JP6164300B2 - 手押し車 - Google Patents

Description

この発明は、車輪を備え、当該車輪を駆動、制御する手押し車に関するものである。

従来、車輪を駆動、制御して倒立振子制御を行う移動体が知られている。例えば、非特許文献１には、車輪を駆動、制御して倒立振子制御を行う台車が開示されている。

図１０は、非特許文献１で開示されている台車９００の模式側面図である。台車９００は、台車部９１２と、台車部９１２に回転可能に支持された前輪９１３および後輪９１１と、台車部９１２の中心に回転可能に支持された倒立振子９１０と、を備えている。

台車９００は、前輪９１３および後輪９１１の回転を制御する倒立振子制御を行うことで、倒立振子９１０が鉛直方向を向いている状態を維持する。

図１１は、台車９００の原理を手押し車に応用した場合を想定した手押し車８００の模式側面図である。手押し車８００は、板状の台車部８１２と、台車部８１２に回転可能に支持されている一対の補助輪８１３と、台車部８１２に回転可能に支持されている一対の主輪８１１と、台車部８１２に回転可能に支持されている操舵部８１０と、を備えている。操舵部８１０は、前述の倒立振子９１０に対応している。

操舵部８１０の一端は、台車部８１２の主輪８１１側の端に回転可能に支持されており、操舵部８１０の他端には把持部８１６が設けられている。ユーザＵは、台車部８１２に荷物Ｂを載せ、把持部８１６を握って手押し車８００を進行方向Ｐへ動かす。

手押し車８００は、主輪８１１の回転を制御する倒立振子制御を行うことで、操舵部８１０が鉛直方向を向いている状態を維持する。そのため、ユーザＵが把持部８１６を握って把持部８１６を進行方向へ押した場合でも、主輪８１１が回転して台車部８１２も進行方向Ｐへ移動し、操舵部８１０の姿勢は一定に保たれる。

見浪 護、他２名、"制御システムの実験"、"１．倒立振子制御実験"、［online］、平成１２年２月５日、［平成２５年７月１０日検索］、インターネット＜URL：http://www.suri.sys.okayama-u.ac.jp/research/experi/experiment.html＞

しかしながら、手押し車８００は、台車部８１２の主輪８１１側の端に支持されている操舵部８１０の一端を回転軸にして、操舵部８１０の他端の把持部８１６が回転する構造となっている。即ち、この回転軸から操舵部８１０の他端までの長さをＬ１とし、ユーザＵが把持部８１６を握って鉛直方向の操舵部８１０をピッチ方向（図１１における主輪８１１の回転軸を中心とする回転方向）へ押した角度をθとしたとき、把持部８１６の移動距離はＬ１・ｓｉｎθ（θが０度に近い場合、θ・Ｌ１と近似される）となっている。この長さＬ１は、手押し車８００を使用するユーザＵの身長に応じた長さに設定する必要がある。

そのため、従来技術の応用を想定した手押し車８００では把持部８１６の移動距離Ｌ１・ｓｉｎθが長い。よって、ユーザＵが把持部８１６を握って手押し車８００を動かす際、ユーザＵは、把持部８１６をピッチ方向へ大きく押す必要がある。したがって、従来技術の応用を想定した手押し車８００では、ユーザの操作性が悪いという問題がある。

そこで、この発明は、把持部の移動距離を従来よりも短くし、ユーザの操作性を向上させた手押し車を提供することを目的とする。

本発明の手押し車は、土台部と、土台部に回転可能に支持されている複数の主輪と、複数の主輪とは異なる回転軸で土台部に回転可能に支持されている補助輪と、複数の主輪を駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部と、を備えている。

さらに、本発明の手押し車は、土台部に連結され、複数の主輪が接地する地面から離れる方向へ延伸する連結部と、連結部の複数の主輪とは逆側の端部に、ピッチ方向に回転可能に支持されている操舵部と、操舵部のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する角度変化検知部と、を備えている。操舵部の他端部には把持部が設けられる。

