JP7053000B2

JP7053000B2 - 車椅子電動化装置

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Publication number: JP7053000B2
Application number: JP2018003986A
Authority: JP
Inventors: 玄遠藤; 嵩紘有賀; 敦 ▲高▼田; 康平野田; 歩元岡; 隆田中; 浩昭東; 武犬尾; 治代清水; 博道山西; 眞人川端; 隆浩上原; 智好森田; 英敏武田
Original assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Current assignee: Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2038-01-15
Also published as: JP2019122506A

Description

本発明は手動車椅子を電動化するための車椅子電動化装置に関する。

足が不自由な人の移動のための車椅子として手動車椅子及び電動車椅子がある。手動車椅子の移動は、搭乗者が後輪のハンドリムを回すことによって又は介助者が手押しハンドルを押すことによって行われ、搭乗者又は介助者の労力が大きい。他方、電動車椅子は電動モータによる移動のために搭乗者又は介助者の労力を低減できる。しかし、手動車椅子に代えて電動車椅子を採用することは、電動車椅子が高価であること、かつ手動車椅子を廃棄することから、経済的な負担が大きい。このような経済的負担を低減するために、手動車椅子を電動化するための車椅子電動化装置が提案されている。

第１の従来の車椅子電動化装置は、手動車椅子の前輪に対して着脱自在の取付部と、取付部に設けられた１対の電動車輪及び１対の従動輪よりなる駆動部とによって構成されている（参照：特許文献１）。

第２の従来の車椅子電動化装置は、手動車椅子の後輪を掬い上げて載置するための略平板状の基体と、車軸が一直線上にあり基体の左右に設けられた１対の電動車輪と、基体の下面後方に設けられた１対の補助輪とによって構成されている。この場合、基体の電動車輪の車軸と補助輪との間の位置に後輪載置孔が設けられている（参照：特許文献２）。

特開２００６－１８７４７２号公報特開２０１１－８７７２８号公報

しかしながら、上述の第１の従来の車椅子電動化装置においては、取付部の手動車椅子への取付けは容易であるも、電動車輪は小径となるので、移動性能が低いという課題がある。

また、上述の第２の従来の車椅子電動化装置においては、手動車椅子の後輪を掬い上げて載置することは容易であるも、電動車輪は小径となるので、移動性能が低いという課題がある。

上述の課題を解決するために、本発明に係る車椅子電動化装置は、手動車椅子の第１のフレームに着脱され、手動車椅子の第１の後輪を回転駆動させるための第１の駆動部と、手動車椅子の第２のフレームに着脱され、手動車椅子の第２の後輪を回転駆動させるための第２の駆動部とを具備し、各第１、第２の駆動部は、第１、第２のフレームの１つに固定される第１のベースと、第１のベース上に移動可能に設けられた第２のベースと、手動車椅子の第１、第２の後輪の１つをその側面から挟み込むための１対のローラと、第２のベース上に固定され、１対のローラを互いに反対方向に回転させるための回転機構と、回転機構を駆動させるためのモータと、第１、第２のベースの間に組込まれ、第２のベースを第１のベースに相対的に移動させて１対のローラの第１、第２の後輪の１つの両側面への脱着を行うためのトグルクランプ機構とを具備するものである。
また、本発明に係る車椅子電動化装置は、手動車椅子の第１のフレームに着脱され、手動車椅子の第１の後輪を回転駆動させるための第１の駆動部と、手動車椅子の第２のフレームに着脱され、手動車椅子の第２の後輪を回転駆動させるための第２の駆動部と、各第１、第２の駆動部のモータを制御するための制御ユニットと、制御ユニットに接続された操作インタフェースとを具備し、操作インタフェースは全方向移動スタンド上に設けられ、全方向移動スタンドは、手動車椅子の背もたれに接続可能な第１の取付部と、手動車椅子の横方向の第３のフレームに接続可能な第２の取付部とを具備し、操作インタフェースは、第１の取付部が背もたれに接続されたときに制御ユニットに第１の接続信号を送出するようにし、第２の取付部が第３のフレームに接続されたときに制御ユニットに第２の接続信号を送出するようにしたものである。

本発明によれば、駆動部の手動車椅子のフレームへの着脱は容易であり、しかも、駆動部は手動車椅子の大径の後輪を回転駆動する。従って、電動車輪としての後輪が大径であるので、移動性能を高くできる。

