JP6319444B2 - 手押し車 - Google Patents

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Description

本発明は、ユーザの歩行を補助する手押し車に関するものである。
従来、高齢者、身障者等のユーザの歩行を補助する手押し車が知られている。例えば、特許文献1には、一対の車輪が本体部に設けられ、その一対の車輪を電動モータ等で回転させる歩行補助車が開示されている。ユーザは、この歩行補助車を進行方向へ動かすと、歩行補助車は一対の車輪を電動モータ等で回転させ、ユーザの歩行を補助する。
国際公開第2012/114597号
ところで、手押し車には車輪の回転をロックする機能が設けられていて、ユーザは手動でロック操作することが一般的であるが、手動でのロック操作は、ユーザが操作し忘れるといったおそれがある。そこで、ユーザが手押し車のグリップ部から手を離すと、自動で車輪がロックされるようにすることも考えられる。
しかしながら、手押し車のグリップ部から手を離すだけで車輪がロックされた場合、ユーザがグリップ部を握らず車体を動かしたいとき、例えば車体の向きを変える等の動作を行いたいとき、使い勝手が悪くなることがある。また、他の手段として一定時間経過後、ロックをする方法も考えられる。しかしこの場合、例えば、手を離して停車しているだけでロックされることになるためユーザの使い勝手を悪くなる。
そこで、本発明の目的は、使い勝手を悪くすることなく、安全に使用できる手押し車を提供することにある。
本発明の手押し車は、本体部と、前記本体部に設けられた車輪と、前記本体部に設けられ、ユーザにより把持される把持部と、ユーザが前記把持部を把持しているか否かを検知する把持検知部と、車体状態を検知する車体状態検知部と、前記車輪の回転を制御する車輪制御部と、を備え、前記車輪制御部は、前記把持検知部がユーザの把持を検知せず、かつ、前記車体状態検知部が所定の車体状態を検知した場合、前記車輪をロックする、又は、車体を減速させるために前記車輪の回転を抑制することを特徴とする。
この構成では、ユーザによって把持部が把持されていないだけで車輪をロック、又は回転を抑制するのではなく、車体状態も考慮して車輪をロック、又は回転を抑制する。なお、車輪の回転を抑制することで、移動する車体を減速させることができる。例えば、把持部が把持されておらず、車体が所定の値以上の速度で移動している場合に車輪をロック、又は回転を抑制する。これにより、ユーザが把持部から手を離した瞬間に車輪がロック、又は回転を抑制されることがない。このため、ユーザの意図に反して車輪がロック、又は回転を抑制されることを防止でき、また車輪ロック、又は回転の抑制をユーザが解除する手間を省ける。この結果、車輪をロック、又は回転を抑制する機能を有しつつ、使い勝手を悪くすることがない手押し車を実現できる。
本発明の手押し車では、前記所定の車体状態は車体の移動であり、前記車体状態検知部は、前記車体の移動を検知し、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が検知した前記車体の移動量が所定値を超える場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、ユーザが把持部から手を離し、手押し車が勝手に動き出した際に、車輪をロックする、又は車輪の回転を抑制する。これにより、手押し車が動き出して、事故が起こるおそれを未然に防止できる。
本発明の手押し車では、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が前記車体の移動を検知した場合、前記車輪の回転を抑制した後、前記車輪をロックすることが好ましい。
この構成では、車体を減速させてから、車輪をロックすることで、車輪を急にロックすることによって慣性による手押し車の転倒を防止でき、安全に手押し車を停止させることができる。
本発明の手押し車では、前記車体状態検知部は、車体の加速度を検出し、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が検出した加速度が所定の値以上の場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、車体が急に動き出したときに車輪をロックする、又は車輪の回転を抑制することで、事故を未然に防ぐことができる。
本発明の手押し車では、前記車体状態検知部は、車体速度を検出し、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が検出した速度が所定の値以上の場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
僅かに車体が移動しただけで車輪がロックされ、又は車輪の回転が抑制されると、ユーザはそれを解除する手間を要する。このため、車体が多少の移動ではなく、確実にある速度を超えて動いたときに車輪をロック、又は車輪の回転を抑制することで、ユーザの手間が省くことができ、使い勝手を悪くすることがない。
本発明の手押し車では、前記車体状態検知部は、車体移動距離を検出し、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が検出した移動距離が一定距離以上である場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
僅かに車体が移動しただけで車輪がロックされ、又は車輪の回転が抑制されると、ユーザはそれを解除する手間を要する。このため、車体が多少の移動ではなく、確実に一定距離以上動いたときに車輪をロック、又は車輪の回転を抑制することで、ユーザの手間が省くことができ、使い勝手を悪くすることがない。
本発明の手押し車は、一対の前記車輪を備え、前記車体状態検知部は、前記一対の車輪それぞれの回転量の差分を算出し、前記車輪制御部は、前記差分が閾値を超える場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、一対の車輪それぞれの回転量の差分から、車体がその場で旋回したか、前方又は後方に移動したのかを判定でき、前方又は後方に移動した場合に、車輪をロックし、又は車輪の回転を抑制する。回転量とは、車輪の回転速度、又は移動距離等である。これにより、手押し車の向きを変えるために、車体をその場で旋回させた場合に、車輪がロックされ、又は車輪の回転が抑制されて、ユーザの使い勝手が悪くなることを回避できる。
