JP7537269B2 - 充電シートおよびプログラム - Google Patents
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Description
本開示は、充電シートおよびプログラムに関する。
特許文献1には、ユーザの歩行を補助する電動アシスト装置として、ユーザの身体に装着されるウェアラブル補助具が開示されている。特許文献1に記載の構成では、バッテリの充電状態に応じてアクチュエータの出力を変化させることにより、バッテリの残量が少ないことをユーザに認識させることができる。
しかしながら、外出時などユーザの周辺に充電場所が存在しない場合にはバッテリの充電量を増やすことができず、電力を使い切ってしまう虞がある。
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ユーザの歩行を補助する電動アシスト装置に電力を供給することができる充電シートおよびプログラムを提供することを目的とする。
本開示に係る充電シートは、ハードウェアを有するプロセッサを備え、前記プロセッサは、ユーザが着座部に着座したことを検知し、前記ユーザに装着され、前記ユーザの歩行を補助する電動アシスト装置を検知し、前記電動アシスト装置の充電規格に応じた電力を前記電動アシスト装置に供給する。
本開示に係るプログラムは、ハードウェアを有するプロセッサに、ユーザが着座部に着座したことを検知し、前記ユーザに装着され、前記ユーザの歩行を補助する電動アシスト装置を検知し、前記電動アシスト装置の充電規格に応じた電力を前記電動アシスト装置に供給することを実行させる。
本開示によれば、ユーザの歩行を補助する電動アシスト装置に電力を供給することができる。
以下、図面を参照して、本開示の実施形態における充電シートおよびプログラムについて具体的に説明する。なお、本開示は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
図1は、実施形態における充電シートの概略構成を示す模式図である。図1に示すように、充電シート1は、ウェアラブル補助具2を装着したユーザ3が着座するシートであって、ウェアラブル補助具2に電力を供給する充電装置である。ウェアラブル補助具2は、ユーザ3の身体に装着された状態でユーザ3の歩行を補助する電動アシスト装置である。このウェアラブル補助具2はユーザ3の足に装着され、足関節の曲げ伸ばしを電動アシストする。例えば、ウェアラブル補助具2はユーザ3の足首に装着され、足首の底屈と背屈を電動アシストする。あるいは、ウェアラブル補助具2はユーザ3の膝に装着され、膝の屈伸を電動アシストする。もしくは、ウェアラブル補助具2はユーザ3の大腿部に装着され、足の振り出しと振り切りを電動アシストする。
そして、ユーザ3が充電シート1の着座部11に着座した状態において、ウェアラブル補助具2は充電シート1から供給される電力を充電することができる。充電シート1はユーザ3の外出先に設置されている。この充電シート1は、屋内、屋外、移動体の内部などに設置可能である。充電シート1の設置場所として、病院の待合室、商業施設、駅、電車の優先席、バス停、バスの優先席、公園などが挙げられる。
図2は、充電シートとウェアラブル補助具の機能ブロックを示すブロック図である。図2に示すように、充電シート1は、着座部11と、検知部12と、通信部13と、制御部14と、記憶部15と、電力供給部16とを備えている。
着座部11は、ユーザ3が着座する部分である。例えば、座面や背もたれにより着座部11が構成されている。また、充電シート1が一人掛け用の椅子である場合には、一つの充電シート1に対して一つの着座部11が存在する。充電シート1が二人掛け用の椅子など長椅子である場合には、一つの充電シート1に対して複数の着座部11が存在する。
検知部12は、ユーザ3が充電シート1の着座部11に着座したことを検知するセンサである。すなわち、検知部12は着座センサにより構成される。例えば、検知部12は反射式赤外線センサや荷重センサなどにより構成されている。検知部12が荷重式の着座センサである場合、その設置場所は座面の下部であってもよく、背もたれ(背面)の内部であってもよい。つまり、この検知部12は着座部11に対応した位置に設けられ、かつ着座部11の数に対応した個数だけ設けられている。そして、検知部12がユーザ3の着座を検知した場合、検知部12から制御部14に検知信号が出力される。着座部11が複数存在する場合には、どの着座部11に人間が着座したのかを検知部12からの信号に基づいて制御部14で判別することができる。