本発明に係る車椅子電動化装置が適用される手動車椅子を示す斜視図である。本発明に係る車椅子電動化装置の実施の形態を示す斜視図である。図２の駆動部２０Ｒの拡大斜視図であり、（Ａ）は駆動部２０Ｒ及びその周辺を示し、（Ｂ）は駆動部２０Ｒを示す。図３の回転機構の詳細を示す裏面側斜視図である。図３のトグルクランプ機構の非クランプ状態を説明するための図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。図３のトグルクランプ機構のクランプ状態を説明するための図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は斜視図である。図２の操作インタフェースを示す拡大斜視図である。図２の全方向移動スタンドの動作を説明するための斜視図であり、（Ａ）は縦接続状態（ティルト状態）、（Ｂ）は縦接続状態（リクライニング状態）、（Ｃ）は横接続状態を示す。図２の制御ユニットの詳細なブロック回路図である。図９のＣＰＵの動作を説明するためのフローチャートである。図１０の縦接続状態ステップ１００３に用いられる図９のＲＯＭに予め記憶された２次元マップ値を示す表である。図１０の縦接続状態ステップ１００３の演算例を示す上面図である。図１０の縦接続状態ステップ１００３の演算例を示す上面図である。図１０の横接続状態ステップ１００５に用いられる図９のＲＯＭに予め記憶された２次元マップ値を示す表である。図１０の横接続状態ステップ１００５の演算例を示す上面図である。

図１は本発明に係る車椅子電動化装置が適用される手動車椅子を示す図である。尚、図１において、“Ｒ”は右側を意味し、“Ｌ”は左側を意味する。

図１において、手動車椅子１０は、パイプ等によるフレーム１１Ｒ、１１Ｌ、フレーム１１Ｒ、１１Ｌの後方に設けられた大径の後輪（タイヤ）１２Ｒ、１２Ｌ、フレーム１１の前方に設けられた小径の前輪（タイヤ）１３Ｒ、１３Ｌ、搭乗者が着座するシート１４、背もたれ１５、シート１４の両側に設けられた肘掛け１６Ｒ、１６Ｌ、背もたれ１５に設けられ介助者のための手押しハンドル１７Ｒ、１７Ｌよりなる。尚、フレーム１１Ｒ、１１Ｌを接続する折畳式の斜め方向フレーム１１Ｍも存在する。

手動車椅子１０の移動は後輪１２Ｒ、１２Ｌに付随するハンドリム（図示せず、但し、図１の手動車椅子１０では想定せず）を回すことによって又は介助者が手押しハンドル１７Ｒ、１７Ｌ（１７Ｒは図示せず）を押すことによって行われる。この結果、搭乗者又は介助者の労力が大きくなる。

尚、図１の手動車椅子１０においては、シート１４を傾斜させるためのティルト機構及び背もたれ１５をリクライニングさせるためのリクライニング機構を設けることもできる。この場合には、通常、特別の介助者を必要とする。

図２は本発明に係る車椅子電動化装置の実施の形態を示す斜視図である。

図２においては、図１の手動車椅子１０（以下、単に車椅子１０とする）の構成要素に対して、後輪１２Ｒ、１２Ｌを回転駆動するための駆動部２０Ｒ、２０Ｌ（２０Ｒは図示せず）、駆動部２０Ｒ、２０Ｌを制御するための制御ユニット３０、及び操作インタフェース４０を付加してある。

駆動部２０Ｒ、２０Ｌはフレーム１１Ｒ、１１Ｌに着脱自在であり、フレーム１１Ｒ、１１Ｌにねじ等で固定される。また、制御ユニット３０はマイクロコンピュータ等によって構成され、駆動部２０Ｒ、２０Ｌに接続されている。さらに、操作インタフェース４０は全方向移動スタンド４１の上部に固定され、信号線４２によって制御ユニット３０に接続されている。

全方向移動スタンド４１はその下部に少なくとも３つの前後左右に移動可能な車輪４１ａ、４１ｂ、４１ｃたとえば自在輪、ボールキャスタ、オムニホイール、メカナムホイール等を有し、移動可能となっている。また、全方向移動スタンド４１には、背もたれ１５に接続させるために上下方向に摺動可能な取付部４３と、フレーム１１Ｒ又は１１Ｌに接続させるために水平方向に摺動可能な取付部４４とが設けられている。全方向移動スタンド４１の動作については、後述する。

