portion relative to the main body portion. A wheel, a first rotary actuator that relatively rotates the first wheel, the second wheel, and the support portion around each axle; and the main body portion around the support shaft with respect to the support portion. A staircase comprising a second rotary actuator, a mounting part provided on the main body part and capable of mounting an object, and a control device for driving the first and second rotary actuators to move up and down the staircase By elevator Then, the control device drives the first and second rotary actuators when the posture control unit that controls the posture of the mounting unit becomes uncontrollable while the stairs are raised and lowered, and includes the object The staircase is moved up and down while maintaining a state in which the center of gravity of the stair lift is always located on the wall surface side of the stairway rather than the center of the support portion.
(請求項2)また、制御装置は、前記物体を含む前記搭載部の位置を固定した状態を保って前記階段を昇降させるようにしてもよい。 (Claim 2) Further, the control device may raise and lower the stairs while maintaining a state where the position of the mounting portion including the object is fixed.
(請求項3)また、制御装置は、前記階段を昇る途中で前記搭載部の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能になった場合、前記第一および第二の回転アクチュエータを駆動し、前記物体を含む前記階段昇降機の重心が接地輪の車軸の鉛直線上もしくは当該鉛直線上よりも前記階段の壁面側に常に位置する状態を保ちつつ、前記本体部に対して前記支持部を前記支持軸回りに回転させることにより、前記第一車輪および第二車輪を前記階段のステップ面に交互に接地させて前記階段を昇るようにしてもよい。 (Claim 3) Further, the control device drives the first and second rotary actuators when the posture control unit that controls the posture of the mounting unit becomes uncontrollable while going up the stairs, While maintaining the state where the center of gravity of the stair lift including the object is always located on the vertical line of the axle of the grounding wheel or on the wall surface side of the stair rather than on the vertical line, the support part is rotated around the support axis with respect to the main body part. The first wheel and the second wheel may be alternately grounded on the step surface of the staircase to rotate up the staircase.
(請求項4)また、制御装置は、前記階段を降りる途中で前記搭載部の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能になった場合、前記第一および第二の回転アクチュエータを駆動し、前記物体を含む前記階段昇降機の重心が前記支持部中央よりも前記階段の壁面側に常に位置する状態を保ちつつ、前記第一車輪および第二車輪を前記階段のステップ面にそれぞれ接地させた状態を保って前記第一車輪および第二車輪を回転させて前記階段を降りるようにしてもよい。 (Claim 4) Further, the control device drives the first and second rotary actuators when the posture control unit that controls the posture of the mounting unit becomes uncontrollable while going down the stairs, While maintaining the state where the center of gravity of the stair elevator including the object is always located on the wall surface side of the stairway rather than the center of the support part, the first wheel and the second wheel are respectively grounded on the step surface of the staircase The first wheel and the second wheel may be rotated to keep going down the stairs.
(請求項5)また、制御装置は、前記階段を降りるとき、前記第一車輪および第二車輪を前記階段のステップ面に接地させた状態を保つために、前記本体部に対する前記支持部の前記支持軸回りの回転を停止させるようにしてもよい。 (Claim 5) In addition, when the control device goes down the stairs, the control device is configured so that the first wheel and the second wheel are kept in contact with the step surface of the stairs, so The rotation around the support shaft may be stopped.
(請求項6)また、前記階段昇降機は、前記本体部に対して前記搭載部を前記第一車輪側と前記第二車輪側との間で水平移動する移動アクチュエータ、を備え、前記制御装置は、前記階段の昇降中に前記搭載部の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能になった場合、前記第一、第二の回転アクチュエータおよび前記移動アクチュエータを駆動し、前記物体を含む階段昇降機の重心が前記支持部中央よりも前記階段の壁面側に常に位置する状態を保って前記階段を昇降させるようにしてもよい。 (Claim 6) Further, the stair lift includes a moving actuator that horizontally moves the mounting portion between the first wheel side and the second wheel side with respect to the main body portion, and the control device includes: When the posture control unit that controls the posture of the mounting unit becomes uncontrollable during the ascent / descent of the staircase, the first and second rotary actuators and the moving actuator are driven, and the stair lift including the object You may make it raise / lower the said staircase, maintaining the state where a gravity center is always located in the wall surface side of the said stairway rather than the said support part center.
