JPH1156917A - Auxiliary motorized wheelchair - Google Patents

Auxiliary motorized wheelchair

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JPH1156917A
JPH1156917A JP9225111A JP22511197A JPH1156917A JP H1156917 A JPH1156917 A JP H1156917A JP 9225111 A JP9225111 A JP 9225111A JP 22511197 A JP22511197 A JP 22511197A JP H1156917 A JPH1156917 A JP H1156917A
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JP
Japan
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power
human
human power
input
auxiliary
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9225111A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Uchiyama
敦 内山
Nobuyuki Sugano
信之 菅野
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1156917A publication Critical patent/JPH1156917A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an auxiliary motorized wheelchair requiring no specification setting for individual users, preventing an increase of the number of part items, capable of reducing a cost and improving the travel performance in a single-hand rowing operation. SOLUTION: This auxiliary motorized wheelchair is provided with hand rims (human power detecting members) 13 inputted with human power, potentiometers (human power detecting means) 72 judging and detecting the direction and size of the human power applied to the hand rims 13 at a first or second level, motors (auxiliary power sources) 31 feeding the auxiliary power to wheels, and a controller (auxiliary power control means) 100. When the detected human power is at the first level, the motors 31 are controlled so that the auxiliary power becomes the driving power in the forward/reverse direction corresponding to the human power input direction. When the detected human power is at a second level, the motors 31 are controlled so that the auxiliary power becomes the driving power in the turning direction corresponding to the human power input direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、片手の操作でも車両の
前後進動作が可能である補助動力式車椅子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an auxiliary powered wheelchair capable of moving a vehicle back and forth with one handed operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】手動車椅子と電動車椅子との中間的な存
在として補助動力付き車椅子が提案されている。この補
助動力付き車椅子は、左,右の車輪に間欠的に加えられ
る人力を検出し、該検出された人力に応じた補助動力を
左,右の車輪に加えることによって歩行の不自由な使用
者の肉体的な負担を軽減するものであり、使用者は手動
車椅子の感覚で操作することができ、精神的苦痛も緩和
される。
2. Description of the Related Art A wheelchair with auxiliary power has been proposed as an intermediate between a manual wheelchair and an electric wheelchair. This wheelchair with auxiliary power detects a human power intermittently applied to the left and right wheels, and applies an auxiliary power corresponding to the detected human power to the left and right wheels, thereby enabling a user who has difficulty walking. The physical burden on the user can be reduced, the user can operate the device as if a manual wheelchair is used, and mental pain is reduced.

【0003】しかし、上記従来の補助動力付き車椅子は
左,右の車輪に同等の人力が加えられることを前提にし
ているため、使用者が両手の操作力がアンバランスであ
ったり、片方の手だけでしか操作が行えない場合には、
上記従来の補助動力付き車椅子は操作性が低いという問
題がある。
[0003] However, the above-mentioned conventional wheelchair with auxiliary power is based on the premise that equal human power is applied to the left and right wheels, so that the user has an unbalanced operation force with both hands or one hand. If you can only operate with
The conventional wheelchair with auxiliary power has a problem that operability is low.

【0004】例えば、従来の補助動力付き車椅子を片方
の手で操作する(以下片手漕ぎ操作と記す)場合、車椅
子が蛇行しないように足で路面を蹴って進行方向を規制
する必要があり、このように従来の補助動力付き車椅子
は、片手漕ぎ操作では直進時の使い勝手が悪いという問
題がある。
For example, when a conventional wheelchair with auxiliary power is operated with one hand (hereinafter referred to as one-handed rowing operation), it is necessary to regulate the traveling direction by kicking the road surface with a foot so that the wheelchair does not meander. As described above, the conventional wheelchair with auxiliary power has a problem in that it is not easy to use a single-row operation when traveling straight.

【0005】また、片手漕ぎ操作では左, 右何れかに旋
回する場合は、片方の足により旋回方向を制御すること
が必要である。具体的には、右に曲がる時は、足を操舵
手段として車椅子の前方路面を蹴って車椅子を右方に回
頭させる必要があり、このように、従来の補助動力付き
車椅子は、片手漕ぎ操作では旋回時の使い勝手が悪いと
いう問題がある。
[0005] In addition, when turning left or right in a one-handed rowing operation, it is necessary to control the turning direction with one foot. Specifically, when turning to the right, it is necessary to kick the road surface in front of the wheelchair and turn the wheelchair to the right by using the foot as a steering means, as described above, the conventional wheelchair with auxiliary power is one-handed operation There is a problem that usability during turning is poor.

【0006】これらの問題を解決するものとして本願出
願人は、一方の車輪に人力が加えられると、該人力に基
づいて設定された補助動力が一方の車輪に加えられると
ともに、該一方の車輪に作用する人力と補助動力との和
と同等の補助動力が他方の車輪に加えられるようにした
もの(特開平7−136218号公報参照)を提案して
いる。
In order to solve these problems, the applicant of the present application has proposed that when human power is applied to one wheel, an auxiliary power set based on the human power is applied to one wheel and the other wheel is applied to the one wheel. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-136218 proposes that an auxiliary power equivalent to the sum of the acting human power and the auxiliary power is applied to the other wheel.

【0007】上記提案装置では、使用者が片方の手で一
方の車輪に人力を加えると、該一方の車輪に作用する人
力と補助動力との和と同等の補助動力が他方の車輪に供
給されるため、片手漕ぎ操作の場合でも蛇行することな
く容易に直進することができ、足による直進制御を不要
にすることができる。
In the above proposed device, when the user applies human power to one wheel with one hand, auxiliary power equivalent to the sum of human power and auxiliary power acting on the one wheel is supplied to the other wheel. Therefore, even in the case of a one-handed rowing operation, the vehicle can easily go straight without meandering, and the straight running control by foot can be unnecessary.