制御部は、角度変化検知部の出力に基づいて、操舵部のピッチ方向への角度変化が０となるように駆動部を制御する。

すなわち、本発明の手押し車は、ピッチ方向における操舵部の角度を維持する倒立振子制御を行う。従って、本発明の手押し車は、ユーザが把持部を移動させた方向へ移動する。すなわち、本発明の手押し車は、ユーザの操作による把持部の移動に追随して移動する。これにより、本発明の手押し車は、追随性があるため、倒立振子制御を行わない手押し車（例えば、特開２０１０−２８４４６９号公報の電動車椅子に開示されているようなレバー操作で移動する技術を手押し車に応用したもの）と比べてユーザに安心感を与えることができる。

本発明の手押し車は、操舵部の一端を回転軸にして、操舵部の他端の把持部が回転する構造となっている。即ち、この回転軸から操舵部の他端までの長さをＬ２とし、ユーザが把持部を握って鉛直方向の操舵部をピッチ方向へ押した角度をθとしたとき、把持部の移動距離はＬ２・ｓｉｎθとなっている。

この長さＬ２は、本発明の手押し車を使用するユーザの身長に応じた長さに設定する必要がある。しかし、この長さＬ２は、複数の主輪が接地する地面から離れる方向へ延伸する連結部の高さの分（連結部が鉛直方向へ延伸する場合は連結部の長さの分）、図１１に示す従来技術の応用を想定した手押し車８００の長さＬ１より短い。

そのため、本発明の手押し車の把持部の移動距離Ｌ２・ｓｉｎθは、従来技術の応用を想定した手押し車８００の把持部８１６の移動距離Ｌ１・ｓｉｎθより短い。よって、ユーザが把持部を握って本発明の手押し車を動かす際、ユーザは、従来技術の応用を想定した手押し車８００よりも把持部をピッチ方向へ短く押すだけで済む。

したがって、本発明の手押し車によれば、把持部の移動距離を従来技術の応用を想定した手押し車８００よりも短くし、ユーザの操作性を向上できる。

なお、把持部は、厳密に操舵部の端に限らず、操舵部の端側で操舵部に支持されていればよい。

また、本発明の手押し車は、操舵部の所定角度以上の回転を阻止する阻止部を備えていることが好ましい。

例えば、本発明の手押し車の走行中において補助輪が段差に接触し、ユーザが把持部を回転させても、本発明の手押し車のトルクでは補助輪が当該段差を越えることができない場合がある。この場合、この構成では、所定角度で回転が阻止されている把持部をユーザが自分の力で押すことで、補助輪及び主輪は段差を越えることができる。

また、このとき、操舵部が鉛直方向から所定角度以上回転しないため、即ち阻止部により本発明の手押し車のトルクに制限がかけられているため、補助輪及び主輪が段差を越えた直後に本発明の手押し車が急発進することを防止できる。

また、例えば本発明の手押し車の電源をオフした場合でも、ユーザは、所定角度で回転が阻止されている把持部を自分の力で押すことで、本発明の手押し車を手動で動かすことができる。

また、本発明の手押し車は、複数の主輪が回転しているかどうかを検知する回転検知部を備えていることが好ましい。そして、制御部は、回転検知部の出力に基づいて、操舵部のピッチ方向への角度変化が０でない状態で複数の主輪の回転が実質的に停止していることを判定したとき、駆動部による複数の主輪の駆動を停止することが好ましい。

これにより、ユーザが本発明の手押し車を押しても、例えば補助輪が段差や壁などに引っ掛かって進まないとき、主輪の駆動を停止することによって駆動部のモータが破損することを防止できる。なお、実質的な停止とは、主輪のピッチ方向の回転数が所定の閾値より低くなったことである。

また、本発明の手押し車は、土台部の傾斜角の角度変化を検知する傾斜角検知部を備えていることが好ましい。そして、制御部は、傾斜角検知部の出力に基づいて、地面の斜度による重力トルクを補償するトルクを算出し、駆動部を制御することが好ましい。

この構成では、本発明の手押し車が坂道に存在する場合でも、坂道の斜度による重力トルクを補償するトルクが主輪に働くため、意図せずに本発明の手押し車が坂道を下ることを防止できる。