通信部13は、ウェアラブル補助具2との間で通信を行う。例えば、充電シート1が充電ケーブル4を介してウェアラブル補助具2と接続されている場合、通信部13はウェアラブル補助具2との間で充電ケーブル4を介した有線通信を行うことが可能である。一方、充電シート1が充電ケーブル4を介してウェアラブル補助具2と接続されていない場合には、通信部13はウェアラブル補助具2との間で無線通信を行うことが可能である。そして、通信部13は制御部14により制御される。さらに、通信部13により取得した情報は制御部14に出力される。
制御部14は、プロセッサと、メモリと、を備えている。プロセッサは、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等からなる。メモリは、主記憶装置であって、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等からなる。この制御部14は、記憶部15に格納されたプログラムをメモリ(主記憶装置)の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等を制御することにより、所定の目的に合致した機能を実現する。
また、制御部14は、電力制御部141を有する。電力制御部141は、充電シート1からウェアラブル補助具2に電力を供給する充電制御を実行する。この電力制御部141は充電制御を実行する際、電力供給部16を制御する。例えば、ユーザ3の着座を検知した信号が検知部12から制御部14に入力されると、電力制御部141は電力供給部16を制御して充電シート1からウェアラブル補助具2に電力を供給する。
記憶部15は、EPROM(Erasable Programmable ROM)等の記録媒体から構成される。記憶部15には、制御部14で実行される各種のプログラムが格納されている。例えば、記憶部15には、充電シート1からウェアラブル補助具2に電力を供給する充電制御を実行するためのプログラムが格納されている。
電力供給部16は、ウェアラブル補助具2に電力を供給する充電器である。この電力供給部16は外部電源やバッテリと電気的に接続されている。例えば、充電シート1が公園に設置される場合、電力供給部16は外部電源や充電シート1に備え付けのバッテリと電気的に接続されている。また、充電シート1が電車の優先席に設置されている場合、電力供給部16は外部電源や内部電源(電車に搭載されたバッテリ)と電気的に接続されている。あるいは、充電シート1が商業施設に設置される場合、電力供給部16は商業施設に設けられたコンセントを介して外部電源と電気的に接続されている。そして、電力供給部16は電力制御部141の制御により外部電源等の電力をウェアラブル補助具2に供給する。なお、電力供給部16は充電ケーブル4との接続口すなわち給電側の充電ポートを含んで構成されてもよい。また、充電ケーブル4は充電シート1に常時接続されたものであってもよく、ユーザ3が携帯するものであり充電時のみ接続されるものであってもよい。
ウェアラブル補助具2は、通信部21と、制御部22と、記憶部23と、電力受容部24と、バッテリ25と、モータ26と、作動部27とを備えている。このウェアラブル補助具2が備える通信部21、制御部22、および記憶部23は、物理的には充電シート1が備える通信部13、制御部14、および記憶部15と同様である。
通信部21は、充電シート1との間で通信を行う。例えば、ウェアラブル補助具2が充電ケーブル4を介して充電シート1と接続されている場合、通信部21は充電シート1との間で充電ケーブル4を介した有線通信を行うことが可能である。一方、ウェアラブル補助具2が充電ケーブル4を介して充電シート1と接続されていない場合には、通信部21は充電シート1との間で無線通信を行うことが可能である。
制御部22は、充電シート1から供給された電力を充電する充電制御を実行する。制御部22は充電制御を実行する際、電力受容部24を制御する。例えば、制御部22は、充電ケーブル4を介して充電シート1と接続されたことを検知した場合、充電準備状態に移行したものと判断する。そして、充電準備状態になると制御部22は電力受容部24を制御して、充電シート1から供給される電力をバッテリ25に充電する。
また、制御部22は、記憶部23に格納されたプログラムに基づいて、ユーザ3の歩行を補助する電動アシスト制御を実行する。この制御部22は電動アシスト制御を実行することによって、バッテリ25の電力を用いてモータ26を駆動させる。モータ26が駆動すると、モータ26から出力された動力により作動部27が作動する。その際、制御部22はモータ26のトルクおよび回転数を制御して作動部27の作動量を制御する。作動部27の作動量はユーザ3の動作を補助するためのアシスト量となる。
