JP6964007B2 - 歩行誘導装置 - Google Patents

Description

本発明は、歩行誘導装置に関する。

従来から、下記特許文献１に示されるような歩行誘導装置が知られている。この歩行誘導装置では、フレームの下端部に回転軸を介して車輪が連結され、フレームの上端部に使用者が把持するグリップが連結されている。
そして、使用者がグリップを把持しながら歩行することで、歩行誘導装置により使用者の歩行を誘導することができる。また、車輪がフレームに対して回転軸回りに回動することで、使用者の進路に合わせてフレームに対する車輪の向きを変更することができる。

特開２０１４−２３６９０３号公報

しかしながら、前記従来の歩行誘導装置では、フレームの下端部に連結された回転軸回りに、車輪が、フレームに対して回動可能とされている。このため、車輪が接地する地面からの粉塵が回転軸に進入しやすく、長期間の使用において、フレームに対する車輪の向きを円滑に変更できなくなるおそれがあった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、長期間の使用においても、車輪の向きを円滑に変更することができる歩行誘導装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る歩行誘導装置は、一方向に延びる中心軸を有し、かつ前記中心軸に沿って長く形成されたフレームと、前記フレームの一方側の端部に連結されたフォークと、前記フォークに回転自在に支持された車輪と、前記フレームの他方側の端部に支持され、前記フレームに対して、前記中心軸回りに回動可能とされたハンドルと、前記フレームに設けられ、前記ハンドルを回動させる操舵機構と、前記フレームに設けられ、進行方向前方の障害物を検出する障害物検出センサと、前記フレームに設けられ、前記障害物検出センサによる検出結果に基づいて、前記操舵機構を制御する制御部と、を備え、前記操舵機構は、前記ハンドルを回動させるモータと、前記モータに電力を供給する内部電源と、を備え、前記モータおよび前記内部電源は、前記フレームにおける使用者側に、前記一方向に沿って直線状に並べられて配置されていることを特徴とする。

このように、上記構成では、フレームに設けられた操舵機構が、フレームの他方側の端部に支持されたハンドルを、フレームに対して中心軸Ｏ１回りに回動させる。すなわち、ハンドルとフレームとが相対回転することで、フレームの一方側の端部に支持された車輪の、ハンドルに対する向きが変更される。

したがって、例えばフレームの中心軸が延びる一方向を上下方向に沿って配置して、この歩行誘導装置を使用した場合には、車輪の向きを変更させる際にフレームに対して回動する部分を、地面から離間して配置することが可能になる。
これにより、フレームに対して回動する部分に地面からの粉塵が進入するのを抑制することができ、長期間の使用においても、車輪の向きを円滑に変更することができる。
また、モータおよび内部電源が、フレームにおける使用者側に配置されている。このため、例えばフレームの一方側の端部に位置する車輪を、ハンドルよりも進行方向前方に位置する姿勢で、この歩行誘導装置を使用した場合には、フレームの下側に、モータおよび内部電源を配置することが可能になる。
これにより、フレーム、モータ、および内部電源の重心を下げることができ、安定した状態にすることができる。
さらに、モータおよび内部電源が、フレームの中心軸が延びる一方向に沿って直線状に並べられて配置されている。このため、モータおよび内部電源が、フレームに対して一方向と交差する方向にかさばるのを抑制し、歩行誘導装置をコンパクトな構成とすることができる。

また、前記歩行誘導装置は、前記車輪に設けられ、前記車輪を制動するブレーキ機構を備え、前記制御部は、前記障害物検出センサによる検出結果に基づいて、前記ブレーキ機構を制御してもよい。

この場合には、歩行誘導装置がブレーキ機構を備え、制御部が、障害物検出センサによる検出結果に基づいて、ブレーキ機構を制御する。これにより、ブレーキ機構が車輪を制動することで、使用者の安全性を向上することができる。

また、前記歩行誘導装置における前記障害物検出センサは、前記フレームに固定された支持ブロックと、前記支持ブロックに支持されるとともに、地面までの距離を測る２つの画像センサと、を備え、前記２つの画像センサは、進行方向に間隔をあけて配置されてもよい。

この場合には、支持ブロックにより支持された２つの画像センサが、進行方向に間隔をあけて配置されている。このため、例えばフレームの中心軸が延びる一方向を上下方向に対して傾斜して配置して、この歩行誘導装置を使用した場合には、２つの画像センサが上下方向に間隔をあけて配置されることとなる。