また、前記連結部の前記操舵部側の端部は、前記複数の主輪の回転による移動方向における前記主輪及び前記補助輪よりも外側の空間であって、前記移動方向と反対方向の空間に位置することが好ましい。

この構成では、連結部及び操舵部は、操舵部が主輪及び補助輪よりもユーザの方に近づくように傾斜する。これにより、ユーザの足元空間を広くとることができる。そのため、例えば、ユーザが手押し車を押して手押し車を動かしているときにユーザの足が手押し車の後輪に接触することを抑制できる。

また、手押し車は、連結部及び操舵部のいずれか一方の長さを調整する調整機構を備えることが望ましい。

この構成では、連結部及び操舵部の長さは、ユーザの身長及び手の長さ等によって調整される。さらに、調整機構は、操舵部の長さＬ２を固定し、連結部の長さＬ３のみを調整することが望ましい。これにより、ユーザの身長等に合わせて連結部及び操舵部の合計の長さ（Ｌ２＋Ｌ３）を連結部の長さＬ３のみで調整しても、ユーザの把持部に対する操作性は、操舵部の端部に支持される把持部の移動距離（長さＬ２に対応する）が変化しないため、維持される。

また、角度変化検知部は、連結部と操舵部との連結部に配置されたロータリエンコーダを有してもよいし、ジャイロセンサ、傾斜角センサ、及び加速度センサのうちの少なくとも１つのセンサを有してもよい。

この発明によれば、把持部の移動距離を従来よりも短くし、ユーザの操作性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態である手押し車１００の模式側面図である。 図１に示す手押し車１００の模式背面図である。 図１に示す手押し車１００をユーザＵが動かすときの手押し車１００の模式側面図である。 図１に示す手押し車１００の構成を示す制御ブロック図である。 本発明の第２実施形態である手押し車２００の模式側面図である。 本発明の第３実施形態である手押し車３００の模式側面図である。 本発明の第４実施形態である手押し車４００の模式側面図である。 本発明の第５実施形態である手押し車５００の模式側面図である。 本発明の第６実施形態である手押し車６００の模式側面図である。 非特許文献１で開示されている台車９００の模式側面図である。 従来技術の応用を想定した手押し車８００の模式側面図である。

以下、本発明の第１実施形態である手押し車１００について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態である手押し車１００の模式側面図である。図２は、図１に示す手押し車１００の模式背面図である。図３は、図１に示す手押し車１００をユーザＵが動かすときの手押し車１００の模式側面図である。

手押し車１００は、図１、図２に示すように、操舵部１１０と、主輪１１１と、台車部１１２と、補助輪１１３と、連結部１１４と、傾斜角センサ２０と、ジャイロセンサ２４と、ケース３０と、を備えている。手押し車１００は例えば、ショッピングカートやベビーカー、歩行補助車として利用される。

なお、台車部１１２が、本発明の「土台部」に相当する。ジャイロセンサ２４が、本発明の「角度変化検知部」に相当する。また、傾斜角センサ２０が、本発明の「傾斜角検知部」に相当する。

また、図３では、操舵部１１０の回転の様子を見易くするため便宜上、傾斜角センサ２０及びジャイロセンサ２４の図示を省略している。

台車部１１２は板状であり、台車部１１２の底面には傾斜角センサ２０が取り付けられている。また、台車部１１２には、一対の主輪１１１が回転可能に対向して支持されている。また、台車部１１２には、一対の補助輪１１３が回転可能に対向して支持されている。

一対の主輪１１１は、それぞれ独立して駆動軸に取り付けられ、それぞれ個別に駆動させ、回転させる。ただし、一対の主輪１１１は、同期して回転させることも可能である。また、この実施形態においては、主輪１１１は２輪である例を示しているが、２輪に限られるものではない。同様に、補助輪１１３も２輪である例を示しているが、２輪に限られるものではない。

台車部１１２の主輪１１１側の端には、鉛直方向へ延伸する２本の棒状の連結部１１４の一端が連結されている。

なお、手押し車１００では鉛直方向へ連結部１１４が延伸しているが、これに限るものでなく、一対の主輪１１１が接地する地面Ｇから離れる方向へ連結部１１４が延伸していればよい（例えば後述の図６参照）。