本発明の手押し車では、前記車体状態検知部は、車体の傾斜角を検出し、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が検出した傾斜角が一定角度以上である場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、手押し車が坂道に置かれている場合、車輪をロック、又は車輪の回転を抑制することで、手押し車が勝手に動き出し、事故が起こるおそれを未然に防ぐことができる。
本発明の手押し車では、前記車体状態検知部は、周囲の画像を撮像する撮像手段を有し、前記撮像手段が撮像した周囲の画像に基づいて、車体の周囲の状況を検知し、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が所定の車体の周囲の状況を検知した場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
例えば、手押し車が混雑した場所に置かれている場合、その手押し車が勝手に動き出したとき、事故が起こるおそれがある。このため、画像データから手押し車が混雑した場所に置かれていると判定した場合、車輪をロック、又は車輪の回転を抑制することで手押し車が急に動き出すことを防止でき、その結果、事故を未然に防ぐことができる。
本発明の手押し車では、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が異なるタイミングで前記撮像手段が撮像した周囲の画像が一定以上変化していることを検知した場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、画像データから手押し車が動いていること、又は、手押し車に接近する物体があることなどを判定し、車輪をロック、又は車輪の回転を抑制することで、手押し車が急に動き出して、事故が起こるおそれを未然に防ぐことができる。
本発明の手押し車では、前記車体状態検知部は、車体の振動を検知し、前記車輪制御部は、前記車体状態検知部が検知した振動の振動レベルが所定の値を超える場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、手押し車が大きく振動した場合、車輪をロック、又は車輪の回転を抑制することで、振動によって手押し車が急に動き出すことを防止できる。
本発明に係る手押し車は、荷台を備え、前記車体状態検知部は、前記荷台に載置された荷物を固定するベルトの装着の有無を検知するベルト装着検知部を有し、前記車輪制御部は、前記ベルト装着検知部が、ベルトが装着されていないことを検知した場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、ベルトが装着されていないために荷台から荷物が転落することを抑制することができる。
本発明に係る手押し車は、荷台を備え、前記車体状態検知部は、前記荷台に載置された荷物を固定するベルトの伸縮を検知するベルト伸縮検知部を有し、前記車輪制御部は、前記ベルト伸縮検知部が検出したベルトの伸縮の程度が所定の値を超える場合、前記車輪をロックする、又は前記車輪の回転を抑制することが好ましい。
この構成では、荷物を固定するベルトが緩んだ場合に車輪をロックすることで、移動中の荷物の転落を防止できる。
本発明に係る手押し車は、前記車輪制御部により前記車輪がロックされ、又は前記車輪の回転が抑制されたことを警告する警告部を備えることが好ましい。
この構成では、警告することで、車輪がロックされた状態、又は車輪の回転が抑制された状態でユーザが手押し車を動かそうとして転倒することを防止できる。
本発明によれば、ユーザによって把持部が把持されていないだけで車輪をロック、又は車輪の回転を抑制するのではなく、車体状態も考慮して車輪をロック、又は車輪の回転を抑制する。これにより、使い勝手を悪くすることなく、安全に使用できる手押し車を実現できる。
実施形態1に係る手押し車の外観斜視図 図1に示す手押し車の背面図 図1に示す手押し車の側面図 手押し車の把持部を拡大した図 手押し車の主輪を拡大した図 実施形態1に係る手押し車のハードウェア構成を示すブロック図 車輪減速条件を示す図 車輪ロック条件を示す図 手押し車の旋回について説明するための図 制御部が実行する処理のフローチャート 実施形態2に係る手押し車の外観斜視図 実施形態2に係る手押し車のハードウェア構成を示すブロック図 実施形態3に係る手押し車の外観斜視図 実施形態3に係る手押し車のハードウェア構成を示すブロック図
(実施形態1)
図1は、本実施形態に係る手押し車100の外観斜視図である。図2は、図1に示す手押し車100の背面図である。図3は、図1に示す手押し車100の側面図である。
本実施形態において手押し車100は、高齢者、身障者等のユーザの歩行を補助する歩行補助車である。その他、手押し車100は、例えばベビーカー又はショッピングカートとして利用される。
手押し車100は本体部110を備えている。本体部110は、略鉛直方向へ延伸した枠状の部材である。本体部110の下側端部には、一対の主輪112が回転自在に支持されている。本体部110の略中央部には、手押し車100の進行方向側に突出するように、補助支持部111が設けられていて、補助支持部111の端部には、それぞれ補助輪113が回転自在に支持されている。そのため、手押し車100では、一対の主輪112が後輪であり、一対の補助輪113が前輪である。また、各主輪112の直径は、補助輪113の直径より長い。
本体部110の上部は、手押し車100の進行方向とは反対側に僅かに傾斜しており、上側端部には円柱状の把持部114が設けられている。把持部114は、本発明の「把持部」である。
図4は、手押し車100の把持部114を拡大した図である。
把持部114は把持スイッチ21を備えている。把持スイッチ21は、本発明の「把持検知部」に相当する。把持スイッチ21は、円柱部材21Aと、円柱部材21Aの外周面に沿って設けられた半円筒形状のカバー21Bとを備えている。
カバー21Bは、円柱部材21Aとの間には空隙が設けられていて、ユーザがカバー21Bを把持すると、カバー21Bが円柱部材21Aに接触するようになっている。円柱部材21Aには、図示しないスイッチが設けられていて、ユーザがカバー21Bを把持し、カバー21Bが円柱部材21Aに接触すると、そのスイッチがオンするようになっている。例えば、円柱部材21A及びカバー21Bの接触部分に電極が設けられ、それら電極が接触すると、スイッチがオンする。また、ユーザがカバー21Bから手を離し、カバー21Bと円柱部材21Aとが隔離すると、スイッチがオフするようになっている。これにより、把持スイッチ21は、ユーザが把持部114を把持したかを検出する。