【0008】また、片手漕ぎ操作の場合の旋回時の使い
勝手を向上するものとして、本願出願人は、使用者の旋
回の意志を検出する旋回意志検出手段として機能するフ
ートスイッチを右側のステップに設け、該スイッチによ
り補助力の供給先を指定して、旋回を容易にするもの
(特開平7−136219号公報参照)を提案してい
る。
In order to improve the usability at the time of turning in the case of one-handed rowing operation, the applicant of the present application provided a foot switch which functions as turning intention detecting means for detecting a user's turning intention at the right step. There has been proposed a device which designates a supply destination of an auxiliary force by the switch to facilitate turning (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-136219).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
フートスイッチにより補助力の供給先を設定して、旋回
方向を指定するようにしたものでは、上記フートスイッ
チの取り付け位置を、使用者の身体的特徴に応じて個別
に設定する必要があり、また、このスイッチやスイッチ
操作に係る制御装置等が必要となるため、それだけ製造
コストがかさむという問題がある。
However, in the above-described conventional foot switch, the destination of the auxiliary force is set and the turning direction is designated. In this case, the mounting position of the foot switch is determined by the user's body. It is necessary to individually set according to the characteristic features, and furthermore, since this switch and a control device for the switch operation are required, there is a problem that the manufacturing cost increases accordingly.

【0010】また、一方の車輪に作用する人力と補助動
力との和と同等の補助動力を他方の車輪に供給するもの
では、ハンドリムに人力を印加中は両輪より推進力を発
生するが、次のストロークのためにハンドリムを持ち替
える間は両輪の推進力が消滅してしまうので、例えば右
輪を漕いで坂道を直進登坂している時に、足により右旋
回しようとすると左輪に供給される駆動力が登坂旋回に
必要なトルクより小さくなって走行自体が不能になる場
合が発生するという問題もある。
Further, in a system in which auxiliary power equivalent to the sum of human power and auxiliary power acting on one wheel is supplied to the other wheel, while the human power is being applied to the hand rim, propulsion is generated from both wheels. The propulsive force of both wheels disappears when the hand rim is changed due to the stroke of the vehicle. There is also a problem that a case may occur where the power becomes smaller than the torque required for the uphill turning and the traveling itself becomes impossible.

【0011】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、使用者個別の仕様設定を不要にでき、部品点数が増
加するのを防止してコストを低減することができ、ま
た、片手漕ぎ操作での走行性能を向上することができる
補助動力式車椅子を提供することを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can eliminate the need for setting individual specifications for each user, can prevent an increase in the number of parts, and can reduce the cost. It is an object of the present invention to provide an auxiliary power wheelchair capable of improving running performance in operation.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、人力
が入力される人力入力部材と、該人力入力部材に加えら
れた人力の方向及びその大きさを検出する人力検出手段
と、車輪に補助動力を供給する補助動力源と、該補助動
力源を、上記検出された人力が小なるときは上記補助動
力が人力入力方向に応じた前後進方向の駆動力となるよ
うに、上記検出された人力が大なるときは上記補助動力
が人力入力方向に応じた旋回方向の駆動力となるように
それぞれ制御する補助動力制御手段とを備えたことを特
徴とする補助動力式車椅子である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a human input member to which human power is input, a human power detecting means for detecting the direction and magnitude of the human input applied to the human input member, and a wheel. And an auxiliary power source for supplying auxiliary power to the auxiliary power source, such that when the detected human power becomes small, the auxiliary power becomes a driving force in the forward / rearward direction corresponding to the input direction of the human power. And an auxiliary power control means for controlling the auxiliary power to be a driving force in a turning direction in accordance with the input direction of the human power when the input human power is large.

【0013】請求項2の発明は、請求項1において、
左,右の車輪の回転速度の合成値を実質的車両走行速度
として検出する車両速度検出手段と、上記人力が小なる
ときは上記左,右車輪の目標速度を均等に増減する目標
速度増減手段とを備え、上記補助動力制御手段は、人力
が小なるときは上記検出速度が上記目標速度となるよう
上記補助動力源を速度フィードバック制御し、人力が大
なるときは上記左,右車輪の駆動トルクに旋回方向に応
じた差が生じるよう補助動力源を制御することを特徴と
している。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect,
Vehicle speed detecting means for detecting the combined value of the rotational speeds of the left and right wheels as a substantial vehicle running speed, and target speed increasing and decreasing means for uniformly increasing and decreasing the target speeds of the left and right wheels when the human power becomes small The auxiliary power control means performs speed feedback control of the auxiliary power source so that the detected speed becomes the target speed when the human power is small, and drives the left and right wheels when the human power is large. It is characterized in that the auxiliary power source is controlled so that a difference occurs in the torque according to the turning direction.

【0014】請求項3の発明は、請求項2において、上
記人力入力部材及び人力検出手段を左,右車輪に対応し
て備えており、上記目標速度増減手段は、同向きの上記
小なる人力が左,右の人力入力部材に加えられたときは
一方の人力入力部材のみに加えられたときよりも大きな
割合で上記目標速度を増減し、逆向きの上記小なる人力
が左,右の人力入力部材に加えられたときは上記目標速
度の増減を停止することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the human power input member and the human power detection means are provided corresponding to left and right wheels, and the target speed increasing / decreasing means is provided with the small human power in the same direction. Is applied to the left and right input members, the target speed is increased / decreased at a greater rate than when applied to only one input member. When applied to the input member, the increase or decrease of the target speed is stopped.