操舵部１１０には、ジャイロセンサ２４が取り付けられている。操舵部１１０の一端には、連結部１１４の主輪１１１とは逆側の他端に回転可能に支持された円柱状のヒンジ部１１５が設けられており、操舵部１１０の他端には把持部１１６が設けられている。ただし、ヒンジ部１１５は円柱状に限らない。

ヒンジ部１１５には、操舵部１１０が鉛直方向から所定角度（例えば前後方向それぞれ３０度）以上回転することを阻止する阻止機構が設けられている。

把持部１１６には、手押し車１００の電源スイッチ等のユーザインタフェース（図４に示すユーザＩ／Ｆ２８）が設けられている。ユーザＵは、図３に示すように、台車部１１２に荷物Ｂを載せた後、補助輪１１３とは逆側から把持部１１６を握る、或いは前腕等を把持部１１６に載せ、手押し車１００を地面Ｇ上で前後方向へ動かす。

そして、ケース３０は、台車部１１２に載置されており、制御用の基板やバッテリ等を内蔵している。

次に、手押し車１００の構成および基本動作について説明する。
図４は、図１に示す手押し車１００の構成を示す制御ブロック図である。手押し車１００は、傾斜角センサ２０、制御部２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ジャイロセンサ２４、駆動部２５、ロータリエンコーダ２６、およびユーザＩ／Ｆ２８を備えている。
なお、ロータリエンコーダ２６が、本発明の「回転検知部」に相当する。

制御部２１は、手押し車１００を統括的に制御する機能部であり、ＲＯＭ２２に記憶されているプログラムを読み出し、当該プログラムをＲＡＭ２３に展開することで種々の動作を実現する。

ロータリエンコーダ２６は、主輪１１１の回転角度を検知し、検知結果を制御部２１に出力する。制御部２１は、ロータリエンコーダ２６から入力される主輪１１１の回転角度を微分し、主輪１１１の角速度を算出する。

傾斜角センサ２０は、鉛直方向に対する台車部１１２の傾斜角を検知し、制御部２１に出力する。

ジャイロセンサ２４は、操舵部１１０のピッチ方向（図１におけるヒンジ部１１５の回転軸を中心とする回転方向）の角速度を検知し、制御部２１に出力する。

なお、本実施形態では、主輪１１１が回転しているかどうかを検知する手段として、ロータリエンコーダ２６を用いる例を示したが、これに限るものではなく、その他どの様なセンサを用いてもよい。

同様に、本実施形態では、台車部１１２の傾斜角の角度変化を検知する傾斜角検知部として、傾斜角センサ２０を用いる例を示したが、これに限るものではない。例えば、本発明の傾斜角検知部は、傾斜角センサ、加速度センサ、およびジャイロセンサのうちの少なくとも１つのセンサを用いることにより実現されればよい。

同様に、本実施形態では、操舵部１１０のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する角度変化検知部として、ジャイロセンサ２４を用いる例を示したが、これに限るものではない。本発明の角度変化検知部は、ジャイロセンサ、傾斜角センサ、及び加速度センサのうちの少なくとも１つのセンサを有することによって実現されればよい。例えば、ジャイロセンサ２４の代わりに傾斜角センサ（不図示）を操舵部１１０に備えている場合、当該傾斜角センサで検知した操舵部１１０の傾斜角度を微分して操舵部１１０の傾斜角速度を算出する。また、他の例として、手押し車１００は、ヒンジ部１１５にロータリエンコーダを備え、ロータリエンコーダの検出結果に基づいて操舵部１１０のピッチ方向の傾斜角を検知するようにしてもよい。

手押し車１００が傾斜角検知部として複数のセンサを備える場合、制御部２１は、複数のセンサからの検出結果を比較し、複数の検出結果に相違があるときに、いずれかのセンサに障害が発生していると判定してもよい。同様に、手押し車１００が角度変化検知部の実現のために複数のセンサを備える場合、制御部２１は、複数のセンサからの検出結果を比較することによって、いずれかのセンサに障害が発生していると判定してもよい。