なお、把持スイッチ21の構造は特に限定されない。例えば、把持部114の一部にタッチセンサを設け、そのタッチセンサにより、ユーザによる把持部114の把持を検出するようにしてもよい。
把持部114には、車輪ロックを解除する解除スイッチ22が設けられている。後述するが、一対の主輪112は所定条件で回転がロックされる。解除スイッチ22は、その主輪112の回転ロックを解除する。
本体部110の略中央部には、支持板115が設けられている。ユーザは、例えば停止時に支持板115に腰をかけるために用いる。または、ユーザは支持板115に荷物を置くために用いる。支持板115には荷物を収納するためのカゴを設けていてもよい。支持板115には、傾斜角センサ23が取り付けられている。傾斜角センサ23は、鉛直方向に対する支持板115の傾斜角を検知する。支持板115の下方には制御ボックス20が設けられている。制御ボックス20は内部に、手押し車100の各部に駆動電圧を供給する電池及び制御用の基板等を内蔵している。制御ボックス20については後述する。傾斜角センサ23は、本発明の「車体状態検知部」に相当する。
なお、支持板115には、荷物等の搭載を検知する搭載センサ(不図示)が設けられていてもよい。搭載センサとしては、例えば、荷重センサ、又は赤外線センサ等が挙げられる。
図5は、手押し車100の主輪112を拡大した図である。図5は、一対の主輪112の一方のみを拡大した図である。一対の主輪112それぞれには、車輪ロック機構24と、電動減速機構25とが設けられている。車輪ロック機構24と、電動減速機構25とは、本発明に係る「車輪制御部」に相当する。
車輪ロック機構24は、主輪112が回転しないようにする。車輪ロック機構24は、例えば直線ソレノイドであり、オンオフされることで、ロッド24Aを伸縮させる。主輪112には、複数の穴112Hが設けられている。車輪ロック機構24がオンの場合、ロッド24Aは伸びて穴112Hに挿入され、その状態で維持される。これにより、車輪112はロックされる。車輪ロック機構24がオフの場合、ロッド24Aは縮み、穴112Hから抜けるようになっている。これにより、車輪112のロックは解除される。なお、車輪ロック機構24は、主輪112の回転軸に取り付けたドラムに、電磁石によりブレーキシューを押し付ける構造であってもよい。
電動減速機構25は、手押し車100が移動している場合、主輪112の回転を徐々に抑え、手押し車100を減速させる。例えば、電動減速機構25は、主輪112と共に回転する回転軸をパッド等により徐々に押さえつけ、主輪112の回転速度を低下させることで、手押し車100を減速させる。
なお、手押し車100が一対の主輪112を電動モータにより駆動する構成である場合、モータにより主輪112の回転軸を逆回転させることで、主輪112の回転を減速させるようにしてもよい。
補助支持部111における補助輪113近傍には、車体動作検出部26が設けられている。車体動作検出部26は、本発明の「車体状態検知部」に相当する。車体動作検出部26はカメラを有し、手押し車100周囲を撮像する。また、車体動作検出部26は加速度センサを有し、手押し車100が移動した際の加速度を検出する。さらに、車体動作検出部26は測距センサを有し、手押し車100前方に物体がある場合、その物体までの距離を検出する。
図6は、実施形態1に係る手押し車100のハードウェア構成を示すブロック図である。
手押し車100は、制御ボックス20、把持スイッチ21、解除スイッチ22、傾斜角センサ23、車輪ロック機構24、電動減速機構25、車体動作検出部26及び主輪用ロータリエンコーダ27を備えている。
制御ボックス20は、制御部20A、ROM20B及びRAM20Cを有している。制御部20Aは、手押し車100を統括的に制御する機能部であり、ROM20B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RAM20Cに展開することで種々の動作を実現する。
把持スイッチ21は、ユーザによる把持部114の把持を検知し、この検知によって得られた把持検知信号を制御部20Aへ出力する。
解除スイッチ22は、ユーザによるスイッチ操作を受け付けると、制御部20Aへ出力する。
傾斜角センサ23は、鉛直方向に対する支持板115の傾斜角を検知し、制御部20Aに出力する。
車輪ロック機構24は、制御部20Aから車輪をロックすべきとの制御信号が入力されると、主輪112をロックする。また、車輪ロック機構24は、制御部20Aからロック解除の制御信号が入力されると、主輪112のロックを解除する。
電動減速機構25は、制御部20Aから減速すべきとの制御信号が入力されると、主輪112の回転を減速させる。
車体動作検出部26は、カメラ261と加速度センサ262と測距センサ263とを有している。カメラ261は手押し車100の周囲を撮像し、画像データを制御部20Aへ出力する。加速度センサ262は手押し車100の加速度を検出し、制御部20Aへ出力する。測距センサ263は、手押し車100前方にある物体までの距離を検出し、制御部20Aへ出力する。
カメラ261は、加速度センサ262及び測距センサ263は、本発明の「車体状態検知部」に相当する。また、カメラ261は、本発明の「撮像手段」にも相当する。
主輪用ロータリエンコーダ27は、主輪112の回転角度を検知し、検知結果を制御部20Aに出力する。制御部20Aは、主輪用ロータリエンコーダ27から入力される主輪112の回転角度を微分し、主輪112の角速度を算出し、さらに、主輪112の速度を算出する。主輪用ロータリエンコーダ27は、本発明の「車体状態検知部」に相当する。
以上のように構成される手押し車100は、把持部114がユーザに把持されておらず、手押し車100の車体状態が所定の状態である場合、主輪112をロックし、移動できない状態となる。所定の状態とは、後に詳述するが、例えば、手押し車100がある所定の値以上の速度で移動している場合等である。これにより、坂道等、傾斜した場所で、ユーザが主輪112をロックし忘れた状態で、手押し車100から離れた場合、手押し車100が勝手に動き出して起こる事故を未然に防止できる。
また、手押し車100が移動している場合に、主輪112を急にロックすると、例えば、手押し車100に置いている荷物が放り出され、または、手押し車100が転倒するおそれがある。そこで、ある程度の速度で移動している場合には、手押し車100を減速させ、その後、主輪112をロックすることで、手押し車100を安全に停止させることができる。