電力受容部24は、充電シート1から供給される電力を受け取る受電側の電気機器である。この電力受容部24はバッテリ25と電気的に接続されている。なお、この電力受容部24は充電ケーブル4との接続口すなわち受電側の充電ポートを含んで構成されてもよい。
バッテリ25は、モータ26に供給するための電力を蓄える蓄電池である。このバッテリ25はリチウムイオン電池などの二次電池により構成されている。例えば、バッテリ25は充電ケーブル4を介して充電シート1の電力供給部16と電気的に接続される。そして、ウェアラブル補助具2は制御部22の制御により、充電シート1から供給される電力をバッテリ25に充電する。また、バッテリ25はモータ26と電気的に接続されている。そのため、バッテリ25に充電された電力をモータ26に供給することができる。
モータ26は、バッテリ25に蓄えられた電力を利用して駆動する電動機である。このモータ26から出力される動力が作動部27に伝達される。例えば、モータ26の回転軸と作動部27との間には動力を伝達するための部材(動力伝達部材)が設けられている。
作動部27は、ユーザ3の足にモータ26の動力を作用させるアシスト部であり、ユーザ3の足に装着される部材である。例えば、作動部27はユーザ3の足首に装着されて、足首の底屈と背屈をアシストするように作動する。あるいは、作動部27はユーザ3の膝に装着されて、膝の屈伸をアシストするように作動する。もしくは、作動部27はユーザ3の大腿部に装着され、足の振り出しと振り切りをアシストするように作動する。
図3は、充電制御の処理フローを示すフローチャート図である。図3に示す処理は制御部14により実施される。
制御部14は、ウェアラブル補助具2を検知したか否かを判定する(ステップS101)。ステップS101では、通信部13による無線通信を行い、充電シート1の周囲にウェアラブル補助具2が存在するか否かが判定される。要するに、ステップS101において、制御部14は人間の着座を検知する前に、周囲に存在するウェアラブル補助具2を検知したか否かを判定する。
例えば、制御部14は充電シート1を中心にした数メートルの範囲を対象エリアとし、この範囲内においてウェアラブル補助具2の通信部21から発信された信号を受信したか否かを判定する。この範囲は予め設定された値であり、数メートルの範囲であってもよく、十メートルを超える範囲であってもよい。また、制御部14はその範囲内に通信部13からの信号に出力し、この信号に応じて信号を出力したウェアラブル補助具2が存在するか否かを判定してもよい。
ウェアラブル補助具2を検知したと判定されない場合(ステップS101:No)、この制御ルーチンは終了する。
ウェアラブル補助具2を検知したと判定された場合(ステップS101:Yes)、制御部14は、ウェアラブル補助具2を装着したユーザ3が充電シート1に着座したか否かを判定する(ステップS102)。ステップS102では、着座部11に人間が着座したか否かが判定されるとともに、着座した人間がウェアラブル補助具2の装着者(ユーザ3)であるか否かが判定される。
例えば、ステップS102において、制御部14は着座部11に人間が着座したことを検知部12で検知したか否かを判定する。検知部12が人間の着座を検知した場合、制御部14は着座部11に人間が着座したと判断する。さらに、制御部14は充電シート1が充電ケーブル4を介してとウェアラブル補助具2と接続されたか否かを判定する。そして、充電シート1が充電ケーブル4を介してウェアラブル補助具2と接続されたと判断した場合、制御部14は、着座した人間がウェアラブル補助具2の装着者であると判断する。このように、ステップS102では、ステップS101で検知したウェアラブル補助具2の装着者が充電シート1に着座したか否かが判定される。
ウェアラブル補助具2を装着したユーザ3が充電シート1に着座したと判定されない場合(ステップS102:No)、この制御ルーチンは終了する。例えば、検知部12が人間の着座を検知しない場合には、ステップS102において否定的に判定される。また、検知部12が人間の着座を検知した場合であっても、その人間がウェアラブル補助具2の装着者ではない場合には、ステップS102において否定的に判定される。具体的には、制御部14は人間の着座を検知したと判断した場合、充電ケーブル4を介したウェアラブル補助具2との接続を検知しないと判断すると、着座した人間はユーザ3ではないと判断する。この場合、検知部12による着座を検知してから所定時間内に充電ケーブル4を介したウェアラブル補助具2との接続を検知したか否かが判定される。この所定時間が経過した場合に、ステップS102において否定的に判定される。