そして、制御部２１は、ジャイロセンサ２４および傾斜角センサ２０の検知結果に基づいて、操舵部１１０のピッチ方向の角度変化が０となるように、かつ操舵部１１０の鉛直方向に対する傾斜角度が目標値（例えば、０や０に近い値）になるように、駆動部２５により主輪１１１を回転し、倒立振子制御を行う。

この倒立振子制御について以下詳述する。
制御部２１は、傾斜角センサ２０の検知結果に基づいて台車部１１２の傾斜角度を算出する。これにより、制御部２１は、手押し車１００が存在する地面Ｇの、鉛直方向に対する傾斜角を推定する。例えば、手押し車１００が坂道に存在する場合、坂道の斜度（水平面に対する地面Ｇの傾斜角）による重力トルクが主輪１１１に働き、意図せずに手押し車１００が坂道を下る。

そこで、制御部２１は、台車部１１２の傾斜角度に基づいて、その重力トルクを補償するための第１トルク値を算出する。ただし、手押し車１００が斜度０度の平坦な道に存在する場合、第１トルク値は０になる。

また、制御部２１は、ジャイロセンサ２４の検知結果に基づいて操舵部１１０の傾斜角速度を算出する。さらに、制御部２１は、操舵部１１０の傾斜角速度を積分して操舵部１１０の傾斜角度を算出する。

制御部２１は、予め設定された目標傾斜角度（例えば０度）と、ジャイロセンサ２４の検知結果に基づいて算出した現時点の操舵部１１０の傾斜角度と、の差分値を算出し、この差分値が０となるような操舵部１１０の傾斜角速度の目標値を算出する。そして、制御部２１は、算出した傾斜角速度の目標値と、ジャイロセンサ２４の検知結果に基づいて算出した現時点の操舵部１１０の傾斜角速度と、の差分値を算出し、この差分値が０となるような第２トルク値を算出する。

そして、制御部２１は、算出した第１トルク値と第２トルク値とを合算した第３トルク値を算出し、駆動部２５に出力する。

駆動部２５は、一対の主輪１１１に取り付けられた軸を回転させるモータを駆動する。駆動部２５は、制御部２１から入力されたトルク値を主輪１１１のモータに印加し、主輪１１１を回転させる。

以上のようにして手押し車１００は、倒立振子制御を行い、操舵部１１０が鉛直方向を向いている状態を維持する。そのため、ユーザが把持部１１６を握って把持部１１６を前方向Ｐへ押した場合でも、主輪１１１が回転して台車部１１２も前方向Ｐへ移動し、操舵部１１０の姿勢は一定に保たれる。反対に、ユーザが把持部１１６を握って把持部１１６を後方向へ引いた場合でも、主輪１１１が回転して台車部１１２も後方向へ移動し、操舵部１１０の姿勢は一定に保たれる。

手押し車１００は、倒立振子制御を行うことにより、ユーザＵが把持部１１６を移動させた方向へ移動する。すなわち、手押し車１００は、ユーザＵの操作による把持部１１６の移動に追随して移動する。これにより、手押し車１００は、追随性があるため、倒立振子制御を行わない手押し車（例えばレバー操作で移動するもの）と比べてユーザＵに安心感を与えることができる。

また、例えば、手押し車１００が坂道に存在する場合でも、坂道の斜度による重力トルクを補償するトルクが主輪１１１に働くため、意図せずに手押し車１００が坂道を下ることを防止できる。

また、制御部２１は、ジャイロセンサ２４及びロータリエンコーダ２６の出力に基づいて、操舵部１１０のピッチ方向への角度変化が０でない状態で主輪１１１の回転が停止していることを判定したとき、駆動部２５による主輪１１１の駆動を停止する。これにより、ユーザＵが手押し車１００を押しても、補助輪１１３が段差や壁などに引っ掛かって進まないとき、主輪１１１の駆動を停止することによって駆動部２５のモータが破損することを防止できる。ただし、制御部２１は、主輪１１１の回転数が厳密に回転数０となったときに限らず、主輪１１１のピッチ方向の回転数が所定の閾値１より低くなったときに、駆動部２５による主輪１１１の駆動を停止してもよい。すなわち、制御部２１は、操舵部１１０のピッチ方向への角度変化が０でない状態で主輪１１１の回転が実質的に停止しているときに、主輪１１１の駆動を停止してもよい。