以下に、車輪減速条件、及び車輪ロック条件について詳述する。
図7は、車輪減速条件を示す図である。
制御部20Aは、把持部114がユーザにより把持されておらず、かつ、以下の条件A又は条件Bを満たす場合、電動減速機構25へ制御信号を出力する。そして、電動減速機構25は、主輪112の回転を減速させる。
(条件A)
条件Aは、手押し車100が一定速度(例えば、8km/h)以上で移動している場合である。制御部20Aは、主輪用ロータリエンコーダ27から入力される主輪112の回転角度から主輪112の速度を算出し、又は、加速度センサ262から入力される加速度から主輪112の速度を算出する。制御部20Aは、その算出結果から、条件Aを満たすか否かを判定する。
(条件B)
条件Bは、手押し車100が一定加速度(例えば、2km/s)以上で移動している場合である。制御部20Aは、加速度センサ262から入力される加速度から、条件Bを満たすか否かを判定する。
条件A,Bでは、手押し車100はある程度の速度以上又は加速度以上で移動していることがわかる。このため、これらの条件下では、制御部20Aは、車輪をロックすることよりも優先して、主輪112の回転を減速させる。これにより、手押し車100をより安全に停止させることができる。
図8は、車輪ロック条件を示す図である。
制御部20Aは、把持部114がユーザにより把持されておらず、かつ、以下の条件1〜9の何れかを満たす場合、車輪ロック機構24へ制御信号を出力する。そして、車輪ロック機構24は主輪112をロックする。
条件1〜3は、手押し車100が一定以上の条件を満たして移動している場合である。
(条件1)
条件1は、手押し車100が一定距離(例えば、1m)移動した場合である。制御部20Aは、主輪用ロータリエンコーダ27から入力される主輪112の回転角度から移動距離を算出する。又は、制御部20Aは、加速度センサ262から入力される加速度から主輪112の速度を算出し、算出した速度と計測時間とから移動距離を算出する。制御部20Aは、この算出した移動距離から、条件1を満たすか否かを判定する。
ここで、ユーザは、手押し車100の向きを変更したい場合に、手押し車100をその場で旋回させる場合がある。この場合、主輪112は回転することがあり、このような場合に、主輪112をロックし、又は主輪112の回転を抑制すると、ユーザの使い勝手が悪くなる。このため、制御部20Aは、条件1の判定時に、一対の主輪112それぞれの回転速度を算出し、その算出結果から、手押し車100が一定距離以上移動していると判定した場合であっても、手押し車100がその場で旋回している場合には、条件1を満たすと判定しない。
図9は、手押し車100の旋回について説明するための図である。手押し車100をその場で旋回させる場合とは、例えば、図9(A)に示すように、一対の主輪112の一方が回転せず、他方のみが回転する場合、又は、図9(B)に示すように、一対の主輪112のそれぞれが反対方向に回転する場合である。図9(C)に示すように、一対の主輪112のそれぞれが同方向に回転する場合、手押し車100は、その場での旋回ではなく、進行方向に旋回しながら移動している。
制御部20Aは、主輪112それぞれの回転速度の差分が閾値を超えるか否かにより、手押し車100がその場での旋回であるか否かの判定を行う。具体的には、以下の通りである。閾値を「10」とし、図9(A)において、主輪112の一方の回転速度が「0」、他方が「15」である場合、15−0=15である。差分15>閾値10から、制御部20Aは、図9(A)の場合、手押し車100はその場で旋回していると判定し、条件1を満たすと判定しない。図9(B)において、主輪112の一方の回転速度が「−15」、他方が「15」である場合、15−(−15)=30である。差分30>閾値10から、制御部20Aは、図9(B)の場合、手押し車100はその場で旋回していると判定し、条件1を満たすと判定しない。図9(C)において、主輪112の一方の回転速度が「10」、他方が「15」である場合、15−10=5である。差分5<閾値10から、制御部20Aは、図9(C)の場合、手押し車100は、進行方向に旋回移動していると判定し、条件1を満たすと判定する。
なお、手押し車100が、その場で旋回しているか否かの判定は、一対の主輪112それぞれの移動距離から算出するようにしてもよい。
このように、制御部20Aは、手押し車100をその場で旋回させる場合には、手押し車100が移動していても、条件1から除外する。これにより、手押し車100の向きを変えたい場合に、主輪112がロックされ、又は、主輪112の回転が抑制されることで、ユーザの使い勝手が悪くなることを防止できる。
(条件2)
条件2は、手押し車100が一定速度(例えば、4km/h)以上で移動している場合である。制御部20Aは、主輪用ロータリエンコーダ27から入力される主輪112の回転角度から主輪112の速度を算出し、又は、加速度センサ262から入力される加速度から主輪112の速度を算出する。制御部20Aは、その算出結果から、条件2を満たすか否かを判定する。
(条件3)
条件3は、手押し車100が一定加速度(例えば、1km/s)以上で移動している場合である。制御部20Aは、加速度センサ262から入力される加速度から、条件3を満たすか否かを判定する。
条件1〜3では、手押し車100は移動状態にある。僅かに手押し車100が移動しただけで主輪112をロックすると、ユーザは車輪ロックの解除に手間がかかる。そこで、移動距離、移動速度又は加速度を検出して、確実に手押し車100が一定以上動いていると判定したときに主輪112をロックすることで、ユーザの手間を省くことができ、使い勝手が悪くならない。そして、主輪112をロックすることで、手押し車100が移動して事故が起こらないようにできる。
なお、条件2,3の場合に、図7で説明した条件A,Bも満たす場合には、制御部20Aは、電動減速機構25を優先して駆動する。
条件4〜7は、手押し車100の周囲の状態によって決められる条件である。
(条件4)
条件4は、手押し車100が一定角度(例えば、15deg)以上傾斜している場合である。制御部20Aは、傾斜角センサ23から入力される、鉛直方向に対する支持板115の傾斜角に基づいて、条件4を満たすか否かを判定する。この条件4により、手押し車100が坂道に置かれていることを検出でき、主輪112をロックすることで、手押し車が勝手に動き出して、事故が起こるおそれを未然に防ぐことができる。
(条件5)