一方、ウェアラブル補助具2を装着したユーザ3が充電シート1に着座したと判定された場合(ステップS102:Yes)、制御部14はウェアラブル補助具2の充電規格を識別する(ステップS103)。充電規格は、定格電圧と電流とにより規定される。ステップS103では、充電ケーブル4を介したウェアラブル補助具2との有線通信によりウェアラブル補助具2から情報を取得し、その取得した情報に基づいてウェアラブル補助具2の充電規格が識別される。充電シート1の記憶部15には、充電規格を識別するための情報が格納されている。制御部14はウェアラブル補助具2との有線接続を検知した際に、ウェアラブル補助具2からの情報と記憶部15に格納された情報とに基づいて、充電対象となるウェアラブル補助具2の充電規格を識別する。
そして、制御部14は、識別した充電規格に基づいてウェアラブル補助具2に電力を供給する(ステップS104)。ステップS104では、電力制御部141の制御により電力供給部16から電力受容部24へと電力が供給される。つまり、ステップS104において充電制御が行われる。その際、電力制御部141はウェアラブル補助具2の充電規格に応じた定格電圧および電流となるように供給電力を制御する。ステップS104の処理を実施すると、この制御ルーチンは終了する。
以上説明した通り、実施形態によれば、外出時に充電シート1によってウェアラブル補助具2に電力を供給することができる。また、ウェアラブル補助具2を装着したユーザ3は充電シート1に着座することによりバッテリ25への充電を受けることができる。
なお、図3に示す例では、充電ケーブル4との接続によりウェアラブル補助具2の充電規格を識別する方法について説明したが、識別方法はこれに限定されない。つまり、ウェアラブル補助具2の充電規格を識別する方法は有線通信による情報取得に限定されない。例えば、ステップS101の無線通信によりウェアラブル補助具2を検知する際、ウェアラブル補助具2の検知と同時に、充電規格を識別可能な情報を無線通信によりウェアラブル補助具2から取得してもよい。このようにウェアラブル補助具2の充電規格を無線通信により識別する場合には、ステップS103の処理は省略されてもよい。ステップS103を省略する制御ルーチンでは、ステップS102で肯定的に判定された場合、ステップS102からステップS104に進む。このステップS102では、ステップS101で識別された充電規格に該当するウェアラブル補助具2の装着者が着座したか否かが判定されることになる。一方、ステップS103を省略しない制御ルーチンでは、ステップS102で肯定的に判定された場合、ステップS103において識別した充電規格がステップ101で識別された充電規格と一致することが判断される。いずれの場合であっても、充電シート1はユーザ3の着座前にウェアラブル補助具2の充電規格を識別することができ、ユーザ3の着座により充電対象となるウェアラブル補助具2を特定できる。
また、図3に示す例では、充電ケーブル4を用いた充電方法について説明したが、充電方法はこれに限定されない。例えば、ワイヤレス充電により充電シート1からウェアラブル補助具2に電力を供給してもよい。この場合、充電シート1は送電用コイルを備え、ウェアラブル補助具2は受電用コイルを備える。一例として、電力供給部16は送電用コイルを含んで構成され、電力受容部24は受電用コイルを含んで構成される。この場合、充電シート1には、着座したユーザ3の姿勢を考慮してウェアラブル補助具2の位置と対応する位置に送電用コイルが設置されている。例えば、ウェアラブル補助具2が腰に装着されるタイプ(受電用コイルが腰に位置する場合)を想定し、充電シート1の背もたれに送電用コイルが配置される。あるいは、ウェアラブル補助具2が足に装着されるタイプ(受電用コイルが足に位置する場合)を想定し、充電シート1の脚部に送電用コイルが配置される。そして、制御部14はステップS102においてユーザ3の着座を検知した場合に、送電用コイルに電流を流す。
また、変形例として、充電シート1の着座部11に人間が着座したことを検知してから充電制御を開始してもよい。そこで、変形例における充電制御の処理フローを図4に例示する。