次に、図２の駆動部２０Ｒの拡大斜視図である図３を参照して駆動部２０Ｒの詳細を説明する。尚、図３の（Ａ）は駆動部２０Ｒ及びその周辺を示し、図３の（Ｂ）は駆動部２０Ｒを示す。

図３において、下ベース２１Ｄはねじ穴２１ａを介してねじ（図示せず）によってフレーム１１Ｒに固定され、上ベース２１Ｕは下ベース２１Ｄ上に後述のトグルクランプ機構２５によって移動可能に設けられている。１対のローラ２２、２２’は表面が弾性部材よりなり、後輪１２Ｒをその両側面から挟込んで把持するためのものであり、上ベース２１Ｕに固定された回転機構２３に接続されている。回転機構２３はベルト２４ａを介してＤＣモータ２４によって駆動される。下ベース２１Ｄ、上ベース２１Ｕ間のトグルクランプ機構２５において、トグルクランプ機構２５のポール２５１を押し上げることによって下ベース２１Ｄに対して上ベース２１Ｕつまり回転機構２３を後輪１２Ｒ側へ移動させ、これにより、ローラ２２、２２’が後輪１２Ｒの両側面を挟込んで把持できる。

次に、図３の回転機構２３の裏面側斜視図である図４を参照して回転機構２３の詳細を説明する。

図４において、回転機構２３は、ローラ２２に結合した回転部材２３１、ローラ２２’に結合した回転部材２３１’、及び回転部材２３２を有する。回転部材２３１、２３１’、２３２はたとえば金属ローラである。この場合、ＤＣモータ２４からのベルト２４ａが巻回される回転軸２３３は回転部材２３２を介して回転部材２３１を回転させると共に、回転部材２３１’を直接回転させる。従って、回転部材２３１、２３１’は互いに逆方向に回転し、この結果、ローラ２２、２２’は互いに逆方向に回転する。このようにして、ローラ２２、２２’が後輪１２Ｒ（１２Ｌ）を把持して回転すると、後輪１２Ｒ（１２Ｌ）は一方向に回転することになる。

図５、図６を参照してトグルクランプ機構２５の動作を説明する。尚、図５、図６に示すように、トグルクランプ機構２５は、下ベース２１Ｄと上ベース２１Ｕとを接続する４つの筋交２５２を有し、筋交２５２をポール２５１によって傾かせることにより上ベース２１Ｕを下ベース２１Ｄに対して相対的に移動させるものである。

図５の非クランプ状態においては、ポール２５１を下ベース２１Ｄの基準点に対して水平にすることによって筋交２５２をポール２５１側へ傾かせ、従って、上ベース２１Ｕを下ベース２１Ｄに対してポール２５１側に移動させる。この場合、ローラ２２、２２’は後輪１２Ｒ（１２Ｌ）から離脱することになる。

図６のクランプ状態においては、ポール２５１を下ベース２１Ｄの基準点に対して上方に押上げることによって筋交２５２をポール２５１側と反対側へ傾かせ、従って、上ベース２１Ｕを下ベース２１Ｄに対してポール２５１と反対側に移動させる。この場合、ローラ２２、２２’は後輪１２Ｒ（１２Ｌ）を挟込んで把持することになる。

図２の操作インタフェース４０の拡大斜視図である図７を参照して操作インタフェース４０を説明する。

図７に示すように、操作インタフェース４０は横ハンドル型である。この場合、横ハンドルを直動方向Ｘに並進させると、直動変位センサ４０１たとえば直動ポテンショメータがＸ成分信号（直動方向信号）を発生し、車椅子は前方又は後方に直進する。また、横ハンドルを捩り方向Ｔに捩ると、回転角度センサ４０２たとえば回転ポテンショメータがＴ成分信号（斜行方向信号）を発生し、後輪１２Ｒ、１２Ｌの推進方向は変化する。さらに、横ハンドルを直動方向Ｘ及び捩り方向Ｔに同時に変化させると、車椅子は左旋回又は右旋回する。