(請求項1)制御装置は、階段昇降機による階段の昇降中に搭載部の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能になった場合、物体を含む階段昇降機の重心が前記支持部中央よりも階段の壁面側に常に位置する状態を保って階段を昇降させている。これにより、階段を昇っているときには、昇る方向(前方)に物体を含む階段昇降機の重心が移動しているので、階段を安全に昇ることができる。一方、階段を降りているときには、降りる方向とは逆方向(後方)に物体を含む階段昇降機の重心が移動しているので、階段を安全に降りることができる。また、転倒防止機構を設ける必要がないので、階段昇降機の小型化を図ることができる。 (Claim 1) In the control device, when the posture control unit that controls the posture of the mounting unit is not controlled during the raising and lowering of the stairs by the stair lift, the center of gravity of the stair lift including the object is higher than the center of the support portion. The staircase is raised and lowered while maintaining a state of being always located on the wall surface side of. Thereby, when climbing the stairs, the center of gravity of the stair lift including the object is moving in the ascending direction (forward), so that the stairs can be safely climbed. On the other hand, when going down the stairs, the center of gravity of the stair lift including the object is moving in the opposite direction (backward) to the going down direction, so that the stairs can be safely lowered. Moreover, since it is not necessary to provide a fall prevention mechanism, the stair lift can be downsized.
(請求項2)物体を含む搭載部の位置が固定されているので、階段昇降を安全に行うことができる。 (Claim 2) Since the position of the mounting portion including the object is fixed, the stairs can be raised and lowered safely.
(請求項3)第一、第二の回転アクチュエータは、階段を昇っているとき姿勢制御部が制御不能になった場合、第一車輪および第二車輪を階段のステップ面に交互に接地させる前進方向の駆動しか行わないので、階段昇降機は、階段を安全に昇り切ることができる。 (Claim 3) The first and second rotary actuators advance forward by alternately contacting the first wheel and the second wheel to the step surface of the staircase when the posture control unit becomes uncontrollable when climbing the staircase. Because it only drives in the direction, the stair lift can safely climb the stairs.
(請求項4)第一、第二の回転アクチュエータは、階段を降りているとき姿勢制御部が制御不能になった場合、第一車輪および第二車輪を階段のステップ面にそれぞれ接地させた状態を保って第一車輪および第二車輪を回転させているので、階段昇降機は、階段を安全に降り切ることができる。 (Claim 4) The first and second rotary actuators are in a state where the first wheel and the second wheel are respectively grounded to the step surface of the staircase when the attitude control unit becomes uncontrollable when going down the staircase Since the first wheel and the second wheel are rotated while maintaining the above, the stair lift can safely go down the stairs.
(請求項5)第二の回転アクチュエータは、階段を降りているとき姿勢制御部が制御不能になった場合、本体部に対する支持部の支持軸回りの回転を停止させるので、第一車輪および第二車輪が階段のステップ面から浮き上がってしまうことを防止でき、階段昇降機は階段を確実に降りることができる。 (Claim 5) Since the second rotary actuator stops rotation around the support shaft of the support portion relative to the main body portion when the posture control portion becomes uncontrollable when going down the stairs, The two wheels can be prevented from floating from the step surface of the stairs, and the stair lift can surely get down the stairs.