さらに、制御部２１は、主輪１１１のピッチ方向の回転数が所定の閾値２（ただし、閾値２＞閾値１）より高くなったときにも、駆動部２５による主輪１１１の駆動を停止してもよい。例えば、手押し車１００は、主輪１１１がスリップで空転し、主輪１１１の回転数が閾値２より高くなると、安全性重視のために主輪１１１の駆動を停止する。

以上の構成において、手押し車１００は、操舵部１１０の一端のヒンジ部１１５を回転軸にして、操舵部１１０の他端の把持部１１６が回転する構造となっている。即ち、この回転軸から操舵部１１０の他端までの長さをＬ２とし、ユーザＵが把持部１１６を握って鉛直方向の操舵部１１０をピッチ方向へ押した角度をθとしたとき、把持部１１６の移動距離はＬ２・ｓｉｎθとなっている。

この長さＬ２は、手押し車１００を使用するユーザＵの身長に応じた長さに設定する必要がある。しかし、この長さＬ２は、鉛直方向に延伸する連結部１１４の長さの分、図１１に示す従来技術の応用を想定した手押し車８００の長さＬ１より短い。

そのため、手押し車１００の把持部１１６の移動距離Ｌ２・ｓｉｎθは、従来技術の応用を想定した手押し車８００の把持部８１６の移動距離Ｌ１・ｓｉｎθより短い。よって、ユーザＵが把持部１１６を握って手押し車１００を動かす際、ユーザＵは、把持部１１６をピッチ方向へ従来技術の応用を想定した手押し車８００よりも短く押すだけで済む。

したがって、手押し車１００によれば、把持部１１６の移動距離Ｌ２・ｓｉｎθを従来技術の応用を想定した手押し車８００よりも短くし、ユーザの操作性を向上できる。

なお、前述したように、ヒンジ部１１５には阻止機構が設けられているため、操舵部１１０は、鉛直方向から所定角度（例えば前後方向それぞれ３０度）以上回転しない。

詳述すると、例えば手押し車１００の走行中において補助輪１１３が段差に接触し、ユーザＵが把持部１１６を回転させても、手押し車１００のトルクでは補助輪１１３が当該段差を越えることができない場合がある。この場合、ユーザＵが所定角度で回転が阻止されている把持部１１６を自分の力で押すことで、補助輪１１３及び主輪１１１は段差を越えることができる。

また、このとき、操舵部１１０が鉛直方向から所定角度以上回転しないため、即ち阻止機構により手押し車１００のトルクに制限がかけられているため、補助輪１１３及び主輪１１１が段差を越えた直後に手押し車１００が急発進することを防止できる。

また、例えば手押し車１００の電源をオフした場合でも、ユーザＵは、所定角度で回転が阻止されている把持部１１６を自分の力で押すことで、手押し車１００を手動で動かすことができる。その際は、操舵部１１０と把持部１１６との連結部は、初期状態（操作していない状態）にて固定される。こうすることで、ユーザＵが把持部１１６を掴んで手押し車１００を手動で動かしやすくなる。

以下、本発明の第２実施形態である手押し車２００について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態である手押し車２００の模式側面図である。

第２実施形態の手押し車２００が第１実施形態の手押し車１００と相違する点は、台車部１１２の代わりに支持部２１２を備える点である。支持部２１２は四角形の枠状であり、支持部２１２には一対の補助輪１１３が回転可能に対向して支持されている。支持部２１２の補助輪１１３と逆側の端には、連結部１１４が連結されている。手押し車２００では支持部２１２が、本発明の「土台部」に相当する。手押し車２００は、例えばベビーカーとして利用される。その他の構成については、手押し車１００と同じであるため、説明を省略する。