ここで、２つの画像センサを上下方向に間隔をあけて配置すると、上下方向にずれた２枚の画像を得ることができ、横方向に延びる被検出物までの距離が異なることを認識することができる。
これにより、２つの画像センサにより、使用者の前方に位置する横方向に延びる構造物を精度よく検出することができる。したがって、段差や壁や柵等といった、使用者の歩行を顕著に妨げる障害物を精度よく検出することで、使用者の安全性をより一層効果的に向上することができる。

また、前記歩行誘導装置は、前記内部電源から前記ハンドルに向けて延びるとともに、前記ハンドル側の端部が自由端とされた棒状の操舵量提示部を備え、前記操舵量提示部における前記ハンドル側の端部は、前記ハンドルに近接する位置まで延びてもよい。

この場合には、例えば使用者が前方に注意を払っていることで、車輪の向きを視認できない状態であっても、操舵量提示部を、ハンドルの回動に合わせて使用者の手に接触させやすくすることが可能になる。
これにより、使用者が、操舵量提示部が手に対して接触する方向から、ハンドルに対して車輪の向きが変更したことを確実に把握することができる。

また、前記歩行誘導装置における前記車輪の回転軸は、前記中心軸に対して、進行方向前方側に位置してもよい。
この場合には、フレームの中心軸が車輪の回転軸からずれているので、車輪の回転軸回りにフレームを回動させた際に、フレームが前後方向に大きく回動するのを抑えることができ、歩行誘導装置の操作性を向上することができる。

本発明によれば、長期間の使用においても、車輪の向きを円滑に変更することができる。

本発明の一実施形態に係る歩行誘導装置の側面図である。 図１に示す歩行誘導装置のハンドル周辺の拡大図である。 図１に示す歩行誘導装置の車輪周辺の拡大図であって、フォークを仮想線で示した図である。 図１に示す歩行誘導装置において、ハンドルが回動した状態を示す図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る歩行誘導装置１について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る歩行誘導装置１は、例えば盲目者等の歩行に際して支援が必要な使用者が使用することで、使用者の歩行を誘導する。以下の説明において、使用者の進行方向前方を単に前方といい、進行方向後方を単に後方という。また、使用者が立位した状態における上下方向を単に上下方向という。

歩行誘導装置１は、一方向Ｘに延びる中心軸Ｏ１を有し、かつ前記中心軸Ｏ１に沿って長く形成されたフレーム１０と、フレーム１０の一方側の端部に、回転自在に支持された車輪２０と、フレーム１０の他方側の端部に支持され、フレーム１０に対して、中心軸Ｏ１回りに回動可能とされたハンドル３０と、を備えている。

フレーム１０は、例えば金属パイプ等により形成されている。車輪２０の回転軸Ｏ２は、フレーム１０の中心軸Ｏ１に対して前方側にずれた位置に配置されている。車輪２０の回転軸Ｏ２は、フレーム１０の中心軸Ｏ１と直交する向きに延びている。
フレーム１０の一方側の端部にはフォーク１１が連結されている。フォーク１１は、表裏面が車輪２０の回転軸Ｏ２に沿う方向を向く支持板１１Ａを備えている。支持板１１Ａは、車輪２０の回転軸Ｏ２に沿う方向に間隔をあけて一対配置されている。一対の支持板１１Ａ同士の間に車輪２０が配置されている。

車輪２０の回転軸Ｏ２は、一対の支持板１１Ａ同士の間に挟まれながら、回転自在に支持されている。これにより、車輪２０がフレーム１０に回転自在に支持されている。
フォーク１１には、車輪２０の回転数を検出する回転数センサ（図示せず）が設けられている。
一方の支持板１１Ａの表裏面のうち、車輪２０側を向く裏面には、直交方向に向けて突出する支持軸１１Ｂが形成されている。支持軸１１Ｂの先端と、車輪２０と、の間には隙間が設けられている。

ハンドル３０は、例えば金属パイプに対する曲げ加工等により形成されている。フレーム１０およびハンドル３０の外径は互いに同等となっている。
ハンドル３０は、側面視でＬ字状をなしている。ハンドル３０は、一方向Ｘに延びるステム３１と、ステム３１の端部から、フレーム１０の中心軸Ｏ１に対して車輪２０と反対側に延びるグリップ３２と、を備えている。グリップ３２はステム３１に対して直角に延びている。
グリップ３２は、使用者が歩行に際して把持する部分である。すなわち、中心軸Ｏ１に対してグリップ３２側が、使用者側となる。