条件5は、手押し車100の周囲を撮像した画像が変化している場合である。制御部20Aは、カメラ261から異なるタイミングで入力された画像データを比較し、変化があるか否かによって、条件5を満たすか否かを判定する。例えば、カメラ261は手押し車100の前方を異なるタイミングで撮像する。制御部20Aは、それら画像データが一致する場合には周囲を撮像した画像に変化なしとし、画像データが不一致である場合には、周囲を撮像した画像が変化していると判定する。なお、周囲を撮像した画像が変化している場合、手押し車100は、例えば進行方向又はその逆方向に移動している状態である。
ここで、比較する画像データが完全一致している場合だけでなく、多少の誤差を含む場合であっても、制御部20Aは、比較する画像データは一致していると判定する。また、カメラ261は、手押し車100の前方でなく、手押し車100の側面方向を撮像してもよい。
また、例えば、制御部20Aは、画像の時間ごとの差分をとることで人、自転車等の周囲物体の動き、または建物の壁、道路の段差、置かれている荷物との距離を計算する。そして、制御部20Aは、危険な状態であるか否かを判断することによって、条件5を満たすか否かを判定する。
(条件6)
条件6は、手押し車100への接近物がある場合である。制御部20Aは、カメラ261から異なるタイミングで入力された画像データを比較し、変化があるか否かによって、条件6を満たすか否かを判定する。また、制御部20Aは、測距センサ263が検出した手押し車100前方にある物体までの距離が、時間経過に従い近くなっているかによって、条件6を満たすか否かを判定する。
(条件7)
条件7は、手押し車100の周囲の環境、例えば手押し車100の周囲に物が多い場合である。例えば、カメラ261は、手押し車100の前方又は周囲を撮像し、画像データを制御部20Aへ出力する。制御部20Aは、その画像データから手押し車100の前方又は周囲に物体があるか否かにより、条件7を満たすかを判定する。この条件7により、例えば、手押し車100が混雑した場所に置かれていることを検出でき、手押し車100が勝手に動き出して、事故が起こるおそれを未然に防止できる。
(条件8)
条件8は、手押し車100の旋回半径が一定値(例えば、一対の主輪112間の半分の長さ)以下である場合である。制御部20Aは、例えば、主輪用ロータリエンコーダ27から入力される主輪112の回転角度から、一対の主輪112それぞれの移動距離を算出し、それらの差分から旋回半径を算出する。制御部20Aは、算出した旋回半径が一定値より小さいか否かにより、条件8を満たすか否かを判定する。旋回半径が小さい場合、手押し車100はバランスを崩しやすい。このため、この条件8により、例えば、手押し車100のバランスが崩れて、ユーザの予想に反する動きにより、事故が発生するおそれを未然に防ぐことができる。
(条件9)
条件9は、手押し車100の重量に基づいて、車体全体の重心位置が変化した場合である。車体全体の重心位置とは、手押し車100の自重、および、支持板115にかかる重量にかかる重量を合計した重量に対する重心位置とする。重心位置は、例えば、印加される圧力によって電気抵抗値が変化する歪ゲージからなる複数のセンサを用いて、歪ゲージの電気抵抗値を求めることにより、各センサに印加される圧力値を検出することで算出される。制御部20Aは、重心位置が一定以上変化したか否かにより、条件9を満たすかを判定する。この条件9により、手押し車100のバランスが崩れて、意図せず動き出して事故が発生するおそれを未然に防ぐことができる。
条件4〜9では、手押し車100は停止状態にあるが、手押し車100が移動する可能性がある、又は、手押し車100が移動すれば他の物体に接触し、事故につながる危険性がある場合である。このため、制御部20Aは、条件4〜9の何れかを満たす場合には車輪をロックする。これにより、手押し車100が勝手に移動して、事故が起こるおそれを防止できる。
なお、各条件1〜9の判定時に用いる閾値は、適宜変更可能である。例えば、支持板115に荷物が搭載されていない場合、荷物が搭載されている場合と比べると、安全性の確保が求められずに、手押し車100の操作性の方が優先されることが多い。このため、荷重センサにより、支持板115に荷物等が搭載されている場合と、搭載されていない場合とで、閾値を変更するようにしてもよい。より詳しくは、荷物の重さが重くなるに従って、一旦手押し車100が動き出してしまったときにロックする際の負荷は大きい。そこで、荷物の重さが重くなるに従って閾値を小さくすることによって、各条件1〜9を満たす確率が高くなり、主輪112がロックされ易くなる。その結果、手押し車100をより安全に使用することができる。
図10は、制御部20Aが実行する処理のフローチャートである。
制御部20Aは、例えば、手押し車100の電源スイッチがオンされることで、図10に示す処理を実行する。制御部20Aは、各部の駆動に必要な初期処理を行う(S1)。次に、制御部20Aは、例えば、車輪ロック機構24が駆動しているか否かを検出し、主輪112がロックされているか否かを判定する(S2)。
主輪112がロックされていない場合(S2:NO)、制御部20AはS5の処理を実行する。主輪112がロックされている場合(S2:YES)、制御部20Aは、解除スイッチ22がオンされ、主輪112のロックを解除するか否かを判定する(S3)。解除スイッチ22がオンされず、ロックを解除しない場合(S3:NO)、制御部20Aは、解除スイッチ22がオンされるまで待機する。解除スイッチ22がオンされ、ロック解除する場合(S3:YES)、制御部20Aは、車輪ロック機構24を駆動し、主輪112のロックを解除する(S4)。
なお、主輪112のロック解除は機械的な構造で行ってもよい。この場合、S2〜S4の処理は不要である。
次に、制御部20Aは、ユーザによる把持部114の把持の有無を検知する把持スイッチ21がオンされたか否かを判定する(S5)。把持スイッチ21がオンされていない場合(S5:NO)、すなわち、把持部114がユーザにより把持されていない場合、制御部20Aは、図7で説明した条件A又は条件Bを満たすか否かを判定する(S6)。
条件A又は条件Bを満たす場合(S6:YES)、手押し車100はある程度以上の速度で移動している状態であり、制御部20Aは、電動減速機構25を駆動して、移動している手押し車100の減速処理を行う(S7)。その後、制御部20Aは、車輪ロック機構24を駆動して主輪112をロック(S8)し、手押し車100が移動しないようにする。