図4は、変形例における充電制御の処理フローを示すフローチャート図である。なお、図4に示す処理は制御部14により実施される。また、図4に示すステップS203,ステップS204の処理は、図3に示すステップS103,ステップS104の処理と同様であるため説明を省略する。
制御部14は、充電シート1に人間が着座したか否かを判定する(ステップS201)。ステップS201では、着座部11に人間が着座したことを検知部12で検知したか否かが判定される。つまり、ステップS201でウェアラブル補助具2の装着者であるか否かを問わず、人間の着座が判定される。
充電シート1に人間が着座したと判定されない場合(ステップS201:No)、この制御ルーチンは終了する。
充電シート1に人間が着座したと判定された場合(ステップS201:Yes)、制御部14は、充電ケーブル4を介してウェアラブル補助具2と接続されたか否かを判定する(ステップS202)。ステップS202では、ステップS201により人間の着座を検知してから所定時間内に、充電ケーブル4を介したウェアラブル補助具2との接続を検知したか否かが判定される。
そして、充電ケーブル4を介してウェアラブル補助具2と接続されたと判定されない場合(ステップS202:No)、この制御ルーチンは終了する。
一方、充電ケーブル4を介してウェアラブル補助具2と接続されたと判定された場合(ステップS202:Yes)、この制御ルーチンはステップS203へ進む。
このように、充電シート1は着座部11に人間が着座した後に、その人間がウェアラブル補助具2を装着したユーザ3であるか否かを判断してもよい。そのため、ステップS201,S202をまとめて一つの判定ステップとしてもよい。つまり、充電ケーブル4が接続されたことを検知した場合に、ウェアラブル補助具2を装着したユーザ3が着座部11に着座したと判断してもよい。
また、図4に示すステップS202では、充電ケーブル4を介した接続の有無とは別の方法でウェアラブル補助具2を検知してもよい。例えば、ワイヤレス充電により充電シート1からウェアラブル補助具2に電力を供給する場合には、ステップS202において、通信部13による無線通信によってウェアラブル補助具2を検知してもよい。この場合、ステップS203では、ステップS202で無線通信により取得した情報に基づいてウェアラブル補助具2の充電規格を識別することができる。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な開示の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
1 充電シート
2 ウェアラブル補助具(電動アシスト装置)
11 着座部
12 検知部
13 通信部
14 制御部
15 記憶部
16 電力供給部
21 通信部
22 制御部
23 記憶部
24 電力受容部
25 バッテリ
26 モータ
141 電力制御部
2 ウェアラブル補助具(電動アシスト装置)
11 着座部
12 検知部
13 通信部
14 制御部
15 記憶部
16 電力供給部
21 通信部
22 制御部
23 記憶部
24 電力受容部
25 バッテリ
26 モータ
141 電力制御部
Claims (20)
- ハードウェアを有するプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
ユーザが着座部に着座したことを検知し、
前記ユーザに装着され、前記ユーザの歩行を補助する電動アシスト装置を検知し、
前記電動アシスト装置の充電規格に応じた電力を前記電動アシスト装置に供給する
充電シート。 - 前記プロセッサは、前記電動アシスト装置との通信により当該電動アシスト装置の充電規格を識別する
請求項1に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、前記ユーザが前記着座部に着座したことを検知する前に、前記電動アシスト装置との無線通信によって、周囲に存在する前記電動アシスト装置を検知する
請求項2に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、無線通信により前記電動アシスト装置から取得した情報に基づいて、前記ユーザの着座を検知する前に前記電動アシスト装置の充電規格を識別する
請求項3に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、
前記無線通信により検知された電動アシスト装置を装着したユーザが前記着座部に着座したか否かを判定し、
前記電動アシスト装置を装着したユーザが前記着座部に着座したと判定された場合、前記充電規格に応じた電力を前記電動アシスト装置に供給する