図２に示すように、ステム３１のうち、グリップ３２部と反対側の端部は、フレーム１０の内側に挿通されている。ステム３１は、フレーム１０に対して中心軸Ｏ１回りに回動可能に支持されている。
ステム３１の外周面のうち、フレーム１０と一方向Ｘに連なる部分には、第１ギア３１Ａが設けられている。第１ギア３１Ａは、ステム３１の外周面に直接形成してもよいし、ステム３１の外周面に筒状のギア部材を外嵌してもよい。

フレーム１０には、ハンドル３０を回動させる操舵機構４０が設けられている。操舵機構４０は、ハンドル３０を回転させるモータ４１と、モータ４１に電力を供給する内部電源４２と、を備えている。
モータ４１および内部電源４２は、フレーム１０における使用者側に、一方向Ｘに沿って直線状に並べられて配置されている。

モータ４１は、フレーム１０の一方側の端部における外周面のうち、中心軸Ｏ１に対して使用者側に位置する部分に固定されている。モータ４１は、シャフト４１Ａが一方向Ｘにおけるハンドル３０側を向くように配置されている。
モータ４１のシャフト４１Ａには、第２ギアが設けられている。第２ギアは、ハンドル３０のステム３１における第１ギア３１Ａと係合している。

内部電源４２は、筒状のカバー４３に収容された状態で、フレーム１０の外周面のうち、モータ４１よりも一方向Ｘに沿う車輪２０側に配置されている。
内部電源４２には二次電池が用いられ、必要に応じて外部電源からの電力により充電することができる。内部電源４２はモータ４１と図示しない配線により電気的に接続されている。

図４に示すように、モータ４１のシャフト４１Ａが回転すると、第２ギアの回転に伴って、第１ギア３１Ａが中心軸Ｏ１回りに回動することで、ステム３１およびグリップ３２が、フレーム１０に対して中心軸Ｏ１回りに回動する。
このため、ハンドル３０のグリップ３２が、フレーム１０に対して延びる向きが変更することで、使用者に対する車輪２０の回転方向が変更する。これにより、車輪２０を操舵することができる。

また、図２に示すように、フレーム１０には、前方の障害物を検出する障害物検出センサ５０が設けられている。
障害物検出センサ５０は、フレーム１０に固定された支持ブロック５１と、支持ブロック５１に支持されるとともに、地面までの距離を測る２つの画像センサ５２と、を備えている。２つの画像センサ５２は、進行方向に間隔をあけて配置されている。

また、図３に示すように、車輪２０には、車輪２０を制動するブレーキ機構６０が設けられている。
ブレーキ機構６０は、リニアアクチュエータ６１と、リニアアクチュエータ６１の駆動により車輪２０におけるホイールの内面に当接するブレーキパッド６２と、を備えている。

リニアアクチュエータ６１は、フォーク１１の支持板１１Ａの内面に固定されている。ブレーキパッド６２は、フォーク１１の支持板１１Ａの内面に形成された支持軸１１Ｂにより回動自在に支持されている。
ブレーキパッド６２における、車輪２０と反対側に位置する部分に、リニアアクチュエータ６１のロッドが図示しないバネを介して接続している。リニアアクチュエータ６１のロッドが車輪２０におけるホイールの内面に向けて変位すると、ブレーキパッド６２が支持軸１１Ｂ回りに回動し、車輪２０におけるホイールの内面に押圧されることで、車輪２０を制動することができる。

図２に示すように、歩行誘導装置１はまた、フレーム１０に設けられた制御部７０を備えている。制御部７０は、障害物検出センサ５０による検出結果に基づいて、操舵機構４０およびブレーキ機構６０を制御する。制御部７０は、支持ブロック５１の内部に設けられている。制御部７０は、歩行誘導装置１の姿勢角（ピッチ、ロール、ヨー）を検出する姿勢角センサ（図示せず）を有している。

制御部７０は、障害物検出センサ５０、操舵機構４０のモータ４１、およびブレーキ機構６０のリニアアクチュエータ６１と電気的に接続されている。制御部７０は、回転数センサにより歩行誘導装置１の移動速度を把握するとともに、姿勢角センサからの信号や、障害物検出センサ５０からの検出結果に基づいて、前方の状況を認識する。制御部７０は、これらの情報に基づいて、歩行誘導装置１を制動又は操舵する。

歩行誘導装置１はまた、内部電源４２からハンドル３０に向けて延びるとともに、ハンドル３０側の端部が自由端とされた棒状の操舵量提示部８０を備えている。
操舵量提示部８０は例えば弾性を備えた合成樹脂材料により形成されている。操舵量提示部８０は、内部電源４２を収容するカバー４３のうち、一方向Ｘの他方側の端部に取付けられている。図示の例では、操舵量提示部８０の端部は、カバー４３の内側に挿通されている。