手押し車100が、所定速度又は所定加速度で移動している場合、主輪112を急にロックすると、例えば、手押し車100に置いている荷物が放り出されたり、手押し車100が転倒したりするおそれがある。そこで、ある程度移動している場合には、手押し車100を減速させることで、手押し車100を安全に停止させることができる。
条件A又は条件Bを満たさない場合(S6:NO)、制御部20Aは、図8で説明した条件1〜9の何れかを満たすかを判定する(S9)。条件1〜9の何れかを満たす場合(S9:YES)、制御部20Aは、車輪ロック機構24を駆動して主輪112をロック(S8)し、手押し車100が移動しないようにする。条件1〜9の何れかを満たさない場合(S9:NO)、制御部20Aは、S10の処理を実行する。
S10では、制御部20Aは、例えば手押し車100の電源スイッチがオフされることで、本処理を終了するか否かを判定する(S10)。終了する場合(S10:YES)、制御部20Aは本処理を終了する。終了しない場合(S10:NO)、制御部20Aは、S2の処理を実行する。
なお、制御部20Aは、条件A,Bの何れか一方が満たされた場合に、主輪112の回転を減速させるようにしてもよいし、条件A,Bの両方が満たされた場合に主輪112の回転を減速させるようにしてもよい。また、制御部20Aは、条件1〜7の何れか一つが満たされた場合に、主輪112をロックしてもよいし、条件1〜7の何れか二つ、又はそれ以上の条件が満たされた場合に主輪112をロックしてもよい。
以上のように、手押し車100は、把持部114がユーザに把持されておらず、手押し車100の車体状態が所定の状態である場合、主輪112をロックする。これにより、ユーザが主輪112をロックし忘れた状態で手押し車100から離れている間に、外部からの手押し車100への接触により手押し車100が勝手に動き出した場合、主輪112をロックすることで、事故を未然に防ぐことができる。また、坂道等、傾斜した場所で、ユーザが主輪112をロックし忘れた状態で手押し車100から離れた場合、手押し車100が勝手に動き出し、事故を未然に防ぐことができる。さらに、手押し車100が移動している場合に、手押し車100を減速させた後、主輪112をロックすることで、手押し車100を安全に停止させることができる。
なお、本実施形態では、手押し車100は、条件A,B、及び条件1〜9の何れの場合でも、主輪112をロックしているが、例えば、手押し車100が移動状態である条件A,B、条件1〜3の場合には、主輪112をロックせず、主輪112の回転の抑制のみを行うようにしてもよい。この場合、移動している手押し車100を減速させることができるため、ユーザは、容易に手押し車100を捕まえることができる。
また、手押し車100は、カメラ261、加速度センサ262及び測距センサ263等を備えた構成としているが、これらすべてを備えていなくてもよい。例えば、手押し車100は、加速度センサ262を備えず、主輪用ロータリエンコーダ27によって移動速度を検出して、手押し車100が一定以上動いていると判定してもよい。また、カメラ261等以外のものであって、手押し車100の移動を検出できる手段、手押し車100の周囲の環境を検出できる手段を備え、これらを用いて、主輪112をロックし、又は、主輪112の回転を減速させる制御を行ってもよい。
また、主輪112をロックする場合、主輪112を逆回転させた後にロックするようにしてもよい。この場合、例えば、下り坂で進行方向に崖又は凹みがある場合など、急ブレーキによるわずかな前進も許されない状況において、主輪112を逆回転させることで、効果的に主輪112をロックできる。さらに、主輪112をロックする方法として、主輪112を瞬時にロック(急ブレーキ)する、主輪112の回転を徐々に抑えてロックする、主輪112を逆回転させた後にロックする方法等があるが、どの方法で主輪112をロックするかは、ユーザが選択してもよいし、カメラなどの撮像手段を使って周囲環境に応じて自動的に選択するようにしてもよい。
さらに、制御部20Aは、システムが正常に動作しているかどうかを監視するウォッチドッグ機能を有していてもよい。詳しくは、制御部20Aで実行しているプログラムは、一定時間ごとに正常に稼働していることをウォッチドッグに通知する。そして、異常が生じ、ウォッチドッグへの通知が一定行われない場合、ウォッチドッグによって予め決められた異常時の処理、例えば、主輪112のロック処理を実行する。これにより、制御部20Aの異常時による手押し車100の暴走を未然に防ぐことができる。
(実施形態2)
実施形態2の手押し車は、一対の主輪を電動モータで駆動、制御して倒立振子制御を行う移動体である。
図11は、実施形態2に係る手押し車200の外観斜視図である。
手押し車200は、本体部201と、一対の主輪202と、支持部203と、不図示の阻止部と、傾斜角センサ23と、ジャイロセンサと、着座板51と、を備えている。
本体部201は、鉛直方向(図11に示すZ,−Z方向)に長く、奥行き方向(図11に示すY,−Y方向)に短い枠状の部材である。本体部201は内部に、手押し車200の各部に駆動電圧を供給する電池及び制御用の基板等を内蔵している。
本体部201の鉛直下方向(図11に示す−Z方向)の一端部は、一対の主輪202の回転軸に対してピッチ方向に回転可能に支持されている。
支持部203は、手押し車200の進行方向(図11に示すY方向)に対して、水平な地面と平行に延びる板状の部材である。支持部203は、一対の主輪202の回転軸に対してピッチ方向に回転可能に支持されている。
一対の主輪202は、同じ軸に取り付けられ、同期して回転する。ただし、2つの主輪202は、それぞれ個別に駆動させ、回転させることも可能である。
本体部201の主輪202とは逆側の他端部には円柱状の把持部204が設けられている。把持部204には、ユーザが把持部204を把持したかを検出するスイッチが設けられている。本体部201のうち、把持部204に近い位置には手動ブレーキ205が取り付けられている。
ユーザは、把持部204を握ること、あるいは前腕等を把持部204に載せ、把持部204と前腕等の摩擦により、手押し車200を手押し車として使用する。
本体部201には、ジャイロセンサが設けられている。支持部203の上面には傾斜角センサ23が設けられている。ジャイロセンサの詳細については後述する。
また、阻止部は、本体部201と支持部203との接続部分に設けられている。阻止部はストッパであり、本体部201と支持部203との成す角度が一定未満になることを物理的に阻止する。
次に、手押し車200の構成および基本動作について説明する。