(請求項6)移動アクチュエータは、本体部に対して搭載部を第一車輪側と第二車輪側との間で水平移動するようになっている。これにより、物体を含む階段昇降機の重心を階段の壁面側に移動させる制御を容易に行うことができる。 (Claim 6) The moving actuator moves the mounting portion horizontally between the first wheel side and the second wheel side with respect to the main body portion. Thereby, the control which moves the gravity center of the stair lift containing an object to the wall surface side of a staircase can be performed easily.
(1.階段昇降機の構成)
本発明の実施形態に係る階段昇降機について、図1〜図4を参照して説明する。本実施形態の階段昇降機1は、人(本発明の「物体」に相当する)が搭乗可能な車椅子に適用する場合を説明するが、物(本発明の「物体」に相当する)を搭載して運搬する装置に適用することも可能である。なお、以下の説明において、「前方向」および「後方向」とは、階段昇降機1の走行方向を指し、「左方向」および「右方向」は、階段昇降機1を後方から見たときの走行方向に対し水平面上で直角な方向を指す。
(1. Structure of stair lift)
A stair lift according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
図1〜図3に示すように、階段昇降機1は、本体部10と、走行部20と、搭載部30等とを備えて構成される。本体部10は、フレーム部材等により直方体状に形成され、本体部10の下部には走行部20が配置され、上部には搭載部30が配置されている。
走行部20は、本体部10の左右両側のそれぞれに、一対の支持部21と、一対の第一車輪22および一対の第二車輪23とを備えている。ここで、第一車輪22と第二車輪23は、進行方向前方に対して、前後逆転する場合がある。従って、以下において、前輪と称する場合は、進行方向前方に位置する車輪を意味し、後輪と称する場合には、進行方向後方に位置する車輪を意味する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The traveling
一対の支持部21は、本体部10の左右両側に配置され、前後方向に延びるような中空略直方体状に形成される。一対の支持部21は、支持軸C21(図2に示す)の回りに、本体部10を相対的に回転可能に支持する。
第一車輪22および第二車輪23は、支持部21の両端(図2の紙面左右方向両端)に、車軸22a,23a(図2に示す)の回りに自転可能にそれぞれ支持されている。第一車輪22および第二車輪23の支持部21に対する回転方向は、支持部21に対する本体部10の回転方向と同一方向である。すなわち、第一車輪22の車軸22aおよび第二車輪23の車軸23aは、支持軸C21に平行であることを意味する。つまり、第一車輪22および第二車輪23は、本体部10に対して支持部21を支持軸C21回りに回転する場合には、支持軸C21に対して公転することになる。
The pair of
The
搭載部30は、本体部10の上部に載置固定された矩形板状の基台31と、基台31上に設けられ、人が搭乗可能な椅子32を基台31の上面に平行な前後方向に移動する移動アクチュエータ60等とを備えている。移動アクチュエータ60は、移動用モータ61と、移動用減速機62と、送りねじ部材63と、ナット部材64と、一対のガイドレール65と、2組の一対のスライダ66等とを備えている。
The mounting
移動用モータ61および移動用減速機62は、基台31上の後方向中央において図略のモータ軸および出力軸を前方向に向けて固定されている。そして、移動用モータ61のモータ軸は、移動用減速機62に連結され、移動用減速機62の出力軸は、送りねじ部材63の後方端に連結されている。送りねじ部材63の前方端は、基台31上の前方向中央に固定された軸受67に嵌入されている。ナット部材64は、送りねじ部材63と螺合可能に椅子32の下面中央に固定されている。一対のガイドレール65は、基台31上の送りねじ部材63の両側において前後方向に延びるように互いに平行に配置されている。2組の一対のスライダ66は、一対のガイドレール65に沿ってそれぞれ摺動可能に椅子32の下面四隅にそれぞれ固定されている。
The moving
図1および図2に示すように、本体部10内の左右両側には、走行部20の第一車輪22および第二車輪23と支持部21とを各車軸22a,23a回りに相対的に回転する一対の第一の回転アクチュエータ40が配置されている。第一の回転アクチュエータ40は、第一のモータ41と、第一の減速機42と、ギヤトレイン43等とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図4に示すように、ギヤトレイン43は、横並びに噛み合わされた5つのスパーギヤ43aを備え、支持部21内に回転可能に支持されている。本体部10に配置された第一のモータ41のモータ軸41aは、本体部10に配置された第一の減速機42に連結されている。第一の減速機42の出力軸42aは、支持部21の中央部分に一体的に突設された中空軸21a内に貫装されている。
As shown in FIG. 4, the
ギヤトレイン43の中央に配置されているスパーギヤ43aは、第一の減速機42の出力軸42aに嵌合されている。ギヤトレイン43の両端に配置されているスパーギヤ43aは、第一車輪22の車軸22aおよび第二車輪23の車軸23aにそれぞれ嵌合されている。支持部21の中空軸21aは、本体部10と支持部21とが相対回転可能なように、図略の軸受を介して本体部10の下部に貫装されている。
A spur gear 43 a disposed at the center of the