図２の操作インタフェース４０の全方向移動スタンド４１の動作について図８を参照して説明する。

図８の（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、取付部４３は背もたれ１５に取付けられる。この場合、シート１４がティルトしたり及び／又は背もたれ１５がリクライニングしても、取付部４３は全方向移動スタンド４１を上下摺動するので、取付部４３は背もたれ１５から外れることはない。尚、取付部４３が背もたれ１５に取付けられると、操作インタフェース４０は手動又は自動で接続信号Ｓ１（＝“１”）を制御ユニット３０に送出する。

また、図８の（Ｃ）に示すごとく、取付部４４はフレーム１１Ｒ又は１１Ｌに取付けられた横方向の摺動レール４４ａに取付けられる。これにより、介助者は搭乗者を観察しながら操作インタフェース４０を操作できる。この場合、車椅子１０が全方向移動スタンド４１の進行方向に移動しても、取付部４４は摺動レール４４ａから外れることはない。尚、取付部４４が摺動レール４４ａに取付けられると、操作インタフェース４０は手動又は自動で接続信号Ｓ２（＝“１”）を制御ユニット３０に送出する。

図２の制御ユニット３０の詳細なブロック回路図である図９を参照して制御ユニット３０を説明する。

図９において、制御ユニット３０は、操作インタフェース４０からの直動方向Ｘ、捩り方向Ｔの各Ｘ、Ｔ成分信号をアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換するＡ／Ｄ変換器３０１、３０２、直動方向Ｘ、捩り方向Ｔの各Ｘ、Ｔ成分信号及び接続信号Ｓ１、Ｓ２を処理する中央処理装置（ＣＰＵ）３０３、及び後輪１２Ｒ、１２ＬのＤＣモータ２４のディジタル回転速度ＶＲ、ＶＬをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器３０４、３０５、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３０６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３０７等よりなる。Ｄ／Ａ変換器３０４、３０５のアナログ回転速度ＶＲ、ＶＬ（便宜上、ディジタル回転速度と同一表示とする）は回転方向信号ＤＲ、ＤＬと共に後輪１２Ｒ、１２ＬのＤＣモータ２４の各駆動回路（図示せず）に送出される。

図１０は図９のＣＰＵ３０３の動作を説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートは所定時間毎に実行される時間割込みルーチンである。

始めに、ステップ１００１において、Ａ／Ｄ変換器３０１、３０２を動作させて図７の操作インタフェース４０からの直動方向Ｘ、捩り方向Ｔの各Ｘ、Ｔ成分をＡ／Ｄ変換して取込む。

ステップ１００２にて、取付部４３が背もたれ１５に接続された縦接続状態を示す接続信号Ｓ１が“１”か否かを判別し、この結果、Ｓ１＝“１”であれば、ステップ１００３に進み、他方、Ｓ１＝“０”であれば、ステップ１００４に進む。

ステップ１００３において、直動方向Ｘ、捩り方向Ｔの各Ｘ、Ｔ成分に基づいて後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ、回転速度ＶＲ、ＶＬの各最適値を演算する。各最適値は、ＲＯＭ３０６に図１１に示す接続信号Ｓ１専用の２次元マップとして予め記憶されている。

たとえば、捩り方向Ｔの成分がゼロで、直動方向ＸのＸ成分が正であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝ＤＬ＝１（正方向回転）
ＶＲ＝ＶＬ＝Ｖ（Ｔ＝０で直動方向ＸのＸ成分に応じた図１１の（Ａ）のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、車椅子１０を後輪１２Ｒ、１２Ｌの前方側へ直進するようにする。

また、捩り方向Ｔの成分がゼロで、直動方向ＸのＸ成分が負であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝ＤＬ＝１（逆方向回転）
ＶＲ＝ＶＬ＝Ｖ（Ｔ＝０で直動方向ＸのＸ成分に応じた図１１の（Ａ）のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、車椅子１０を後輪１２Ｒ、１２Ｌの後方側へ直進するようにする。

さらに、直動方向Ｘの成分がゼロで、捩り方向ＴのＴ成分が正であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝１（正方向回転）
ＤＬ＝０（逆方向回転）
ＶＲ＝ＶＬ＝Ｖ（Ｘ＝０で捩り方向ＴのＴ成分に応じた図１１の（Ａ）のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、図１２の（Ａ）に示すごとく、後輪１２Ｒ、１２Ｌの軸線Ａ_ｘ上の中点の旋回中心Ｏ１に車椅子１０を超信地左旋回Ｌ１するようにする。

