JP7118607B2 - 電動補助歩行車、電動補助歩行車の制御方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施の形態について、図1乃至図7を参照し詳述する。以下の説明では、同一の構成には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
図1および図2に示すように、電動アシスト歩行車10は、フレーム11と、フレーム11に設けられた一対の前輪12及び一対の後輪13と、フレーム11に接続された一対のハンドル(操作部)14とを備えている。また、各ハンドル14には、それぞれ電動アシスト歩行車10を手動で停止させるためのブレーキユニット15が設けられている。以下の説明では、一対の前輪12及び一対の後輪13をまとめて又は個別に単に車輪と呼ぶ場合がある。
ブレーキシュー33は、ワイヤー35を介してブレーキユニット15のブレーキレバー34に接続されている。したがって、使用者がブレーキレバー34を手動で握る操作をすることで、ブレーキシュー33が後輪13に接触し、後輪13を制動する。なお、機械的なブレーキの構成については、これに限られず、任意の構成のものを用いることができる。
本実施の形態において、後輪13の回転数や角速度は、速度検知センサ22やこれに基づく制御部16での演算により求められる。また本実施形態において、後輪13の速度とは後輪13の路面に対する前後方向の速度のことを意味する。なお、一対の後輪13のそれぞれの速度をベクトル空間で合成することにより、電動アシスト歩行車10の速度を算出することもできる。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図6は、制御部16の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
これにより、使用者が電動アシスト歩行車10を前進させようとしていることを早く検知し、使用者が歩行速度を大きく下げることなく前輪12を浮き上がらせることができる。
また、使用者が電動アシスト歩行車10を前進させようとしていることを、既存の把持センサ24によって検知することができる。
次に、制御部16がモータ20を制御して前輪12を上昇させる方法の各変形例について説明する。
上記においては、前輪12が段差に衝突したことを制御部16が自動で判断する場合を例にとって説明したが、これに加え、前輪12が段差に衝突したか否かに関わらず使用者が所定の操作を行ったことに応じて、前輪12を上昇させるようにしても良い。
これにより、電動アシスト歩行車10を前進させ、前輪12が段差を乗り越えることができる。この間、使用者は、ブレーキレバー34を手動で操作した状態のまま保持する。
前輪12が段差を乗り越えた後、使用者は、ブレーキレバー34から手を離す。このような操作を行うことにより、制御部16は、使用者が段差を乗り越えようとしているのか、あるいは使用者が電動アシスト歩行車10を後進させようとしているのかを、正しく認識することができる。
本変形例による電動アシスト歩行車10は、下り坂にあるとき、電動アシスト歩行車10が加速しすぎないように、後輪13に対して自動で制動を行う機能(自動ブレーキ機能)を有している。一方、電動アシスト歩行車10が下り坂を走行しているときに前輪12が段差に衝突することも考えられる。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図8乃至図14に示す第2の実施の形態は、後輪13及びモータ20周辺の構成が異なるものであり、他の構成は上述した第1の実施の形態と略同一である。図8乃至図14において、第1の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
Zc(Wc-Wx)=-Za(Wa-Wx)・・・式(1)
Wc=(-Za/Zc)Wa・・・式(2)
すなわち、モータ20の出力軸63からの回転数は、-Za/Zc倍に減速されて伝達される。
Wx={Za/(Zc+Za)}Wa・・・式(3)
すなわち、モータ20の出力軸63からの回転数は、Za/(Zc+Za)倍に減速され、遊星キャリヤ54に連結されている電動アシスト歩行車10全体が、進行方向逆向き(前輪12が浮く側)の回転力を受けることになる。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図15および図16に示す第3の実施の形態は、前輪12を上昇させる駆動力を発生する駆動部が、モータ20とは別体に設けられている点が異なるものであり、他の構成は上述した第1の実施の形態と略同一である。図15および図16において、第1の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
次に、図17を用いて、本発明の第4の実施の形態について説明する。図17において、第1の実施の形態乃至第3の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図17に示すように、電動アシスト歩行車10は、フレーム11と、フレーム11に設けられた一対の前輪12及び一対の後輪13と、フレーム11に接続された一対のハンドル14とを備えている。
次に、第5の実施の形態について説明する。図18は、本発明の第5の実施の形態に係る電動アシスト歩行車10の制御部16の動作を説明するためのフローチャートである。以下に説明する第5の実施の形態では、第1の実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
11 フレーム
12 前輪
13 後輪
14 ハンドル
15 ブレーキユニット
16 制御部
20 モータ
21 バッテリ
22 速度検知センサ
23 傾き検知センサ
24 把持センサ
25 脚部検知センサ
31 パイプフレーム
Claims (17)
- フレームと、前記フレームに設けられた少なくとも1つの前輪及び一対の後輪と、前記フレームの上部に接続され、歩行する使用者が使用する一対のハンドルとを備える電動補助歩行車において、前記前輪を上昇させるための駆動力を発生させた後、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前又はなったときに、前記駆動力を低減させる制御部を備え、
前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記電動補助歩行車を前進させる方向における前記電動補助歩行車又は前記電動補助歩行車の前記後輪の回転数、角速度、角加速度、速度の少なくとも何れか一つが所定値以上になったときであることを特徴とする電動補助歩行車。 - 前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記駆動力を発生させる状態を前記電動補助歩行車の使用者が解除しようとしているときも含むことを特徴とする請求項1に記載の電動補助歩行車。
- 前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記前輪が所定値以上上昇したときも含むことを特徴とする請求項1に記載の電動補助歩行車。