図1および図4に示すように、本体部10内の左右両側の支持部21と第一の回転アクチュエータ40との間には、支持部21に対して本体部10を支持軸C21回りに回転させる一対の第二の回転アクチュエータ50が配置されている。第二の回転アクチュエータ50は、第二のモータ51と、第二の減速機52等とを備えている。本体部10に配置された第二のモータ51のモータ軸51aは、本体部10に配置された第二の減速機52に連結されている。第二の減速機52の出力軸52aは、支持部21の中空軸21aに連結されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 4, between the
さらに、図1〜図3に示すように、本体部10内には、第一、第二の回転アクチュエータ40,50および移動アクチュエータ60等の作動を制御する制御装置70、第一、第二の回転アクチュエータ40,50および移動アクチュエータ60等に電力を供給する駆動用バッテリ80、および搭載部30の水平状態を検知するジャイロセンサ91、さらに図略のサーボアンプ、リレイ等の電装品が配置固定されている。また、搭載部30の椅子32とスライダ66の間には、椅子32に搭乗する人の重量を検知する4つの重量検知センサ92が配置されている。
Furthermore, as shown in FIGS. 1-3, in the main-
(2.制御装置の構成)
次に、制御装置70の構成について、図5を参照して説明する。図5に示すように、制御装置70は、姿勢制御フェール判定部75と、切替部71と、走行制御部72と、起立制御部73と、フェール制御部74とを備える。
姿勢制御フェール判定部75は、搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能、すなわちフェール状態になったこと、例えばジャイロセンサ91に故障が発生したことを判定する。
(2. Configuration of control device)
Next, the configuration of the
The posture control
切替部71は、階段昇降機1の状態に応じて、走行制御部72による制御、起立制御部73による制御およびフェール制御部74による制御を切り替える。切替部71の処理の詳細は、後述する。
走行制御部72、起立制御部73およびフェール制御部74については、ここでは簡単に説明するが、後に階段昇降機1の動作説明に合わせて詳細に説明する。
The switching
The
走行制御部72は、第一車輪22および第二車輪23を走行面に接地した状態において階段昇降機1の走行を制御すると共に、支持部21が走行面に対して回転しないとして搭載部30の姿勢を制御する。
起立制御部73は、前輪による起立状態において、階段昇降制御を行うと共に、前輪が位置決めされているとして搭載部30の姿勢を制御する。つまり、起立制御部73は、第一車輪22および第二車輪23の一方が、他方の車軸に対して公転輪となる状態を制御する。
The traveling
The standing
フェール制御部74は、搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部がフェール状態になった場合に、階段昇降機1を制御する。フェール制御部74は、階段昇降機1が階段を昇降しているときは、人を含む搭載部30の椅子32の重心が支持部21の中央よりも階段の壁面側に常に位置する状態を保って階段を昇降させる。このとき、椅子32の位置を固定した状態を保って階段を昇降させるようにしてもよい。より詳しくは、フェール制御部74は、階段昇降機1が階段を昇っているときは、人を含む階段昇降機1の重心が接地輪の車軸の鉛直線上もしくは当該鉛直線上よりも階段の壁面側に常に位置する状態を保って階段を昇ぼらせる。また、階段昇降機1が階段を降りているときは、人を含む階段昇降機1の重心が支持部21中央、すなわち支持軸C21よりも階段の壁面側に常に位置する状態を保って階段を降りさせる。フェール制御部74は、階段昇降機1が平地を走行しているときは、現状を維持して走行を停止させる。
The
(3.切替部による処理と階段昇降機の動作)
次に、制御装置70の切替部71による処理と階段昇降機1による階段の昇降動作について、図6および図7A〜図7Fを参照して説明する。ここでは、階段の水平な走行ステップ面Sd(「走行面」に相当)上に位置する階段昇降機1が、制御装置70の制御により上段のステップ面Su1,Su2に昇る動作について説明する。なお、図7A〜図7Fでは、階段昇降機1の本体部10、走行部20および搭載部30を簡略化したスケルトンにて示している。
(3. Processing by switching unit and stair lift operation)
Next, the process by the switching
まず、図7Aに示すように、階段昇降機1は、階段昇降機1と椅子32に搭乗している図略の人との合成重心Gが支持軸C21の鉛直線Lv上に位置する走行姿勢で、図中の左側から右側に走行している。この状態では、切替部71は、制御装置70の走行制御部72による制御を選択している。
First, as shown in FIG. 7A, the
詳細には、走行制御部72は、階段昇降機1を走行させるために、支持部21が走行面Sdに対して回転しないものとして、第一のモータ41を制御することで、第一車輪22および第二車輪23を前進方向(図7Aの時計回り)に回転させる。そうすると、第一車輪22および第二車輪23は、走行面Sdに対して前進方向に回転することになり、階段昇降機1が前進する。
Specifically, the traveling
さらに、走行制御部72は、本体部10および搭載部30の姿勢をジャイロセンサ91からの検出信号に基づいて制御する。すなわち、走行制御部72は、合成重心Gを支持軸C21の鉛直線Lv上に位置させるように、ジャイロセンサ91からの検出信号に基づいて移動用モータ61を制御する。ここで、合成重心Gは、予め把握している椅子32を除く階段昇降機1自体の重心と、人および椅子32の重心とを合成したものである。人の重心は、重量検知センサ92の検出値から算出することができる。つまり、走行制御部72は、重量検知センサ92の検出値に基づいて合成重心Gを算出する。なお、図7Aにおいては、本体部10が鉛直状態となり、搭載部30の人が搭乗した椅子(以下、単に「椅子」という)32が基台31の略中央に位置しているときに、合成重心Gが支持軸C21の鉛直線上に位置するとしている。
Further, the traveling