操舵量提示部８０は、ハンドル３０が回動した際に、使用者の手に接触する。すなわち、ハンドル３０が回動した際には、使用者がハンドル３０を把持していることで、フレーム１０および車輪２０が、ハンドル３０に対して中心軸Ｏ１回りに相対的に回動することとなる。
このとき、内部電源４２のカバー４３に取付けられた操舵量提示部８０が、フレーム１０とともにハンドル３０に対して回動することで、操舵量提示部８０におけるハンドル３０側の端部が、使用者の手に接触する。これにより、操舵量提示部８０が接触した方向に、車輪２０が向いたことを使用者が認識する。

ここで、操舵量提示部８０におけるハンドル３０側の端部は、ハンドル３０に近接する位置まで延びている。図示の例では、操舵量提示部８０は、ハンドル３０のグリップ３２に一方向Ｘに沿って近接する位置まで延びている。
このため、使用者がグリップ３２を把持した際に、使用者の手に接触しやくなっている。

次にこの歩行誘導装置１の使用方法について説明する。
使用者が歩行誘導装置１を使用する際には、グリップ３２を把持した状態で、車輪２０がグリップ３２よりも前方に位置するように歩行誘導装置１を配置する。すなわち、フレーム１０は、一方向Ｘの一方側から他方側に向かうに従い漸次、後方に向けて延びるように傾斜した姿勢となる。
そして使用者の前方への歩行に伴って、車輪２０が前方に向けて回転して、使用者の歩行を誘導する。

前方の障害物を障害物検出センサ５０が検出した際には、制御部７０がブレーキ機構６０を駆動して制動することができる。この際、画像センサ５２が、上下方向に間隔をあけて配置されているので、横方向に延びる特徴をもつ障害物が精度よく検出される

また、制御部７０が操舵機構４０を駆動して、使用者の進路を変更する。
制御部７０が制動するか操舵するかについては、前方の障害物の状態により、任意に選択することができる。また、下り坂のように歩行誘導装置１の自重により前方への移動速度が上昇する場合には、制御部７０が、回転センサにより検出した移動速度に基づいて、車輪２０を緩やかに制動してもよい。

以上説明したように、フレーム１０に設けられた操舵機構４０が、フレーム１０の他方側の端部に支持されたハンドル３０を、フレーム１０に対して中心軸Ｏ１回りに回動させる。すなわち、ハンドル３０とフレーム１０とが相対回転することで、フレーム１０の一方側の端部に支持された車輪２０の、ハンドル３０に対する向きが変更される。

したがって、例えばフレーム１０の中心軸Ｏ１が延びる一方向Ｘを上下方向に沿って配置して、この歩行誘導装置１を使用した場合には、車輪２０の向きを変更させる際にフレーム１０に対して回動する部分を、地面から離間して配置することが可能になる。
これにより、フレーム１０に対して回動する部分に地面からの粉塵が進入するのを抑制することができ、長期間の使用においても、車輪２０の向きを円滑に変更することができる。

また、歩行誘導装置１がブレーキ機構６０を備え、制御部７０が、障害物検出センサ５０による検出結果に基づいて、ブレーキ機構６０を制御する。これにより、ブレーキ機構６０が車輪２０を制動することで、使用者の安全性を向上することができる。

また、支持ブロック５１により支持された２つの画像センサ５２が、進行方向に間隔をあけて配置されている。このため、例えばフレーム１０の中心軸Ｏ１が延びる一方向Ｘを上下方向に対して傾斜して配置して、この歩行誘導装置１を使用した場合には、２つの画像センサ５２が上下方向に間隔をあけて配置されることとなる。

ここで、２つの画像センサ５２を上下方向に間隔をあけて配置すると、上下方向にずれた２枚の画像を得ることができ、横方向に延びる被検出物までの距離が異なることを認識することができる。
これにより、２つの画像センサ５２により、使用者の前方に位置し、横方向に延びる構造物を精度よく検出することができる。したがって、段差や壁や柵等といった、使用者の歩行を顕著に妨げる障害物を精度よく検出することで、使用者の安全性をより一層効果的に向上することができる。

また、モータ４１および内部電源４２が、フレーム１０における使用者側に配置されている。このため、例えばフレーム１０の一方側の端部に位置する車輪２０を、ハンドル３０よりも進行方向前方に位置する姿勢で、この歩行誘導装置１を使用した場合には、フレーム１０の下側に、モータ４１および内部電源４２を配置することが可能になる。これにより、フレーム１０、モータ４１、および内部電源４２の重心を下げることができ、安定した状態にすることができる。