さらにまた、直動方向ＸのＸ成分がゼロで、捩り方向ＴのＴ成分が負であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝０（逆方向回転）
ＤＬ＝１（正方向回転）
ＶＲ＝ＶＬ＝Ｖ（Ｘ＝０で捩り方向ＴのＴ成分に応じた図１１の（Ａ）のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、図１２の（Ｂ）に示すごとく、後輪１２Ｒ、１２Ｌの軸線Ａ_ｘ上の中点の旋回中心Ｏ１に車椅子１０を超信地右旋回Ｒ１するようにする。

さらにまた、直動方向ＸのＸ成分も捩り方向ＴのＴ成分も共にゼロでないときには、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ、回転速度ＶＲ、ＶＬは、直動方向Ｘ、捩り方向Ｔの各Ｘ、Ｔ成分に応じて予め記憶された図１１のＲＯＭ値を読出して補間計算で設定する。具体的には、上述の捩り方向ＴのＴ成分がゼロで直動方向ＸのＸ成分に依存する回転速度ＶＲ、ＶＬと直動方向ＸのＸ成分がゼロで捩り方向ＴのＴ成分に依存する回転速度ＶＲ、ＶＬとをベクトル的に加算することによって回転速度ＶＲ、ＶＬは得られる。これにより、左旋回であれば、図１３の（Ａ）に示すごとく、後輪１２Ｒ、１２Ｌの軸線Ａ_ｘ上の旋回中心ＬＯ２、ＬＯ３又はＬＯ４に車椅子１０を左旋回Ｌ２、Ｌ３又はＬ４するようにし、他方、右旋回であれば、図１３の（Ｂ）に示すごとく、後輪１２Ｒ、１２Ｌの軸線Ａ_ｘ上の旋回中心ＲＯ２、ＲＯ３又はＲＯ４に車椅子１０を右旋回Ｒ２、Ｒ３又はＲ４するようにする。この場合、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転速度差が大きければ、車椅子は小さい径で旋回でき、他方、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転速度差が小さければ、車椅子は大きい径で旋回できる。

また、ステップ１００４にて、取付部４４がフレーム１１Ｒ又は１１Ｌの摺動レール４４ａに取付けられた横接続状態を示す接続信号Ｓ２が“１”か否かを判別し、この結果、Ｓ２＝“１”であれば、ステップ１００５に進み、他方、Ｓ２＝“０”であれば、ステップ１００７に進み、このルーチンを終了する。

ステップ１００５において、直動方向Ｘ、捩り方向Ｔの各Ｘ、Ｔ成分に基づいて後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ、回転速度ＶＲ、ＶＬの各最適値を演算する。各最適値は、ＲＯＭ３０６に図１４に示す接続信号Ｓ２専用の２次元マップとして予め記憶されている。

たとえば、捩り方向Ｔの成分がゼロで、直動方向ＸのＸ成分が正であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝ＤＬ＝１（正方向回転）
ＶＲ＝ＶＬ＝Ｖ（Ｔ＝０で直動方向ＸのＸ成分に応じた図１４のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、車椅子１０を後輪１２Ｒ、１２Ｌの前方側へ直進するようにする。

また、捩り方向Ｔの成分がゼロで、直動方向ＸのＸ成分が負であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝ＤＬ＝１（逆方向回転）
ＶＲ＝ＶＬ＝Ｖ（Ｔ＝０で直動方向ＸのＸ成分に応じた図１４の（Ｂ）のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、車椅子１０を後輪１２Ｒ、１２Ｌの後方側へ直進するようにする。

さらに、直動方向Ｘの成分がゼロで、捩り方向ＴのＴ成分が正であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝０（逆方向回転）
ＤＬ＝０（逆方向回転）
ＶＲ＝Ｖ１（捩り方向ＴのＴ成分に応じた図１４のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
ＶＬ＝Ｖ２（＞Ｖ１）（捩り方向ＴのＴ成分に応じた図１４のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、図１５の（Ａ）に示すごとく、後輪１２Ｒ、１２Ｌの車軸Ａ_ｘ上の車椅子と全方向移動スタンド４１との中間位置（たとえば等距離Ｄの位置）の旋回中心Ｏ５に車椅子１０及び全方向移動スタンド４１を左旋回Ｌ５するようにする。従って、車椅子１０の推進方向は全方向移動スタンド４１に障害にならない。