図12は、実施形態2に係る手押し車200のハードウェア構成を示すブロック図である。図12に示すように、手押し車200は、傾斜角センサ23、制御部211、ROM212、RAM213、ジャイロセンサ214、本体部駆動部215、主輪駆動部216及び手動ブレーキ205を備えている。
制御部211は手押し車200を統括的に制御する機能部であり、ROM212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RAM213に展開することで種々の動作を実現する。
本体部駆動部215は、本体部201と支持部203との接続部分に設けられたモータを駆動することにより、本体部201をピッチ方向へ回転させる。
傾斜角センサ23は、鉛直方向に対する支持部203の傾斜角を検知し、制御部211に出力する。制御部211は、傾斜角センサ23の検知結果に基づいて、手押し車200が存在する地面の、鉛直方向に対する傾斜角を推定する。
ジャイロセンサ214は、本体部201のピッチ方向の角速度を検知し、制御部211に出力する。
基本動作として、制御部211は、ジャイロセンサ214の検知結果に基づいて、本体部201のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知し、本体部201の角度変化がゼロとなるように、かつ本体部201の鉛直方向に対する角度が目標角度(例えば0又は0に近い値)となるように、主輪駆動部216を制御する。
主輪駆動部216は、主輪202に取り付けられた軸を回転させるモータを駆動する機能部であり、制御部211の制御に従って主輪202を回転させる。主輪駆動部216は、支持部203の底面に設けられており、一対の主輪202を駆動する。
このようにして、手押し車200は、基本動作として、倒立振子制御を行い、本体部201の姿勢をほぼ一定に保つように制御する。手押し車200は、ユーザが把持部204を握って手押し車200を押した場合でもほぼ一定の姿勢を保つため、当該手押し車200を使い勝手よく使用することができる。
手押し車200は、倒立振子制御を常に行うことにより、主輪202だけが接地された状態であっても転倒する可能性は低い。
また、手押し車200は、実施形態1と同じ、車輪ロック機構24、電動減速機構25、車体動作検出部26、主輪用ロータリエンコーダ27を備えている。そして、実施形態1で説明したように、手押し車200は、把持部204がユーザに把持されておらず、手押し車200の車体状態が所定の状態である場合、主輪202をロックする。これにより、坂道等、傾斜した場所で、ユーザが主輪202をロックし忘れた状態で、手押し車200から離れた場合、手押し車200が勝手に動き出し、事故を未然に防ぐことができる。また、手押し車200が移動している場合に、手押し車200を減速させた後、主輪202をロックすることで、手押し車200を安全に停止させることができる。
なお、本実施形態の手押し車200は、実施形態1と同じで、カメラ261、加速度センサ262及び測距センサ263等を備えた構成としているが、これらすべてを備えていなくてもよい。例えば、手押し車200は、加速度センサ262を備えず、主輪用ロータリエンコーダ27によって得られた角速度の値をもとに移動速度を検出して、手押し車200が一定以上動いていると判定してもよい。また、カメラ261等以外のものであって、手押し車200の移動を検出できる手段、手押し車200の周囲の環境を検出できる手段を備え、これらを用いて、主輪202をロックし、又は、主輪202の回転を減速させる制御を行ってもよい。
その他、本実施形態は、実施形態1で説明した内容及び変形例を適宜適用可能である。
(実施形態3)
実施形態3の手押し車は、一対の主輪を電動モータで駆動、制御して倒立振子制御を行う移動体である。
図13は、実施形態3に係る手押し車300の外観斜視図である。図14は、実施形態3に係る手押し車300のハードウェア構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る手押し車300は、実施形態1に係る手押し車100の構成に加え、ベルト装着部28、伸縮検出センサ29、振動センサ30及び警告ランプ31を備えている。
ベルト装着部28は、支持板115に載置された荷物35Aが動かないようにするベルト35を着脱可能に固定する。ベルト35は、例えば、一端が支持板115に直接固定され、他端がベルト装着部28に固定される。ベルト装着部28は、ベルト35が装着されることでオンされるスイッチ、又は、近接センサ等によって、ベルト35の装着の有無を検知する。ベルト装着部28は、本発明に係る「ベルト装着検知部」に相当する。また、支持板115は、本発明に係る「荷台」に相当する。
ベルト装着部28がベルト35の装着の有無を検知することで、車輪ロック機構24は、主輪112をロックする。例えば、ベルト35が装着された状態から取り外された場合、車輪ロック機構24は、主輪112をロックする。これにより、例えば、荷物35Aを固定するためのベルト35を付け忘れた場合に荷物35Aが滑り落ちてしまうことを抑制できる。また、例えば、支持板115に荷物35Aが載置されたことを検知するセンサを設け、支持板115に荷物35Aが載置されている場合にベルト35が装着されていないとき、車輪ロック機構24は主輪112をロックする。これにより、荷物35Aを固定し忘れて荷物35Aが滑り落ちてしまうことを抑制できる。
伸縮検出センサ29は、ベルト35の伸縮を検出する。伸縮検出センサ29は、例えば、ベルト35が荷物35Aを固定した状態を基準としたベルト35の伸縮を検知する。伸縮検出センサ29は、ベルト35に圧電フィルム又は歪センサを設けて、ベルト35の伸縮を検出してもよい。また、例えば、ベルト35がベルトリールによって巻き回されて収納されている場合、伸縮検出センサ29は、ベルトリールの回転を検出することで、ベルト35の伸縮を検出してもよい。
伸縮検出センサ29によるベルト35の伸縮検知の結果、ベルト35による締め付けが緩まったと判定された場合、車輪ロック機構24は主輪112をロックする。これにより、荷物35Aが転落してしまうことを事前に防止できる。
なお、伸縮検出センサ29によるベルト35の伸縮検知の結果に伴う主輪112をロックするタイミングは、特に限定されない。例えば、手押し車300の走行中にベルト35による締め付けが緩まったと判定された場合、減速させた後に主輪112をロックするようにしてもよいし、停止中にベルト35による締め付けが緩まったと判定された場合、主輪112をロックするようにしてもよい。