ここで、図6を参照して、切替部71の処理の一部について説明する。切替処理は、姿勢制御フェール判定部75により搭載部30の姿勢を制御する制御部がフェール状態になったか否かを判定する(S1)。姿勢制御フェール判定部75により搭載部30の姿勢を制御する制御部がフェール状態になったと判定された場合には(S1:Y)、フェール制御部74に切り替える(S20)。なお、このフェール制御部74の処理については後述する。
Here, a part of the processing of the switching
一方、姿勢制御フェール判定部75により搭載部30の姿勢を制御する制御部がフェール状態になっていないと判定された場合には(S1:N)、走行制御部72により制御中であるか否かを判定する(S2)。走行制御部72により制御中である場合には(S2:Y)、続いて、前輪が階段の壁面Sw1に当接したか否かを判定する(S3)。そして、前輪が壁面Sw1に当接していなければ(S3:N)、走行制御部72による制御を継続する(S4)。つまり、図7Aの状態を継続する。
On the other hand, if it is determined by the attitude control
一方、前輪が壁面Sw1に当接した場合には(S3:Y)、起立制御部73による制御に切り替える(S5)。つまり、図7Aに示す走行状態から階段昇降機1を前進させると、図7Bに示すように、第一車輪22が階段の壁面Sw1に当接する。そうすると、図6のS3,S5に示すように、切替部71は、起立制御部73に切り替える。
On the other hand, when the front wheel comes into contact with the wall surface Sw1 (S3: Y), the control is switched to the control by the standing control unit 73 (S5). That is, when the
ここで、第一車輪22が階段の壁面Sw1に当接したことは、例えば、第一車輪22の車軸22aに備えられている圧力センサや本体部10に備えられた赤外線等による段差検出センサ等によって検知できる。その他には、車速センサによって検知することもでき、第一のモータ41への指令値と第一のモータ41の回転角度との違いから検知することもできる。
Here, the contact of the
次に、起立制御部73による制御について、図7C〜図7Fを参照して説明する。起立制御部73は、前輪である第一車輪22による起立状態において階段昇降制御を行うと共に、第一車輪22が走行面Sdと壁面Sw1とによって位置決めされて回転しないものとして、本体部10および搭載部30の姿勢をジャイロセンサ91からの検出信号に基づいて制御する。
Next, control by the standing
まずは、起立制御部73は、図7Cに示すように、移動用モータ61を制御して椅子32を前方へ移動させつつ、ジャイロセンサ91からの検出信号に基づいて第二のモータ51を制御して本体部10が鉛直状態を維持するようにする。つまり、第二のモータ51は、本体部10に対して支持部21を反時計回りへ回転させる。このとき、合成重心Gは、前輪の車軸(図7Cにおいて第一車輪22の車軸22a)の鉛直線L上に位置する。
First, as shown in FIG. 7C, the standing
そうすると、図7Dに示すように、椅子32の重心移動によって、前方に位置する第一車輪22の車軸22a回りに、支持部21を回転させる状態になる。つまり、後方に位置する第二車輪23が走行面Sdから持ち上がる状態(起立状態)に移行する。そして、第二車輪23が、第一車輪22の車軸22aを中心に公転する。
Then, as shown in FIG. 7D, the
このとき、起立制御部73は、前輪(図7Dにおいて第一車輪22)が位置決めされているとして、第一および第二のモータ41,51および移動用モータ61を制御する。具体的には、第一のモータ41を時計回りに回転させる。第一のモータ41の回転角度およびジャイロセンサ91からの検出信号に基づいて、合成重心Gが第一車輪22の車軸22aの鉛直線L上に位置するように、かつ、本体部10が鉛直状態を維持するように、第二のモータ51および移動モータ61を制御する。つまり、第二のモータ51を反時計回りに回転させ、移動用モータ61で椅子32を後方へ移動させる。
At this time, the standing
続いて、起立制御部73による制御を継続すると、図7Eに示すように、公転輪である第二車輪23が上死点に位置する状態となる。さらに続けて制御すると、図7Fに示すように、公転輪である第二車輪23が上段のステップ面Su1に接地する。ここで、公転輪である第二車輪23が上段のステップ面Su1に接地したことは、上述したように、前輪の第一車輪22が階段の壁面Sw1に当接したことを検知したときと同様の方法により検知することができる。このとき、合成重心Gは、後輪の車軸(図7Fにおいて第一車輪22の車軸22a)の鉛直線L上に位置する。
Subsequently, when the control by the standing
ここで、図6を参照して再び、切替部71の処理の一部について説明する。切替部71は、起立制御部73による制御中には、以下のように処理する。図6に示すように、走行制御部72により制御中でない場合(S2:N)およびS4,S5の処理の後には、起立制御部73により制御中であるか否かを判定する(S11)。起立制御部73により制御中である場合には(S11:Y)、図7C〜図7Fに示すように、公転輪が次のステップ面Su1に接地したか否かを判定する(S12)。
Here, a part of the processing of the switching
公転輪が次のステップ面Su1にまだ接地していない場合には(S12:N)、起立制御部73による制御を継続する(S13)。一方、公転輪が次のステップ面Su1に接地した場合には(S12:Y)、階段を昇降途中であるか否かを判定する(S14)。昇降途中の場合には(S14:Y)、起立制御部73による制御を継続する(S13)。一方、階段の昇降を終了しているのであれば(S14:N)、走行制御部72による制御に切り替える(S15)。