【0015】請求項4の発明は、請求項2又は3におい
て、上記人力入力部材及び人力検出手段を左,右車輪に
対応して備えており、上記補助動力制御手段は、逆向き
の上記大なる人力が左,右の人力入力部材に加えられた
ときは一方の人力入力部材のみに加えられたときよりも
左,右車輪の駆動トルクの差が大きくなるように上記補
助動力源を制御することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the human power input member and the human power detection means are provided corresponding to the left and right wheels, and the auxiliary power control means is provided in the opposite direction. The auxiliary power source is controlled such that the difference between the driving torques of the left and right wheels becomes larger when a certain manpower is applied to the left and right manpower input members than when only one manpower input member is applied. It is characterized by:

【0016】請求項5の発明は、請求項2ないし4の何
れかにおいて、上記目標速度増減手段は、目標速度が0
以外の場合には時間経過とともに目標速度の絶対値を0
に向けて漸減することを特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the second to fourth aspects, the target speed increasing / decreasing means sets the target speed to zero.
Otherwise, the absolute value of the target speed is set to 0 over time.
It is characterized by gradually decreasing toward.

【0017】請求項6の発明は、請求項1ないし5の何
れかにおいて、上記人力入力部材は、人力を伝達可能に
駆動輪に取り付けられたハンドリムであることを特徴と
している。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the human input member is a hand rim attached to a driving wheel so as to transmit human power.

【0018】ここで本発明において、上記小なる人力と
は、例えば人力検出センサにおけるいわゆる不感帯域を
示す第1しきい値から使用者の発揮し得る人力よりも十
分に小さい第2しきい値までの範囲に設定可能であり、
上記大なる人力とは、例えば上記第2しきい値より大き
い範囲に設定可能である。従ってこの場合は、小なる人
力とは人力入力部材に軽く触れる程度の人力を意味し、
大なる人力とはこれよりも大きめの人力を意味する。
Here, in the present invention, the small human power is, for example, from a first threshold value indicating a so-called dead zone in a human power detection sensor to a second threshold value sufficiently smaller than the human power that the user can exert. Can be set in the range of
The large human power can be set, for example, in a range larger than the second threshold. Therefore, in this case, small human power means human power enough to lightly touch the human input member,
Greater human power means greater human power.

【0019】また、本発明における人力の検出において
は、しきい値を設けることなく、人力を連続量として扱
い、あるいは人力をファジー量として扱うことも可能で
ある。
In the detection of human power according to the present invention, it is possible to treat human power as a continuous quantity or to treat human power as a fuzzy quantity without setting a threshold value.

【0020】なお、本発明における人力入力部材には、
請求項6のハンドリム以外に、使用者が操作するオンオ
フスイッチ、あるいは介助者が把持するグリップ等も含
まれる。
The human input member according to the present invention includes:
In addition to the hand rim of claim 6, an on / off switch operated by a user, a grip held by an assistant, and the like are also included.

【0021】[0021]

【発明の作用効果】請求項1の発明に係る補助動力式車
椅子によれば、人力入力部材に入力された人力が小なる
ときは上記補助動力として前後進方向の駆動力が供給さ
れるので、例えば上記小なる人力が前進方向に加えられ
ると車椅子は直進前進する。また入力部材に入力された
人力が大なるときは上記補助動力として旋回方向の駆動
力が供給されるので、例えば大なる人力が加えられると
車椅子は直進中であれば曲進し、停車中であれば小さい
半径で旋回する。
According to the auxiliary power wheelchair according to the first aspect of the present invention, when the human power input to the human power input member is small, the driving power in the forward and backward direction is supplied as the auxiliary power. For example, when the small human force is applied in the forward direction, the wheelchair advances straight ahead. Further, when the human power input to the input member is large, the driving force in the turning direction is supplied as the auxiliary power, for example, when a large human power is applied, the wheelchair turns if the vehicle is going straight, and the vehicle is stopped. If there is, turn with a small radius.

【0022】請求項2の発明によれば、左,右の車輪の
回転速度の合成値を実質的車両走行速度として検出し、
上記人力が小なるときは上記左,右車輪の目標速度を均
等に増減し、検出速度が目標速度となるよう上記補助動
力源を速度フィードバック制御するようにしたので、走
行中に人力入力部材を軽く触れるように操作することに
よりその方向の走行速度を増減できる。
According to the second aspect of the present invention, the combined value of the rotational speeds of the left and right wheels is detected as a substantial vehicle traveling speed,
When the manpower is small, the target speeds of the left and right wheels are uniformly increased and decreased, and the auxiliary power source is speed-feedback controlled so that the detected speed becomes the target speed. The running speed in that direction can be increased or decreased by lightly touching.

【0023】また人力が大なるときは上記左,右車輪の
駆動トルクに旋回方向に応じた差が生じるよう補助動力
源を制御するようにしたので、走行中に人力入力部材に
大きめの人力を加えることにより進路を任意に修正する
ことが可能となり、このようにして片手操作により任意
に進路変更と車速の調整ができる。
When the human power is large, the auxiliary power source is controlled so that the difference between the driving torques of the left and right wheels depends on the turning direction. This makes it possible to arbitrarily correct the course, and thus the course can be changed and the vehicle speed can be arbitrarily adjusted by one-handed operation.

【0024】また人力が小なるときには走行速度が目標
速度となるよう速度フィードバック制御するようにした
ので、路面状況(坂等)による外力が作用しても目標速
度が維持され、例えば登坂時に減速し過ぎたり降坂時に
増速し過ぎるといった問題を回避できる。
When the manpower is small, the speed feedback control is performed so that the running speed becomes the target speed. Therefore, the target speed is maintained even if an external force due to the road surface condition (hill or the like) acts. It is possible to avoid the problem that the vehicle speed is increased when the vehicle is running downhill.

【0025】請求項3の発明によれば、同向きの小なる
人力が左,右の人力入力部材に加えられたときは一方の
人力入力部材のみに加えられたときよりも大きな割合で
目標速度を増減するようにしたので、左,右の人力入力
部材を同向きに軽く触れるように操作することにより、
より素早く前後進方向の速度を増加でき、通常の手動車
椅子に近い感覚での使用が可能となる。
According to the third aspect of the present invention, when a small human force in the same direction is applied to the left and right human input members, the target speed is increased at a higher rate than when only one of the human input members is applied. Is increased or decreased. By operating the left and right human input members lightly in the same direction,
It is possible to increase the speed in the forward and backward directions more quickly, and it is possible to use the vehicle as if it were a normal manual wheelchair.