さらにまた、直動方向ＸのＸ成分がゼロで、捩り方向ＴのＴ成分が負であれば、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ及び回転速度ＶＲ、ＶＬを
ＤＲ＝１（正方向回転）
ＤＬ＝１（正方向回転）
ＶＲ＝Ｖ１（捩り方向ＴのＴ成分に応じた図１４のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
ＶＬ＝Ｖ２（＞Ｖ１）（捩り方向ＴのＴ成分に応じた図１４のＲＯＭ値に基づいて補間計算した値）
とする。これにより、図１５の（Ｂ）に示すごとく、後輪１２Ｒ、１２Ｌの車軸Ａ_ｘ上の車椅子１０と全方向移動スタンド４１との中間位置（たとえば等距離Ｄの位置）の旋回中心Ｏ５に車椅子１０及び全方向移動スタンド４１を右旋回Ｒ５するようにする。従って、車椅子１０の推進方向を全方向移動スタンド４１に障害にならない。

さらにまた、直動方向Ｘの成分も捩り方向Ｔの成分も共にゼロでないときには、後輪１２Ｒ、１２Ｌの回転方向ＤＲ、ＤＬ、回転速度ＶＲ、ＶＬは、直動方向Ｘ、捩り方向Ｔの各Ｘ、Ｔ成分に応じて予め記憶された図１４のＲＯＭ値を読出して補間計算で設定する。具体的には、上述の捩り方向ＴのＴ成分がゼロで直動方向ＸのＸ成分に依存する回転速度ＶＲ、ＶＬと直動方向ＸのＸ成分がゼロで捩り方向ＴのＴ成分に依存する回転速度ＶＲ、ＶＬとをベクトル的に加算することによって回転速度ＶＲ、ＶＬは得られる。従って、この場合も、全方向移動スタンド４１に障害にならないようにする。

次に、ステップ１００６にて、後輪１２Ｒの回転方向ＤＲ及び回転速度ＶＲを後輪１２ＬつまりＤＣモータ２４の駆動回路に送出し、また、後輪１２Ｌの回転方向ＤＬ及び回転速度ＶＬを後輪１２ＬつまりＤＣモータ２４の駆動回路に送出する。

そして、ステップ１００７にてこの時間割込みルーチンは終了する。

尚、上述の実施の形態においては、操作インタフェースは横ハンドル型であったが、肘掛け１６Ｒ又は１６Ｌ上に設けられたジョイスティック型とすることもできる。この場合には、ジョイスティックを直動方向Ｘに傾けると、第１の回転角度センサがＸ成分信号（直動方向信号）を発生し、車椅子１０は後輪１２Ｒ、１２Ｌの前方又は後方に直進し、また、ジョイスティックを捩り方向Ｔに傾けると、第２の回転角度センサがＴ成分信号（斜行方向信号）を発生し、車椅子の推進方向が変化し、さらに、ジョイスティックを直動方向Ｘ及び捩り方向Ｔに同時に変化させると、車椅子１０は左旋回又は右旋回する。

また、上述の実施の形態においては、操作インタフェース４０と制御ユニット３０との接続は有線、無線のいずれでもよい。

さらに、本発明は、上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更も適用し得る。

１０：手動車椅子
１１Ｒ、１１Ｌ、１１Ｍ：フレーム
１２Ｒ、１２Ｌ：後輪
１３Ｒ、１３Ｌ：前輪
１４：シート
１５：背もたれ
１６Ｒ、１６Ｌ：肘掛け
１７Ｒ、１７Ｌ：手押しハンドル
２１Ｄ：下ベース
２１Ｕ：上ベース
２２、２２’：ローラ
２３：回転機構
２３１、２３１’、２３２：回転部材
２３３：回転軸
２４：モータ
２４ａ：ベルト
２５：トグルクランプ機構
２５１：ポール
２５２：筋交
３０：制御ユニット
３０１、３０２：アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器
３０３：中央処理装置（ＣＰＵ）
３０４、３０５：ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器
３０６：リードオンリメモリ（ＲＯＭ）
３０７：ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
４０：操作インタフェース
４１：全方向移動スタンド
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ：前後左右に移動可能な車輪
４２：信号線
４３、４４：取付部
４０１：直動変位センサ（直動ポテンショメータ）
４０２：回転角度センサ（回転ポテンショメータ）