When the revolution wheel is not yet in contact with the next step surface Su1 (S12: N), the control by the standing
(4.フェール制御部による処理と階段昇降機の動作)
次に、制御装置70のフェール制御部74による処理と階段昇降機1による階段の昇降動作について、図8および図9A〜図9D、図10A〜図10Cを参照して説明する。ここでは、階段昇降機1が、昇降途中で搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部がフェール状態になった場合に、制御装置70の制御により階段を昇り切る動作および降り切る動作について説明する。
(4. Processing by the fail controller and the operation of the stair lift)
Next, the processing by the
ここで、図8を参照して、フェール制御部74の処理の一部について説明する。フェール制御は、姿勢制御部がフェール状態になった動作終了時のモード、すなわち、4輪接地モード、階段昇りモード、階段降りモードの何れであるかを判断する(S21)。4輪接地モードであるとき(図7A参照)は、第一および第二車輪22,23の回転を停止し、支持部21の現状の位置、すなわち支持部21と走行面Sdとのなす角度が0°又は180°の位置を保持し、搭載部30の現状の位置、すなわち椅子32の重心が支持軸C21の鉛直線Lv上の位置を保持して(S22)、フェール制御を停止する。
Here, a part of the processing of the
次に、フェール制御部74による階段昇りモードの制御について、図9A〜図9Dを参照して説明する。フェール制御部74は、図9Aに示すように、階段を昇る途中で搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部がフェール状態になった場合、移動用モータ61を制御して椅子32を前方へ移動させつつ、第二のモータ51を制御して本体部10が鉛直状態を維持するようにする。つまり、第二のモータ51は、本体部10に対して支持部21を時計回りへ回転させる。このとき、フェール制御部74は、第二のモータ51の回転角度に基づいて、第二のモータ51を制御する。そして、移動用モータ61を停止させて椅子32を前方端に移動させた状態にする。このとき、合成重心Gは、前輪の車軸(図9Aにおいて第一車輪22の車軸22a)の鉛直線Lf上に位置するとする。
Next, control of the stair climbing mode by the
そうすると、図9Bに示すように、椅子32の重心移動によって、前方に位置する第一車輪22の車軸22a回りに、支持部21を回転させる状態になる。つまり、後方に位置する第二車輪23が走行面Sdから持ち上がる状態(起立状態)に移行する。そして、第二車輪23が、第一車輪22の車軸22aを中心に公転する。
Then, as shown in FIG. 9B, the
このとき、フェール制御部74は、前輪(図9Bにおいて第一車輪22)が位置決めされているとして、第一、第二のモータ41,51および移動用モータ61を制御する。具体的には、椅子32を前方端に移動させた状態を保ちつつ、第一のモータ41を時計回りに回転させる。第一のモータ41の回転角度に応じて、本体部10が鉛直状態を維持するように、第二のモータ51を制御する。つまり、第二のモータ51を反時計回りに回転させる。このとき、合成重心Gは、前輪の車軸(図9Bにおいて第一車輪22の車軸22a)の鉛直線Lf上の位置、すなわち前方側の位置に維持される。
At this time, the
続いて、フェール制御部74による制御を継続すると、図9Cに示すように、椅子32を前方端に移動させた状態を保ちつつ、公転輪である第二車輪23が上死点に位置する状態となる。このとき、合成重心Gは、図9Bで示す位置、すなわち前方側の位置に維持される。
Subsequently, when the control by the
さらに続けて制御すると、図9Dに示すように、第一車輪22および第二車輪23が最上段のステップ面Su2に接地する。このとき、合成重心Gは、図9Bで示す位置、すなわち前方側の位置に維持される。このように、階段昇降機1は、階段を昇っている途中で搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部がフェール状態になっても、第一、第二のモータ41,51および移動モータ61により第一車輪22および第二車輪23を階段のステップ面に交互に接地させる前進方向の駆動しか行わないので、階段を安全に昇り切ることができる。
When the control is further continued, as shown in FIG. 9D, the
ここで、図8を参照して再び、フェール制御部74の処理の一部について説明する。フェール制御部74は、S21において階段昇りモードであるときは、搭載部30の椅子32を前進端(図9Aの階段の壁面Sw2側の端部)に移動し、第一、第二車輪22,23および支持部21を正転(図9Aの時計回り)で回転する(S23)。
Here, with reference to FIG. 8, a part of the processing of the
そして、フェール制御部74は、階段昇降機1が階段を昇り切って第一および第二車輪22,23が最上段のステップ面に接地したか否かを判断する。すなわち、支持部21と走行ステップ面とのなす角度が0°又は180°であって、支持部21に荷重が掛からず第二のモータ51の電流値が最小値であるか否かを判断する(S24)。
Then, the
支持部21の角度および第二のモータ51の電流値で判断する理由は以下の通りである。階段を昇っている途中でも支持部21の角度が0°又は180°である場合があるが、支持部21に荷重が掛かっているため、第二のモータ51の電流値は大きくなるからである。また、階段を昇っている途中でも第一車輪22および第二車輪23が接地状態のときは、支持部21に荷重が掛からず、第二のモータ51の電流値が最小値である場合があるが、支持部21の角度が0°又は180°でないからである。
The reason for judging based on the angle of the