【0026】また逆向きの小なる人力が左,右の人力入
力部材に加えられたときは上記速度の増減を停止したの
で、使用者の違和感を回避できる。即ち、使用者は、両
方の人力入力部材に逆向きの人力を入力する場合は通常
加減速を望んでいないと考えられるので、このような場
合の目標速度の増減を停止するようにしたことにより使
用者の違和感をなくすことができる。
When a small amount of human power in the opposite direction is applied to the left and right human power input members, the increase or decrease of the speed is stopped, so that the user can avoid a sense of discomfort. That is, when inputting human power in opposite directions to both human power input members, it is considered that the user does not normally desire acceleration / deceleration, so that the increase / decrease of the target speed in such a case is stopped. The user's discomfort can be eliminated.

【0027】なお、このように逆向きの人力が左,右の
入力部材に加えられた時には、使用者は加減速を望んで
おらず、むしろ旋回動作を望んでいると考えられるの
で、通常は前後進方向の補助動力を意味する小なる人力
であっても逆向きに入力された場合には、左,右車輪の
駆動トルクに差を設けて旋回動作が行われるようにする
ことも考えられる。
When the opposite human force is applied to the left and right input members, it is considered that the user does not want to accelerate or decelerate, but rather wants a turning operation. Even if the input is in the opposite direction, even if the input is in the opposite direction, the turning operation may be performed by providing a difference between the driving torques of the left and right wheels even if the input is in the opposite direction, even if the input power is small, which means the auxiliary power in the forward and backward directions. .

【0028】請求項4の発明によれば、逆向きの大なる
人力が左,右の人力入力部材に加えられたときは一方の
人力入力部材のみに加えられたときよりも左,右車輪の
駆動トルクの差が大きくなるように上記補助動力源を制
御するようにしたので、走行中であれば旋回速度の大き
さを変えることができ、また停止中であれば定置旋回も
可能となり、通常の手動車椅子の感覚での使用が可能と
なる。
According to the fourth aspect of the invention, when a large amount of human power in the opposite direction is applied to the left and right human input members, the left and right wheels are applied more than when only one of the human input members is applied. Since the auxiliary power source is controlled so that the difference in driving torque is large, the magnitude of the turning speed can be changed while the vehicle is running, and the stationary turning can be performed while the vehicle is stopped. It can be used as if it were a manual wheelchair.

【0029】請求項5の発明によれば、目標速度が0以
外の場合には時間経過とともに目標速度の絶対値を0に
向けて漸減するようにしたので、人力が入力されない時
は車速は徐々に減少し、最終的には停止することとなる
ため、入力操作の無いまま車椅子が自走することを防止
できる。
According to the fifth aspect of the present invention, when the target speed is other than 0, the absolute value of the target speed is gradually reduced toward 0 with the lapse of time. Therefore, when no human power is input, the vehicle speed gradually increases. And eventually stops, so that the wheelchair can be prevented from running on its own without any input operation.

【0030】請求項6の発明によれば、上記人力入力部
材を、人力を駆動輪に伝達できるように該駆動輪に取り
付けられたハンドリムとしたので、該ハンドリムを不感
帯領域を越える程度の小なる人力で軽く触れることによ
り前後進走行ができ、ハンドリムを大きめの第2レベル
の人力で操作することにより旋回ができ、通常の手動車
椅子を片手又は両手により小さい人力で漕ぐといった感
覚での走行が可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the human input member is a hand rim attached to the drive wheel so that human power can be transmitted to the drive wheel, the hand rim is small enough to exceed the dead zone. You can travel forward and backward by touching lightly with human power, you can turn by operating the hand rim with a large second level human power, you can run with the feeling of rowing a normal manual wheelchair with one or both hands with less human power Becomes

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図1ないし図18は本発明の一
実施形態による補助動力式車椅子を説明するための図で
あり、図1,図2,図3は上記車椅子の側面図,平面
図,背面図、図4は上記車椅子の車輪のハブ部分のカバ
ーを取り外した状態を示す正面図、図5は図4のV−V
線断面図、図6〜図9は回転トランスを示す図、図10
は車輪に取り付けられたハンドリムを示す図5と同方向
の断面図、図11は上記車椅子の制御システムの全体構
成図、図12,13はモータの回転数とトルクとの関係
を示す制御方式特性図、図14は上記車椅子の制御動作
を示すシステムの構成図、図15は人力検出手段の変形
例を示す構成図、図16はハンドリムへの人力と人力検
出手段からの検出信号との関係を示す特性図、図17は
左輪への人力の検出信号と目標速度との関係を示す特性
図、図18は人力の方向検出信号と補助動力制御との関
係を示すマップデータである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 18 are views for explaining an auxiliary power wheelchair according to an embodiment of the present invention. FIGS. 1, 2 and 3 are side, plan, and rear views of the wheelchair, and FIG. FIG. 5 is a front view showing a state where a cover of a hub portion of a wheel of the wheelchair is removed, and FIG.
6 to 9 are views showing a rotary transformer, FIG.
Is a sectional view in the same direction as FIG. 5 showing a hand rim attached to wheels, FIG. 11 is an overall configuration diagram of the control system of the wheelchair, and FIGS. FIG. 14, FIG. 14 is a configuration diagram of a system showing the control operation of the wheelchair, FIG. 15 is a configuration diagram showing a modification of the human power detection means, and FIG. 16 shows a relationship between human power to the hand rim and a detection signal from the human power detection means. FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the detection signal of the human power to the left wheel and the target speed, and FIG. 18 is map data showing the relationship between the detection signal of the human power direction and the auxiliary power control.