振動センサ30は、手押し車300の車体の振動を検知する。振動センサ30は、図13では、不図示であるが、例えば、支持板115内に設けられている。振動センサ30は、本発明に係る「車体状態検知部」に相当する。なお、車体の振動の検知は、加速度センサ262、トルクセンサ等で行ってもよい。
振動センサ30が所定の値を超える車体の振動を検知した場合、車輪ロック機構24は主輪112をロックする。例えば、手押し車300が移動中に大きく振動した場合、支持板115に載置された荷物35Aが支持板115から転落するおそれがある。このため、振動が大きいときに主輪112をロックすることで、荷物35Aの転落等を防止できる。また、手押し車300が乗り物(バス、電車等)に乗っている場合、手押し車300が勝手に動き出してしまうおそれがある。このため、振動を検知したときに主輪112をロックすることで、手押し車300が動き出すことを防止できる。
警告ランプ31は、把持部114に設けられて、光を点滅又は点灯させて、主輪112がロックされたことを警告する。主輪112のロックを警告することで、主輪112がロックされた状態でユーザが手押し車300を動かそうとして、ユーザが転倒するおそれを未然に防止できる。警告ランプ31は、本発明に係る「警告部」に相当する。なお、音又は振動等により主輪112がロックされたことを警告するようにしてもよい。
以上のように、手押し車300は、車体の振動が大きい場合、荷物35Aを固定するベルト35が装着されていない場合、又は、装着したベルト35が緩まったり外れたりした場合に、主輪112をロックする。これにより、手押し車300が勝手に動き出したり、荷物35Aが支持板115から転落したりするおそれを防止できる。
なお、本実施形態では、手押し車300は荷物35Aを運ぶものとして説明したが、この荷物35Aは無生物に限定されず、生物であってもよい。すなわち、手押し車300は例えば乳幼児を乗せる乳母車であってもよい。この場合、支持板115は椅子、荷物35Aは乳幼児である。手押し車300が乳母車である場合、乳幼児は乗っている間、動くことがあるため、乳幼児が動くことにより手押し車300が動き出したり、乳幼児が椅子(支持板115)から転落したりするおそれを防止することができる。
その他、本実施形態は、実施形態1,2で説明した内容及び変形例を適宜適用可能である。
20…制御ボックス
20A…制御部
20B…ROM
20C…RAM
21…把持スイッチ(把持検知部)
21A…円柱部材
21B…カバー
22…解除スイッチ
23…傾斜角センサ(車体状態検知部)
24…車輪ロック機構(車輪制御部)
25…電動減速機構(車輪制御部)
26…車体動作検出部(車体状態検知部)
27…主輪用ロータリエンコーダ(車体状態検知部)
28…ベルト装着部(ベルト装着検知部)
29…伸縮検出センサ(ベルト伸縮検知部)
30…振動センサ(車体状態検知部)
31…警告ランプ(警告部)
35…ベルト
35A…荷物
51…着座板
100,200…手押し車
110…本体部
111…補助支持部
112…主輪
113…補助輪
114…把持部
115…支持板(荷台)
201…本体部
202…主輪
203…支持部
204…グリップ部(把持部)
205…手動ブレーキ
211…制御部
212…ROM
213…RAM
214…ジャイロセンサ
215…本体部駆動部
216…主輪駆動部
261…カメラ
262…加速度センサ
263…測距センサ

Claims (8)

  1. 本体部と、
    前記本体部に設けられた車輪と、
    前記本体部に設けられ、ユーザにより把持される把持部と、
    ユーザが前記把持部を把持しているか否かを検知する把持検知部と、
    車体状態を検知する車体状態検知部と、
    前記車輪の回転を制御する車輪制御部と、
    を備え、
    前記車体状態検知部は、車体の速度を検出する車体速度検出部、又は、車体の加速度を検出する車体加速度検知部のいずれか一方、または両方を有し、
    前記車体状態検知部は、所定の車体異常状態を検出する車体異常状態検知部をさらに有し、
    前記車輪制御部は、
    前記把持検知部がユーザの把持を検知せず、かつ、前記車体状態検知部が車体の速度、又は、車体の加速度が所定の値未満であり、かつ、前記車体異常状態検知部が前記所定の車体異常状態を検知した場合、前記車輪をロックする、
    手押し車。
  2. 一対の前記車輪を備え、
    前記車体状態検知部は、一対の車輪それぞれの回転量を検出し、
    前記所定の車体異常状態は、
    前記一対の車輪それぞれの回転量の差分が閾値を超えず、かつ車体の移動距離が所定の距離以上である、
    請求項1に記載の手押し車。
  3. 前記車体異常状態検知部は、車体の傾斜角を検出し、
    前記所定の車体異常状態は、
    前記車体異常状態検知部が検出した傾斜角が一定角度以上である場合である、
    請求項1に記載の手押し車。
  4. 前記車体異常状態検知部は、
    周囲の画像を撮像する撮像手段を有し、
    前記撮像手段が撮像した周囲の画像に基づいて、車体の周囲の状況を検知し、
    前記所定の車体異常状態は、
    前記車体異常状態検知部が所定の車体の周囲の状況を検知した場合である、
    請求項1に記載の手押し車。
  5. 前記所定の車体の周囲の状況は、
    前記車体異常状態検知部が異なるタイミングで前記撮像手段が撮像した周囲の画像が一定以上変化していることを検知した場合である、
    請求項4に記載の手押し車。
  6. 前記車体異常状態検知部は、車体の振動を検知し、
    前記所定の車体異常状態は、
    前記車体異常状態検知部が検知した振動の振動レベルが所定の値を超える場合である、
    請求項1に記載の手押し車。
  7. 荷台を備え、
    前記車体異常状態検知部は、
    前記荷台に載置された荷物を固定するベルトの装着の有無を検知するベルト装着検知部を有し、
    前記所定の車体異常状態は、
    前記ベルト装着検知部が、ベルトが装着されていないことを検知した場合である、
    請求項1に記載の手押し車。
  8. 荷台を備え、
    前記車体異常状態検知部は、
    前記荷台に載置された荷物を固定するベルトの伸縮を検知するベルト伸縮検知部を有し、
    前記所定の車体異常状態は、
    前記ベルト伸縮検知部が検出したベルトの伸縮の程度が所定の値を超える場合である、
    請求項1に記載の手押し車。
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