第一車輪22および第二車輪23が最上段のステップ面に接地していない場合は(S24:N)、S23に戻って上述の処理を繰り返し、第一車輪22および第二車輪23が最上段のステップ面に接地した場合は(S24:Y)、第一および第二車輪22,23の回転を停止し、支持部21の現状の位置、すなわち支持部21と走行ステップ面とのなす角度が0°又は180°の位置を保持し、搭載部30の現状の位置、すなわち椅子32を前進端の位置に保持して(S25)、フェール制御を停止する。
When the
次に、フェール制御部74による階段降りモードの制御について、図10A〜図10Cを参照して説明する。フェール制御部74は、図10Aに示すように、階段を降りる途中で搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部がフェール状態になった場合、移動用モータ61を制御して椅子32を後方へ移動させつつ、第二のモータ51を制御して本体部10が鉛直状態を維持するようにする。つまり、第二のモータ51は、本体部10に対して支持部21を時計回りへ回転させる。このとき、フェール制御部74は、第二のモータ51の回転角度に基づいて、第二のモータ51を制御する。
Next, the control of the staircase down mode by the
そして、移動用モータ61を停止させて椅子32を後方端に移動させた状態にするとともに、第二のモータ51を停止させて第一および第二車輪22,23を上段および下段のステップ面Su1,Su0にそれぞれ接触した状態、すなわち支持部21を階段の傾斜角に回転させた状態にする。このとき、合成重心Gは、後輪の車軸(図10Aにおいて第二車輪23の車軸23a)の鉛直線Lb上に位置するとする。
Then, the moving
続いて、フェール制御部74は、図10Bに示すように、移動用モータ61および第二のモータ51を停止させたままで、第一のモータ41を制御する。具体的には、椅子32を後方端に移動させた状態を保つとともに、支持部21を階段の傾斜角に回転させた状態を保ちつつ、第一車輪22および第2車輪23を時計回りに回転させる。これにより、第一車輪22および第二車輪23が階段のステップ面から浮き上がってしまうことを防止でき、階段昇降機1は階段を確実に降りることができる。このとき、合成重心Gは、後輪の車軸(図10Aにおいて第二車輪23の車軸23a)の鉛直線Lb上の位置、すなわち後方側の位置に維持される。
Subsequently, the
さらに続けて制御すると、図10Cに示すように、第一車輪22および第二車輪23が最下段の走行面Sdに接地する。このとき、合成重心Gは、後輪の車軸(図10Aにおいて第二車輪23の車軸23a)の鉛直線Lb上の位置、すなわち後方側の位置に維持される。このように、階段昇降機1は、階段を降りている途中で搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部がフェール状態になっても、第一のモータ41および第二のモータ51により第一車輪22および第二車輪23を階段のステップ面にそれぞれ接地させた状態を保って第一車輪22および第二車輪23を回転させているので、階段を安全に降り切ることができる。
When the control is further continued, as shown in FIG. 10C, the
ここで、図8を参照して再び、フェール制御部74の処理の一部について説明する。フェール制御部74は、S21において階段降りモードであるときは、搭載部30の椅子32を後進端(図10Aの階段壁面側端部)に移動し、支持部21の位置を階段の傾斜角で保持し、第一および第二車輪22,23を正転(図10Aの時計回り)で回転する(S26)。
Here, with reference to FIG. 8, a part of the processing of the
そして、フェール制御部74は、階段昇降機1が階段を降り切って第一車輪22および第二車輪23が最下段のステップ面に接地したか否かを判断する。すなわち、支持部21と走行ステップ面とのなす角度が0°又は180°であって、支持部21に荷重が掛からず第二のモータ51の電流値が最小値であるか否かを判断する(S27)。
Then, the
第一車輪22および第二車輪23が最下段のステップ面に接地していない場合は(S27:N)、S26に戻って上述の処理を繰り返し、第一車輪22および第二車輪23が最下段のステップ面に接地した場合は(S27:Y)、第一および第二車輪22,23の回転を停止し、支持部21の現状の位置、すなわち支持部21と走行ステップ面とのなす角度が0°又は180°の位置を保持し、搭載部30の現状の位置、すなわち椅子32を後進端の位置に保持して(S28)、フェール制御を停止する。
When the
以上のように、本実施形態の階段昇降機1によれば、階段の昇降中に搭載部30の姿勢を制御する姿勢制御部がフェール状態になった場合、搭乗している人を含む階段昇降機1の合成重心Gが支持部21の支持軸C21よりも階段の壁面側に常に位置する状態を保って階段を昇降させている。これにより、階段を昇っているときには、昇る方向(前方)に合成重心Gが移動しているので、階段を安全に昇ることができる。一方、階段を降りているときには、降りる方向とは逆方向(後方)に合成重心Gが移動しているので、階段を安全に降りることができる。
As described above, according to the
なお、上記実施形態において、搭載部30を水平移動させる移動アクチュエータ60を備えた構成の階段昇降機1について説明したが、移動アクチュエータ60の代わりに搭載部を本体部に設けた回転軸を中心に前後方向に回転させる回転アクチュエータを備えた構成の階段昇降機に対しても本発明を同様に適用可能である。
In the above-described embodiment, the
1:階段昇降機、 10:本体部、 21:支持部、 22:第一車輪、 23:第二車輪、 22a,23a:車軸、 30:搭載部、 40,50:回転アクチュエータ、 60:移動アクチュエータ、 70:制御装置、 71:切替部、 72:走行制御部、 73:起立制御部、 74:フェール制御部、 75:姿勢制御フェール判定部、 G:合成重心
1: Stair lift 10: Main body part 21: Support part 22: First wheel 23:
Claims (6)
前記本体部の下部に配置され、前記本体部を支持軸回りに回転可能に支持する支持部と、