【0032】本実施形態に係る補助動力付車椅子1は、
既存の折り畳み式手動車椅子に補助動力装置(Power Ass
ist System) を組み付けたものである。この車椅子1は
車体の左右に駆動輪としての車輪2を着脱自在に取り付
けて構成され、これのパイプ枠状のフレーム3の前後部
は左右一対のキャスタ4と車輪2によって移動自在に支
持されている。
The wheelchair with auxiliary power 1 according to the present embodiment comprises:
The existing folding manual wheelchair has an auxiliary power unit (Power Ass
ist System). The wheelchair 1 is configured such that wheels 2 as driving wheels are detachably attached to left and right sides of a vehicle body, and front and rear portions of a pipe frame-shaped frame 3 are movably supported by a pair of left and right casters 4 and wheels 2. I have.

【0033】上記フレーム3の中央部には、乗員が着座
すべき布製のシート5(図2及び図3参照)が張設され
ている。尚、フレーム3は図3に示すように前後一対の
クロス部材3aを有しており、X字状を成す2本のクロ
ス部材3aはその交点を軸6によって枢着されている。
At the center of the frame 3, a cloth seat 5 (see FIGS. 2 and 3) on which an occupant sits is stretched. As shown in FIG. 3, the frame 3 has a pair of front and rear cross members 3a, and the two X-shaped cross members 3a are pivotally connected at their intersections by a shaft 6.

【0034】上記フレーム3の後部には左右一対のハン
ドルアーム3bが立設されており、各ハンドルアーム3
bの上端部は後方に折曲され、その折曲部には介助者用
のグリップ7が取り付けられている。また、上記ハンド
ルアーム3bの下端には、この車椅子1が後方に倒れる
のを防止する補助輪8が取り付けられている。
A pair of left and right handle arms 3b is provided upright at the rear of the frame 3.
The upper end of b is bent rearward, and a grip 7 for an assistant is attached to the bent portion. An auxiliary wheel 8 for preventing the wheelchair 1 from falling backward is attached to a lower end of the handle arm 3b.

【0035】上記フレーム3の上記ハンドルアーム3b
の中間高さ位置から車体前方に水平に延びる左右一対の
アーム3cは、その前端部が略直角に折り曲げられて垂
直下方に延び、その下端部に上記キャスタ4が回転自在
に支持されている。また、上記アーム3cの下方に配置
された左右一対のアーム3dの前側部分は、車体前方に
向かって斜め下方に延出されており、その延出端(前端
部)には左右一対のステップ9が取り付けられている。
The handle arm 3b of the frame 3
A pair of left and right arms 3c extending horizontally from the intermediate height to the front of the vehicle body have their front ends bent at substantially right angles and extend vertically downward, and the casters 4 are rotatably supported at their lower ends. A front portion of a pair of left and right arms 3d disposed below the arm 3c extends obliquely downward toward the front of the vehicle body, and has a pair of left and right steps 9 at its extended end (front end). Is attached.

【0036】上記車輪2は、使用者の手によって回転力
(人力)が加えられるハンドリム組立体70と、該ハン
ドリム組立体70から入力された人力の方向,大きさに
応じてモータからの補助動力を制御する駆動部20とを
備えている。
The wheel 2 has a hand rim assembly 70 to which a turning force (manpower) is applied by a user's hand, and an auxiliary power from a motor according to the direction and magnitude of the manpower input from the hand rim assembly 70. And a drive unit 20 for controlling

【0037】そして上記フレーム3の車輪中心部にはボ
ス11が螺挿され、ナット22aにより締め付け固定さ
れている。該ボス11の軸芯部には車軸22が着脱可能
に嵌合挿入されている。該車軸22は中空状のもので、
その軸芯部には車輪着脱用のシャフト23が軸方向へ移
動可能に挿入されている。該シャフト23の両端部には
他の部分よりも大径な頭部23a,23bがそれぞれ固
着されている。右側の頭部23aの内側端にはコイルバ
ネ24が配置され、該シャフト23を車軸22に対して
右側へ付勢している。また、車軸22には、複数のボー
ル25,・・・がボス11の外端部により外周側に抜け
出ないようかつ半径方向に移動可能に収容されている。
各ボール25は、シャフト23の頭部23aの大径部2
3cによって押し拡げられることにより車軸22の外周
から僅かに突出し、これにより、車軸22は、ボス11
から抜けないようになっている。また、シャフト23を
車軸22に対して図5の左側へ相対的に移動させること
により、頭部23aの小径部23dがボール25の位置
に移動し、ボール25が内側へ移動できる状態となる。
これにより、車軸22をボス11から図5の左側へ抜き
出すことができ、車輪2全体をフレーム3から取り外す
ことができる。
A boss 11 is screwed into the center of the wheel of the frame 3, and is fixedly fastened by a nut 22a. An axle 22 is removably fitted and inserted into the shaft core of the boss 11. The axle 22 is hollow,
A shaft 23 for attaching and detaching wheels is inserted into the shaft core so as to be movable in the axial direction. Heads 23a and 23b larger in diameter than other parts are fixed to both ends of the shaft 23, respectively. A coil spring 24 is disposed at an inner end of the right head 23a, and urges the shaft 23 to the right with respect to the axle 22. Are accommodated in the axle 22 so that the balls 25,.
Each ball 25 is a large diameter portion 2 of the head 23a of the shaft 23.
3c slightly protrudes from the outer periphery of the axle 22 by being spread by the boss 11a.
From getting out of the way. In addition, by moving the shaft 23 relatively to the left side in FIG. 5 with respect to the axle 22, the small diameter portion 23d of the head 23a moves to the position of the ball 25, and the ball 25 can move inward.
Thereby, the axle 22 can be pulled out from the boss 11 to the left side in FIG. 5, and the entire wheel 2 can be removed from the frame 3.

【0038】上記車軸22は、略有底円筒状をなす固定
プレート30の中心部を貫通してこれを支持しており、
該固定プレート30には、図示しない回り止め部材が取
り付けられている。回り止め部材は、フレーム3と係合
することにより、固定プレート30がフレーム3に対し
て回転するのを阻止している。
The axle 22 penetrates the center of a stationary plate 30 having a substantially cylindrical shape with a bottom and supports the same.
A detent member (not shown) is attached to the fixing plate 30. The detent member prevents the fixed plate 30 from rotating with respect to the frame 3 by engaging with the frame 3.