Claims

手動車椅子の第１のフレームに着脱され、前記手動車椅子の第１の後輪を回転駆動させるための第１の駆動部と、
前記手動車椅子の第２のフレームに着脱され、前記手動車椅子の第２の後輪を回転駆動させるための第２の駆動部と
を具備し、
前記各第１、第２の駆動部は、
前記第１、第２のフレームの１つに固定される第１のベースと、
前記第１のベース上に移動可能に設けられた第２のベースと、
前記手動車椅子の第１、第２の後輪の１つをその側面から挟み込むための１対のローラと、
前記第２のベース上に固定され、前記１対のローラを互いに反対方向に回転させるための回転機構と、
前記回転機構を駆動させるためのモータと、
前記第１、第２のベースの間に組込まれ、前記第２のベースを前記第１のベースに相対的に移動させて前記１対のローラの前記第１、第２の後輪の前記１つの両側面への脱着を行うためのトグルクランプ機構と
を具備する車椅子電動化装置。
さらに、
前記各第１、第２の駆動部のモータを制御するための制御ユニットと、
前記制御ユニットに接続された操作インタフェースと
を具備する請求項１に記載の車椅子電動化装置。
手動車椅子の第１のフレームに着脱され、前記手動車椅子の第１の後輪を回転駆動させるための第１の駆動部と、
前記手動車椅子の第２のフレームに着脱され、前記手動車椅子の第２の後輪を回転駆動させるための第２の駆動部と、
前記各第１、第２の駆動部のモータを制御するための制御ユニットと、
前記制御ユニットに接続された操作インタフェースと
を具備し、
前記操作インタフェースは全方向移動スタンド上に設けられ、
前記全方向移動スタンドは、
前記手動車椅子の背もたれに接続可能な第１の取付部と、
前記手動車椅子の横方向の第３のフレームに接続可能な第２の取付部と
を具備し、
前記操作インタフェースは、前記第１の取付部が前記背もたれに接続されたときに前記制御ユニットに第１の接続信号を送出するようにし、前記第２の取付部が前記第３のフレームに接続されたときに前記制御ユニットに第２の接続信号を送出するようにした車椅子電動化装置。
前記第１の取付部は前記全方向移動スタンドに上下方向に摺動可能である請求項３に記載の車椅子電動化装置。
前記第２の取付部は前記第３のフレームに水平方向に摺動可能である請求項３に記載の車椅子電動化装置。
前記操作インタフェースは、
横ハンドルと、
前記横ハンドルが直動方向に移動したときに直動方向信号を発生するための直動変位センサと、
前記横ハンドルが捩り方向に捩られたときに斜行方向信号を発生するための回転角度センサと
を具備する請求項３に記載の車椅子電動化装置。
前記制御ユニットは、前記直動方向信号、前記斜行方向信号、前記第１、第２の接続信号に応じて前記第１、第２の後輪のモータを駆動する請求項６に記載の車椅子電動化装置。
前記制御ユニットは、前記斜行方向信号及び前記第１の接続信号を受信した場合には、前記第１、第２の後輪のモータを駆動して前記手動車椅子を前記第１、第２の後輪の車軸上の旋回中心に対して旋回させるようにした請求項７に記載の車椅子電動化装置。
前記制御ユニットは、前記斜行方向信号及び前記第２の接続信号を受信した場合には、前記第１、第２の後輪のモータを駆動して前記手動車椅子を前記第１、第２の後輪の車軸上の前記手動車椅子と前記全方向移動スタンドとの中間位置の旋回中心に対して旋回させるようにした請求項７に記載の車椅子電動化装置。
前記操作インタフェースは、
前記手動車椅子の肘掛けに設けられたジョイスティックと、
前記ジョイスティックが直動方向に移動したときに直動方向信号を発生するための第１の回転角度センサと、
前記ジョイスティックが捩り方向に移動したときに斜行方向信号を発生するための第２の回転角度センサと
を具備する請求項２に記載の車椅子電動化装置。
前記制御ユニットは、前記直動方向信号、前記斜行方向信号に応じて前記第１、第２の後輪のモータを駆動する請求項１０に記載の車椅子電動化装置。