前記支持部において前記支持軸に平行な車軸回りに自転可能にそれぞれ支持され、前記本体部に対して前記支持部を回転させることで前記支持軸に対してそれぞれ異なる位置にて公転可能に配置された第一車輪および第二車輪と、
前記第一車輪および第二車輪と前記支持部とを各車軸回りに相対的に回転する第一の回転アクチュエータと、
前記支持部に対して前記本体部を前記支持軸回りに回転する第二の回転アクチュエータと、
前記本体部の上部に設けられ、物体の搭載が可能な搭載部と、
前記第一および第二の回転アクチュエータを駆動して階段を昇降させる制御装置と、
を備える階段昇降機であって、
前記制御装置は、
前記階段の昇降中に前記搭載部の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能になった場合、前記第一および第二の回転アクチュエータを駆動し、前記物体を含む前記階段昇降機の重心が前記支持部中央よりも前記階段の壁面側に常に位置する状態を保って前記階段を昇降させる、階段昇降機。 The main body,
A support part disposed at a lower part of the main body part and supporting the main body part rotatably around a support shaft;
The support portion is supported so as to be able to rotate about an axle parallel to the support shaft, and is arranged to be revolved at different positions with respect to the support shaft by rotating the support portion with respect to the main body portion. The first wheel and the second wheel,
A first rotary actuator that relatively rotates the first wheel and the second wheel and the support portion around each axle;
A second rotary actuator that rotates the main body about the support axis with respect to the support;
A mounting portion provided on an upper portion of the main body portion and capable of mounting an object;
A controller for driving the first and second rotary actuators to raise and lower the stairs;
A stair lift comprising:
The controller is
When the posture control unit that controls the posture of the mounting unit becomes uncontrollable while the stairs are raised and lowered, the first and second rotary actuators are driven, and the center of gravity of the stair lift including the object is supported by the stairs A stair lift that raises and lowers the stairs while maintaining a state that is always located on the wall surface side of the stairs rather than the center of the section.
前記本体部に対して前記搭載部を前記第一車輪側と前記第二車輪側との間で水平移動する移動アクチュエータ、を備え、
前記制御装置は、
前記階段の昇降中に前記搭載部の姿勢を制御する姿勢制御部が制御不能になった場合、前記第一、第二の回転アクチュエータおよび前記移動アクチュエータを駆動し、前記物体を含む階段昇降機の重心が前記支持部中央よりも前記階段の壁面側に常に位置する状態を保って前記階段を昇降させる、請求項1〜5の何れか一項の階段昇降機。 The stair lift is
A moving actuator that horizontally moves the mounting portion between the first wheel side and the second wheel side with respect to the main body portion;
The controller is
When the posture control unit that controls the posture of the mounting unit becomes uncontrollable during raising and lowering of the staircase, the center of gravity of the stair elevator including the object is driven by driving the first and second rotary actuators and the moving actuator. The stair lift according to any one of claims 1 to 5, wherein the stair is lifted up and down while maintaining a state of being always located on the wall surface side of the stair with respect to the center of the support portion.
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