以下、本発明の第３実施形態である手押し車３００について説明する。
図６は、本発明の第３実施形態である手押し車３００の模式側面図である。

第３実施形態の手押し車３００が第１実施形態の手押し車１００と相違する点は、連結部１１４の操舵部１１０側の端が、前方向Ｐにおける主輪１１１及び補助輪１１３よりも外側の空間であって、前方向Ｐと反対方向（後方向）の空間に位置する点である。手押し車３００では、主輪１１１が接地する地面Ｇから離れる方向へ連結部１１４が延伸している。その他の構成については、手押し車１００と同じであるため、説明を省略する。

手押し車３００では、把持部１１６は、図３に示す手押し車１００に比べてユーザＵ側に近づいている。これにより、手押し車３００では、ユーザＵの足元空間Ｓが図３に示す手押し車１００より広がっている。そのため、例えば、ユーザＵが手押し車３００を押して手押し車３００を動かしているときにユーザＵの足が手押し車３００の主輪１１１に接触することを抑制できる。

以下、本発明の第４実施形態である手押し車４００について説明する。
図７は、本発明の第４実施形態である手押し車４００の模式側面図である。

第４実施形態の手押し車４００が第３実施形態の手押し車３００と相違する点は、図６及び図７の模式側面図に示すように、前方向Ｐと反対方向が曲げの外周側となるように連結部１１４が湾曲する点である。

手押し車４００は、連結部１１４が湾曲する形状であっても、図３に示す手押し車３００と比べて、把持部１１６がユーザＵに近づき、かつ足元空間Ｓが広がる。

以下、本発明の第５実施形態である手押し車５００について説明する。
図８は、本発明の第５実施形態である手押し車５００の模式側面図である。

第５実施形態の手押し車５００が第１実施形態の手押し車１００と相違する点は、連結部１１４の長さを調整する調整機構を手押し車５００が備える点である。

調整機構は、例えば手動で長さを固定及び固定を解除する伸縮自在パイプである。ただし、調整機構は、モータで自動的に連結部１１４の長さを調整するものであっても構わない。

主輪１１１の回転軸からヒンジ部１１５の回転軸までの長さをＬ３とすると、この長さＬ３は、連結部１１４の長さに対応する。例えば、図８に示すように、手押し車５００の当該長さＬ３’を図３に示す手押し車１００の長さＬ３より短くすることにより、地面Ｇから把持部１１６までの高さ（Ｌ２及びＬ３の和に対応する）は、ユーザＵより身長が低いユーザＵ’に合わせて、図３に示す手押し車１００の当該高さよりも低くなる。また、逆に、図示は省略するが、手押し車５００の当該長さＬ３’を図３に示す手押し車１００の長さＬ３より長くすることにより、地面Ｇから把持部１１６までの高さが、ユーザＵより身長が高いユーザＵ’に合わせて、図３に示す手押し車１００の当該高さよりも高くなるようにすることもできる。

さらに、手押し車５００は、長さＬ２が図３に示す手押し車１００の長さＬ２と等しい。これにより、手押し車５００における把持部１１６の移動距離Ｌ２・ｓｉｎθは、手押し車１００の把持部１１６の移動距離Ｌ２・ｓｉｎθと等しい。従って、把持部１１６を移動させるユーザＵ’の操作性は、連結部１１４及び操舵部１１０の合計の長さ（Ｌ２＋Ｌ３）が変更されても、把持部１１６の移動距離Ｌ２・ｓｉｎθが変化しないため、維持される。

ただし、本実施形態において調整機構は、長さＬ２を調整するものであっても構わない。

なお、前述の手押し車１００、２００、３００はいずれも、補助輪１１３を前に、駆動輪である主輪１１１を後ろに備えているが、これに限るものでない。例えば、主輪１１１と補助輪１１３とを入れ替え、駆動輪である主輪１１１を前に、補助輪１１３を後ろに備えてもよい。