また、モータ４１および内部電源４２が、フレーム１０の中心軸Ｏ１が延びる一方向Ｘに沿って直線状に並べられて配置されている。このため、モータ４１および内部電源４２が、フレーム１０に対して一方向Ｘと交差する方向にかさばるのを抑制し、歩行誘導装置１をコンパクトな構成とすることができる。

また、例えば使用者が前方に注意を払っていることで、車輪２０の向きを視認できない状態であっても、操舵量提示部８０を、ハンドル３０の回動に合わせて使用者の手に接触させやすくすることが可能になる。
これにより、使用者が、操舵量提示部８０が手に対して接触する方向から、ハンドル３０に対して車輪２０の向きが変更したことを確実に把握することができる。

また、フレーム１０の中心軸Ｏ１が車輪２０の回転軸Ｏ２からずれているので、車輪２０の回転軸Ｏ２回りにフレーム１０を回動させた際に、フレーム１０が前後方向に大きく回動するのを抑えることができ、歩行誘導装置１の操作性を向上することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、制御部７０により制御されるブレーキ機構６０を備えている構成を示したが、このような態様に限られない。歩行誘導装置１はブレーキ機構６０を備えなくてもよい。

また、上記実施形態では、障害物検出センサ５０が２つの画像センサ５２を備え、２つの画像センサ５２が進行方向に間隔をあけて配置された構成を示したが、このような態様に限られない。
２つの画像センサ５２が、使用者に対して横方向に間隔をあけて配置されてもよいし、画像センサ５２は１つであってもよい。また障害物検出センサ５０としては、測長センサやＬＩＤＡＲ等の画像センサ５２以外のセンサであってもよい。

また、上記実施形態では、操舵機構４０のモータ４１および内部電源４２が、フレーム１０における使用者側に、一方向Ｘに沿って直線状に並べられて配置されている構成を示したが、このような態様に限られない。モータ４１および内部電源４２は直線状に並べなくてもよく、これらの位置関係は任意に変更することができる。

また、上記実施形態では、内部電源４２からハンドル３０に向けて延びる操舵量提示部８０を備えている構成を示したが、このような態様に限られない。歩行誘導装置１は操舵量提示部８０を備えなくてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 歩行誘導装置
１０ フレーム
２０ 車輪
３０ ハンドル
４０ 操舵機構
４１ モータ
４２ 内部電源
５０ 障害物検出センサ
５１ 支持ブロック
５２ 画像センサ
６０ ブレーキ機構
７０ 制御部
８０操舵量提示部
Ｏ１ 中心軸
Ｏ２ 回転軸
Ｘ 一方向

Claims (5)

1. 一方向に延びる中心軸を有し、かつ前記中心軸に沿って長く形成されたフレームと、
   前記フレームの一方側の端部に連結されたフォークと、
   前記フォークに回転自在に支持された車輪と、
   前記フレームの他方側の端部に支持され、前記フレームに対して、前記中心軸回りに回動可能とされたハンドルと、
   前記フレームに設けられ、前記ハンドルを回動させる操舵機構と、
   前記フレームに設けられ、進行方向前方の障害物を検出する障害物検出センサと、
   前記フレームに設けられ、前記障害物検出センサによる検出結果に基づいて、前記操舵機構を制御する制御部と、を備え、
   前記操舵機構は、前記ハンドルを回動させるモータと、
   前記モータに電力を供給する内部電源と、を備え、
   前記モータおよび前記内部電源は、前記フレームにおける使用者側に、前記一方向に沿って直線状に並べられて配置されていることを特徴とする歩行誘導装置。
2. 前記車輪に設けられ、前記車輪を制動するブレーキ機構を備え、
   前記制御部は、前記障害物検出センサによる検出結果に基づいて、前記ブレーキ機構を制御することを特徴とする請求項１に記載の歩行誘導装置。
3. 前記障害物検出センサは、前記フレームに固定された支持ブロックと、
   前記支持ブロックに支持されるとともに、地面までの距離を測る２つの画像センサと、を備え、
   前記２つの画像センサは、進行方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行誘導装置。
4. 前記内部電源から前記ハンドルに向けて延びるとともに、前記ハンドル側の端部が自由端とされた棒状の操舵量提示部を備え、
   前記操舵量提示部における前記ハンドル側の端部は、前記ハンドルに近接する位置まで延びてい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項に記載の歩行誘導装置。
5. 前記車輪の回転軸は、前記中心軸に対して、進行方向前方側に位置してい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項に記載の歩行誘導装置。

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