【0039】また、上記車軸22により、略有底円筒状
をなす回転側部材としてのハブ50が軸受51を介して
回転自在に支持されている。このハブ50の内面には内
歯ギヤ52が固定されており、該内歯ギヤ52には中間
軸36に一体形成された中間ギヤ36aが噛合してお
り、該中間軸36は固定側部材としての固定プレート3
0の底面に回転自在に支持されている。該中間軸36
は、これに固着された中間プーリ33,及びベルトを介
して上記固定プレート30に取り付けられた駆動用モー
タ(補助動力源)31により回転駆動され、その結果上
記ハブ50が回転する。
The axle 22 rotatably supports a hub 50 as a rotating member having a substantially cylindrical shape with a bottom through a bearing 51. An internal gear 52 is fixed to the inner surface of the hub 50. An intermediate gear 36a integrally formed with the intermediate shaft 36 meshes with the internal gear 52, and the intermediate shaft 36 serves as a fixed member. Fixing plate 3
0 is rotatably supported on the bottom surface. The intermediate shaft 36
Is driven by a drive motor (auxiliary power source) 31 attached to the fixed plate 30 via an intermediate pulley 33 fixed to the hub and a belt, and as a result, the hub 50 rotates.

【0040】上記ハブ50には、上記ハンドリム組立体
70が所定角度だけ相対回転可能に支持されている。こ
のハンドリム組立体70は、使用者がハンドリム(人力
入力部材)13に加える接線方向力(人力:単位kg)
をハブ50に伝達するとともに、加えられる人力の方向
及び大きさを検出する機能を有している。以下、使用者
が加える人力を検出する構成について説明する。
The hand rim assembly 70 is supported by the hub 50 so as to be relatively rotatable by a predetermined angle. The hand rim assembly 70 has a tangential force (manpower: unit kg) applied to the hand rim (manual input member) 13 by the user.
Is transmitted to the hub 50, and the direction and magnitude of the applied human power are detected. Hereinafter, a configuration for detecting human power applied by the user will be described.

【0041】図4及び図5において符号71は、ハンド
リム組立体70の中心部を構成するディスクであり、該
ディスク71は、内輪部71aと外輪部71bとを3本
のスポーク部71cで一体的に連結した構造を有し、3
本のスポークパイプ15により上記ハンドリム13に結
合されている。また上記ディスク71はブッシュ55を
介して上記ハブ50のボス部50aにより相対回転可能
に支持されている。なお、120は上記ディスク71に
スポークパイプ15を取り付けるためのボルトを示して
いる。
In FIGS. 4 and 5, reference numeral 71 denotes a disk constituting a central portion of the hand rim assembly 70. The disk 71 has an inner ring portion 71a and an outer ring portion 71b integrally formed by three spoke portions 71c. Has a structure connected to
The spoke rim 15 is connected to the hand rim 13. The disk 71 is supported by a boss 50a of the hub 50 via a bush 55 so as to be relatively rotatable. Reference numeral 120 denotes a bolt for attaching the spoke pipe 15 to the disk 71.

【0042】上記ディスク71のスポーク部71c,7
1c間には、ポテンショメータ72が配置され、上記ハ
ブ50の底部50bの外面に半径方向の位置を調整可能
に取り付けられている。該ポテンショメータ72の入力
軸72aは上記底部50bの内面に突出し、該突出部に
長孔73aを有するレバー73が取り付けられている。
該レバー73の長孔73aには、ディスク71に固定さ
れたピン53が挿入されている。この構成のもとに、ハ
ブ50とハンドリム組立体70との相対角度が基準位置
から変化すると、ポテンショメータ72の入力軸72a
が回転し、そのインピーダンスが回転角度に応じて変化
する。
The spokes 71c, 7 of the disk 71
Between 1c, a potentiometer 72 is arranged, and is attached to the outer surface of the bottom 50b of the hub 50 so that the position in the radial direction can be adjusted. The input shaft 72a of the potentiometer 72 protrudes from the inner surface of the bottom portion 50b, and a lever 73 having a long hole 73a is attached to the protruding portion.
The pin 53 fixed to the disk 71 is inserted into the long hole 73a of the lever 73. With this configuration, when the relative angle between the hub 50 and the hand rim assembly 70 changes from the reference position, the input shaft 72a of the potentiometer 72
Rotates, and its impedance changes according to the rotation angle.

【0043】上記スポーク部71cに形成された矩形孔
71d内にはバネガイド54が配置され、上記ハブ50
の底部50bにボルト締め固定されており、該バネガイ
ド54内にはコイルバネ56が収容配置されている。該
コイルバネ56の両端部はスライダ57を介してスポー
ク部71cの矩形孔71dの内縁に当接している。この
構成のもとに、ハンドリム組立体70を車輪2に対して
相対回転させると、この相対回転角度が後述する人力検
出装置によって検出される。
A spring guide 54 is disposed in a rectangular hole 71d formed in the spoke portion 71c.
A coil spring 56 is accommodated and arranged in the spring guide 54. Both ends of the coil spring 56 are in contact with the inner edge of the rectangular hole 71d of the spoke portion 71c via the slider 57. When the hand rim assembly 70 is rotated relative to the wheel 2 with this configuration, the relative rotation angle is detected by a human power detection device described later.