請求項4に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、前記ユーザが前記着座部に着座したことを検知した後に、前記電動アシスト装置との無線通信によって、前記着座部に着座したユーザが装着している電動アシスト装置を検知する
請求項2に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、無線通信により前記電動アシスト装置から取得した情報に基づいて、前記ユーザの着座を検知した後に前記電動アシスト装置の充電規格を識別する
請求項6に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、充電ケーブルを介して前記電動アシスト装置と通電可能に接続されたことを検知する
請求項2から7のいずれか一項に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、前記充電ケーブルを介して前記電動アシスト装置と接続されたことを検知することにより、前記電動アシスト装置を検知する
請求項8に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、前記充電ケーブルを介して前記電動アシスト装置と接続されたことを検知することにより、前記電動アシスト装置を装着したユーザが前記着座部に着座したと判断する
請求項8または9に記載の充電シート。 - 前記プロセッサは、
前記充電ケーブルを介して前記電動アシスト装置との間で有線通信を行い、
有線通信により前記電動アシスト装置から取得した情報に基づいて前記電動アシスト装置の充電規格を識別する
請求項8から10のいずれか一項に記載の充電シート。 - ハードウェアを有するプロセッサに、
ユーザが着座部に着座したことを検知し、
前記ユーザに装着され、前記ユーザの歩行を補助する電動アシスト装置を検知し、
前記電動アシスト装置の充電規格に応じた電力を前記電動アシスト装置に供給する
ことを実行させるプログラム。 - 前記プロセッサに、前記電動アシスト装置との通信により当該電動アシスト装置の充電規格を識別する
ことを実行させる請求項12に記載のプログラム。 - 前記プロセッサに、前記ユーザが前記着座部に着座したことを検知する前に、前記電動アシスト装置との無線通信によって、周囲に存在する前記電動アシスト装置を検知する
ことを実行させる請求項13に記載のプログラム。 - 前記プロセッサに、無線通信により前記電動アシスト装置から取得した情報に基づいて、前記ユーザの着座を検知する前に前記電動アシスト装置の充電規格を識別する
ことを実行させる請求項14に記載のプログラム。 - 前記プロセッサに、
前記無線通信により検知された電動アシスト装置を装着したユーザが前記着座部に着座したか否かを判定し、
前記電動アシスト装置を装着したユーザが前記着座部に着座したと判定された場合、前記充電規格に応じた電力を前記電動アシスト装置に供給する
ことを実行させる請求項15に記載のプログラム。 - 前記プロセッサに、前記ユーザが前記着座部に着座したことを検知した後に、前記電動アシスト装置との無線通信によって、前記着座部に着座したユーザが装着している電動アシスト装置を検知する
ことを実行させる請求項13に記載のプログラム。 - 前記プロセッサに、無線通信により前記電動アシスト装置から取得した情報に基づいて、前記ユーザの着座を検知した後に前記電動アシスト装置の充電規格を識別する
ことを実行させる請求項17に記載のプログラム。 - 前記プロセッサに、充電ケーブルを介して前記電動アシスト装置と通電可能に接続されたことを検知する
ことを実行させる請求項13から請求項18のいずれか一項に記載のプログラム。 - 前記プロセッサに、前記充電ケーブルを介して前記電動アシスト装置と接続されたことを検知することにより、前記電動アシスト装置を検知する
ことを実行させる請求項19に記載のプログラム。
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- 2021-09-23 US US17/482,587 patent/US11791671B2/en active Active
- 2021-10-25 CN CN202111238852.0A patent/CN114649844B/zh active Active
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