例えば、図９の模式側面図に示すように、本発明の第６実施形態である手押し車６００は、主輪１１１が補助輪１１３よりも前方向Ｐに位置する。

より具体的には、連結部１１４は、図９の模式側面図に示すように、ヒンジ部１１５が前方向Ｐと反対に位置するように傾斜している。制御部２１は、傾斜する連結部１１４の延伸方向に沿った方向を基準とし、ピッチ方向における当該基準の方向からの角度変化が０となるように、倒立振子制御する。

手押し車６００は、補助輪１１３の回転軸から地面Ｇから離れる方向に延伸する支持部１１７を備える。支持部１１７の補助輪１１３と逆側の端部は、ヒンジ部１１５に支持されている。ただし、支持部１１７を備えることは、必須ではない。

本発明の第６実施形態である手押し車６００は、前輪（主輪１１１）が段差に接触しても、前輪駆動であるため、後輪駆動の手押し車よりも段差を超えやすい。

最後に、前記実施形態の説明は、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、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、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。

２０…傾斜角センサ
２１…制御部
２２…ＲＯＭ
２３…ＲＡＭ
２４…ジャイロセンサ
２５…駆動部
２６…ロータリエンコーダ
３０…ケース
１００…手押し車
１１０…操舵部
１１１…主輪
１１２…台車部
１１３…補助輪
１１４…連結部
１１５…ヒンジ部
１１６…把持部
１１７…支持部
２００…手押し車
２１２…支持部
３００，４００，５００，６００…手押し車
８００…手押し車
８１０…操舵部
８１１…主輪
８１２…台車部
８１３…補助輪
８１６…把持部
９００…台車
９１０…倒立振子
９１１…後輪
９１２…台車部
９１３…前輪
Ｂ…荷物
Ｇ…地面
Ｓ…足元空間
Ｕ…ユーザ

Claims (8)

1. 土台部と、
   前記土台部に回転可能に支持されている複数の主輪と、
   前記複数の主輪とは異なる回転軸で前記土台部に回転可能に支持されている補助輪と、
   前記複数の主輪を駆動する駆動部と、
   前記駆動部を制御する制御部と、を備える手押し車であって、
   前記土台部に連結され、前記複数の主輪が接地する地面から離れる方向へ延伸する連結部と、
   前記連結部の前記複数の主輪とは逆側の端部に、ピッチ方向に回転可能に支持されている操舵部と、
   前記操舵部の所定角度以上の回転を阻止する阻止部と、
   前記操舵部の前記ピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する角度変化検知部と、を備え、
   前記土台部に対する前記連結部のピッチ方向の角度は固定されており、
   前記制御部は、前記角度変化検知部の出力に基づいて、前記操舵部の前記ピッチ方向への角度変化が０となるように前記駆動部を制御することを特徴とする手押し車。
2. 前記複数の主輪が回転しているかどうかを検知する回転検知部を備え、
   前記制御部は、前記回転検知部の出力に基づいて、前記操舵部のピッチ方向への角度変化が０でない状態で前記複数の主輪の回転が実質的に停止していることを判定したとき、前記駆動部による前記複数の主輪の駆動を停止することを特徴とする、請求項１に記載の手押し車。
3. 前記土台部の傾斜角の角度変化を検知する傾斜角検知部を備え、
   前記制御部は、前記傾斜角検知部の出力に基づいて、前記地面の斜度による重力トルクを補償するトルクを算出し、前記駆動部を制御することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の手押し車。
4. 前記連結部の前記操舵部側の端部は、前記複数の主輪の回転による移動方向における前記主輪及び前記補助輪よりも外側の空間であって、前記移動方向と反対方向の空間に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の手押し車。
5. 前記連結部の長さを調整する調整機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の手押し車。
6. 前記角度変化検知部は、前記連結部と前記操舵部との連結部に配置されたロータリエンコーダを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の手押し車。
7. 前記角度変化検知部は、ジャイロセンサ、傾斜角センサ、及び加速度センサのうちの少なくとも１つのセンサを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の手押し車。
8. 前記複数の主輪の回転数を検知する回転数検知部を備え、
   前記制御部は、前記複数の主輪のピッチ方向の回転数が所定の回転数より高くなったときに、前記駆動部による前記複数の主輪の駆動を停止することを特徴とする、請求項１に記載の手押し車。

Images