【0044】また符号58はハブ50とディスク71と
の間のガタ止めとして機能する樹脂製のダンパ部材であ
る。このダンパ部材58は上記バネガイド54に形成さ
れた凸部54aの内側に装着されて上記ディスク71の
外輪部71bに対向しており、ボルト58aを締め込む
ことにより上記外輪部71bに摺接し、ハブ50とディ
スク71間のガタを防止する。なお、符号71eは上記
ポテンショメータ72等を覆うカバーであり、図4はこ
のカバー71eを取り外した状態を示している。
Reference numeral 58 denotes a resin damper member functioning as a play between the hub 50 and the disk 71. The damper member 58 is mounted inside the convex portion 54a formed on the spring guide 54, faces the outer ring portion 71b of the disk 71, and comes into sliding contact with the outer ring portion 71b by tightening a bolt 58a. The play between the disk 50 and the disk 71 is prevented. Reference numeral 71e denotes a cover that covers the potentiometer 72 and the like, and FIG. 4 shows a state where the cover 71e is removed.

【0045】また符号100は、上記人力の方向及びそ
の大きさ(レベル)に応じてモータ31による補助動力
を制御する後述のコントローラであり、これは上記固定
プレート30の底部30bの内面に配設されており、こ
のコントローラ100のCPU126が本発明の補助動
力制御手段として機能する。
Reference numeral 100 denotes a controller, which will be described later, which controls the auxiliary power of the motor 31 in accordance with the direction and the level (level) of the above-mentioned manpower, which is disposed on the inner surface of the bottom 30b of the fixed plate 30. The CPU 126 of the controller 100 functions as auxiliary power control means of the present invention.

【0046】次に、人力検出装置の構成を説明する。符
号80は差動回転トランスであり、これは固定プレート
30の中心のボス部30aに取り付けられたアウタート
ランス81と、可動プレート50の中心のボス部50a
に取り付けられたインナートランス82とから構成され
ている。
Next, the configuration of the human power detection device will be described. Reference numeral 80 denotes a differential rotary transformer, which includes an outer transformer 81 attached to the boss 30a at the center of the fixed plate 30 and a boss 50a at the center of the movable plate 50.
And an inner transformer 82 attached to the main body.

【0047】上記アウタートランス81は、非磁性体か
つ絶縁体の樹脂からなる円筒状のボビン83の外周面に
2条の巻溝83a,83bを凹設し、各巻溝83a,8
3bに1次コイル84a,84bを巻回して構成されて
いる。
In the outer transformer 81, two winding grooves 83a and 83b are formed in the outer peripheral surface of a cylindrical bobbin 83 made of a non-magnetic material and an insulating resin.
The primary coils 84a and 84b are wound around 3b.

【0048】また、上記インナートランス82は、磁性
体(例えば軟鉄等の金属)からなる円筒状のコア85の
外周面に2条の保持溝85a,85bを凹設し、該保持
溝85a,85b内に、樹脂製で外周面に凹設された巻
溝86a,87aに2次コイル89a,89bが巻回さ
れたボビン86,87を装着して構成されている。
In the inner transformer 82, two holding grooves 85a and 85b are formed in the outer peripheral surface of a cylindrical core 85 made of a magnetic material (for example, metal such as soft iron), and the holding grooves 85a and 85b are formed. Inside, bobbins 86 and 87 around which secondary coils 89a and 89b are wound are attached to winding grooves 86a and 87a made of resin and formed on the outer peripheral surface thereof.

【0049】なお、86b,87bはボビン86,87
に形成されたスリット、90はターミナルであり、各2
次コイル89a,89bの端部89a′,89b′は上
記スリット86b,87bを通って外部に引き出され、
上記ターミナル90に巻き付けられる。
It should be noted that the bobbins 86, 87b are 86b, 87b.
The slits 90 are terminals and 90 is a terminal.
The ends 89a ', 89b' of the next coils 89a, 89b are drawn out through the slits 86b, 87b,
It is wound around the terminal 90.

【0050】ここで上記アウタートランス81は、外部
磁界を遮断する機能を有する磁性体製のコアを備えてい
ないので、外部金属の影響による磁気的アンバランスを
抑制できるように配置することが望ましい。本実施形態
では、1次コイル84aからハブ50の底部50bまで
の磁気的距離(磁気的影響を考慮した場合の距離)と、
1次コイル84bから固定プレート30の底部30bま
での磁気的距離をできる限り均等にするために、該アウ
タートランス81の幅方向中心線Dを車輪の幅方向中心
線Bに対し固定プレート30側に寸法Cだけ偏位させて
いる。
Here, since the outer transformer 81 does not have a magnetic core having a function of blocking an external magnetic field, it is desirable to arrange the outer transformer 81 so as to suppress magnetic imbalance due to the influence of the external metal. In the present embodiment, the magnetic distance from the primary coil 84a to the bottom 50b of the hub 50 (the distance when magnetic effects are taken into account),
In order to make the magnetic distance from the primary coil 84b to the bottom 30b of the fixed plate 30 as uniform as possible, the center line D in the width direction of the outer transformer 81 is positioned on the fixed plate 30 side with respect to the center line B in the wheel width direction. It is displaced by the dimension C.

【0051】即ち、一般的にはアウタートランス81の
幅方向中心Dを車輪幅方向中心Bと一致させるのである
が、このようにすると1次コイル84aからハブ50の
底部50bまでの距離と、1次コイル84bから固定プ
レート30の底部30bまでの距離との差が拡大してし
まう。
That is, generally, the center D in the width direction of the outer transformer 81 is made to coincide with the center B in the wheel width direction. In this case, the distance from the primary coil 84a to the bottom 50b of the hub 50 is reduced by one. The difference from the distance from the next coil 84b to the bottom 30b of the fixed plate 30 increases.

【0052】上記左,右のポテンショメータ72,72
により検出された左,右輪2,2への人力は左,右の回
転トランス80,80を介して上記コントローラ100
に入力され、該コントローラ100は所定の処理手順に
従って上記人力に応じた補助動力が得られるよう上記モ
ータ31への供給電流を制御する。
The left and right potentiometers 72, 72
The human power to the left and right wheels 2, 2 detected by the controller 100 is transmitted via the left and right rotary transformers 80, 80 to the controller 100.
The controller 100 controls the current supplied to the motor 31 so as to obtain the auxiliary power according to the human power according to a predetermined processing procedure.