- 前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記前輪及び前記後輪の少なくともいずれかが空転したときも含むことを特徴とする請求項1に記載の電動補助歩行車。
- 前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記電動補助歩行車の傾斜角度が所定角度以上になったときも含むことを特徴とする請求項1に記載の電動補助歩行車。
- 前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記駆動力を発生させる電流または電圧が所定値以下になったとき、又は、前記電流または電圧の単位時間当たりの変化量が所定値以上になったときも含むことを特徴とする請求項1に記載の電動補助歩行車。
- 前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記駆動力を発生させるトルクが所定値以下になったとき、又は、前記トルクの変化量が所定値以上になったときも含むことを特徴とする請求項1に記載の電動補助歩行車。
- フレームと、前記フレームに設けられた少なくとも1つの前輪及び一対の後輪と、前記フレームの上部に接続され、歩行する使用者が使用する一対のハンドルとを備える電動補助歩行車において、前記前輪を上昇させるための駆動力を発生させた後、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前又はなったときに、前記駆動力を低減させる制御部を備え、
前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記前輪が一対である場合に一対の前記前輪の角加速度差が所定値以上になったとき、又は、前記電動補助歩行車の一対の前記後輪の角加速度差が所定値以上になったときであることを特徴とする電動補助歩行車。 - フレームと、前記フレームに設けられた少なくとも1つの前輪及び一対の後輪と、前記フレームの上部に接続され、歩行する使用者が使用する一対のハンドルとを備える電動補助歩行車において、前記前輪を上昇させるための駆動力を発生させた後、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前又はなったときに、前記駆動力を低減させる制御部を備え、
前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記電動補助歩行車、前記前輪又は前記後輪の後退方向の速度または加速度が所定値以上になったときであることを特徴とする電動補助歩行車。 - フレームと、前記フレームに設けられた少なくとも1つの前輪及び一対の後輪と、前記フレームの上部に接続され、歩行する使用者が使用する一対のハンドルとを備える電動補助歩行車において、前記前輪を上昇させるための駆動力を発生させた後、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前又はなったときに、前記駆動力を低減させる制御部を備え、
前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記電動補助歩行車の使用者が触れる前記ハンドルに前記電動補助歩行車を後退させる方向の力がかかっているときであることを特徴とする電動補助歩行車。 - 前記制御部は、前記前輪が所定値以上上昇した後又は前記電動補助歩行車の傾斜角度が所定角度以上になった後の前記電動補助歩行車または前記電動補助歩行車の前記後輪の回転数、角速度、角加速度、速度の少なくともいずれかに応じて、前記駆動力の減少量を増減させることを特徴とする請求項3又は5に記載の電動補助歩行車。
- 前記制御部は、前記電動補助歩行車又は前記後輪の回転数、角速度、角加速度、速度が大きい程、前記駆動力の前記減少量を大きくするか、または前記電動補助歩行車又は前記後輪の速度及び加速度の少なくともいずれかに応じて、前記駆動力をゼロにすることを特徴とする請求項11に記載の電動補助歩行車。
- 前記制御部は、前記前輪が所定値以上上昇した後の前記電動補助歩行車の傾斜角度に応じて、前記駆動力の減少量を大きくするか、または前記駆動力をゼロにすることを特徴とする請求項3に記載の電動補助歩行車。
- 前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記前輪が所定値以上上昇したこと、前記前輪及び前記電動補助歩行車の前記後輪の少なくともいずれかが空転したこと、又は前記駆動力を発生させる状態を使用者が解除しようとしているときも含むことを特徴とする請求項1に記載の電動補助歩行車。
- 前記制御部は、前記前輪が所定値以上上昇したことを検知した場合と、前記前輪及び前記後輪の少なくともいずれかが空転したことを検知した場合と、前記駆動力を発生させる状態を使用者が解除しようとしていることを検知した場合とのそれぞれで、前記駆動力の減少量を異ならせることを特徴とする請求項14に記載の電動補助歩行車。
- フレームと、前記フレームに設けられた少なくとも1つの前輪及び一対の後輪と、前記フレームの上部に接続され、歩行する使用者が使用する一対のハンドルとを備え、前記前輪を上昇させる駆動力を発生する電動補助歩行車の制御方法であって、
前記前輪を上昇させる前記駆動力を発生させた後、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前か又は不安定になったか否かを判断するステップと、
前記判断するステップに応じて、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前又は不安定になったときに、前記駆動力を低減させるステップと、を備え、
前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記電動補助歩行車を前進させる方向における前記電動補助歩行車又は前記電動補助歩行車の前記後輪の回転数、角速度、角加速度、速度の少なくとも何れか一つが所定値以上になったときであることを特徴とする電動補助歩行車の制御方法。 - フレームと、前記フレームに設けられた少なくとも1つの前輪及び一対の後輪と、前記フレームの上部に接続され、歩行する使用者が使用する一対のハンドルとを備え、前記前輪を上昇させる駆動力を発生する電動補助歩行車を制御するためのコンピュータプログラムであって、
前記前輪を上昇させる前記駆動力を発生させた後、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前か又は不安定になったか否かを判断するステップと、
前記判断するステップに応じて、前記電動補助歩行車の姿勢が不安定になる前又は不安定になったときに、前記駆動力を低減させるステップと、をコンピュータに実行させ、
前記姿勢が不安定になる前又はなったときとは、前記電動補助歩行車を前進させる方向における前記電動補助歩行車又は前記電動補助歩行車の前記後輪の回転数、角速度、角加速度、速度の少なくとも何れか一つが所定値以上になったときであるコンピュータプログラム。
Priority Applications (2)
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