【0053】そして本実施形態では、図5,図10に示
すように、人力を上記左,右のポテンショメータ72,
72で検出されることなく車輪2に直接伝達するための
直接駆動用のハンドリム121が、ボルト122,ブラ
ケット123を介して車輪2に取り付けられている。即
ち、ハンドリム13から入力された人力は上記ポテンシ
ョメータ72により検出され、補助動力を求める場合の
人力とされるが、ハンドリム121から入力された人力
は補助動力を求める場合の演算に関与しない。
In this embodiment, as shown in FIGS. 5 and 10, human power is applied to the left and right potentiometers 72,
A hand rim 121 for direct drive for directly transmitting to the wheel 2 without being detected by 72 is attached to the wheel 2 via a bolt 122 and a bracket 123. That is, the human power input from the hand rim 13 is detected by the potentiometer 72 and is used as the human power for obtaining the auxiliary power. However, the human power input from the hand rim 121 does not participate in the calculation for obtaining the auxiliary power.

【0054】また、上記補助動力式車椅子1の右側の車
輪2側には、バッテリ38が脱着可能に取り付けられて
おり、車体(フレーム)3側には、上記バッテリ38か
ら電源が供給されるワイヤーハーネス43が設置されて
いる。
A battery 38 is detachably attached to the right wheel 2 side of the auxiliary power wheelchair 1, and a wire to which power is supplied from the battery 38 is attached to the vehicle body (frame) 3. A harness 43 is provided.

【0055】前述のように左右の車輪2は同一構造を有
しているため、これらを車体に取り付けると、これらは
車体前後方向中心廻りに点対称となる位置関係を保って
配置されることとなる。同一構造の左右の車輪2をこの
ように配置することによって、図3に示すように、左右
の車輪2の各内側方に突出する駆動モータ31が上下方
向に互いに段差をもって配されることとなり、当該車椅
子1を折り畳んだ際に両駆動モータ31が互いに干渉す
ることがなく、この結果、車椅子1をコンパクトに、且
つ、容易に折り畳むことができる。
As described above, since the left and right wheels 2 have the same structure, when they are mounted on the vehicle body, they are arranged around the center of the vehicle body in the front-rear direction while maintaining a point-symmetric positional relationship. Become. By arranging the left and right wheels 2 having the same structure in this way, as shown in FIG. 3, the drive motors 31 projecting inwardly of the left and right wheels 2 are arranged with a step in the vertical direction. When the wheelchair 1 is folded, the two drive motors 31 do not interfere with each other, so that the wheelchair 1 can be compactly and easily folded.

【0056】上記左右の車輪2を上記要領で車体に取り
付けた後は、図3に示すように、各車輪2の固定プレー
ト30に取り付けられたカプラー37に、車体側に設置
された上記ワイヤーハーネス43のカプラー43aを接
続すれば、右側の車輪2に配置された上記バッテリ38
から左側の車輪2に設けられた駆動モータ31やコント
ローラ100等への給電がワイヤーハーネス43を介し
てなされる。
After the left and right wheels 2 are attached to the vehicle body in the above-described manner, as shown in FIG. 3, a coupler 37 attached to the fixed plate 30 of each wheel 2 is connected to the wire harness installed on the vehicle body side. When the coupler 43a is connected, the battery 38 arranged on the right wheel 2 is connected.
Power is supplied to the drive motor 31 provided on the left wheel 2 and the controller 100 via the wire harness 43.

【0057】上記左,右車輪2,2のハンドリム13,
13に加えられた人力の方向とその大きさは左,右のポ
テンショメータ72,72によって検出され、その検出
信号は上記コントローラ100, 100に入力される。
The hand rims 13 of the left and right wheels 2, 2
The direction and the magnitude of the human power applied to 13 are detected by left and right potentiometers 72, 72, and the detection signals are input to the controllers 100, 100.

【0058】次に、上記コントローラ100の構成を図
11に基づいて説明する。図11は左,右のコントロー
ラ100の構成を示すブロック図であり、該各コントロ
ーラ100は、ハンドリム13に加えられポテンショメ
ータ72によって検出された人力の方向及びその大きさ
を示す人力情報を回転トランス80を介して入力するセ
ンサドライブI/F125と、該入力された信号と後述
のモータ回転数とに基づいて補助動力の目標値(目標ト
ルク)を演算するCPU126と、モータ31の出力及
び回転数が上記演算された目標トルクとなるように該モ
ータ31に供給される電流値をフィードバック制御する
モータドライバ128と、上記左, 右のCPU126,
126同士を接続する通信I/F129とを備えてい
る。なお、Txは送信データを格納する送信レジスタ、
Rxは受信データを格納する受信レジスタをそれぞれ示
している。
Next, the configuration of the controller 100 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the left and right controllers 100. Each of the controllers 100 converts the human force information applied to the hand rim 13 and indicating the direction and magnitude of the human force detected by the potentiometer 72 into the rotary transformer 80. , A CPU 126 that calculates a target value (target torque) of auxiliary power based on the input signal and a motor rotation speed described below, and an output and rotation speed of the motor 31. A motor driver 128 for feedback-controlling a current value supplied to the motor 31 so as to attain the calculated target torque;
And a communication I / F 129 connecting the two 126s. Tx is a transmission register for storing transmission data,
Rx indicates a reception register for storing reception data.

【0059】また、上記ポテンショメータ72による人
力の検出は、所定の第1しきい値(S1)と第2しきい
値(S2)とに基づいて行なわれる。このしきい値S1
は人力検出センサの不感帯域を示す程度の大きさに設定
されており、S2は使用者の最大操作力より十分に小さ
い値に設定されている。具体的には図16に示すよう
に、人力入力方向(ハンドリム操作方向)が「前進方
向」の時は、操作力が第1しきい値(S1)未満であれ
ば人力が不感帯レベルにあることを示す検出信号「0」
が、第1しきい値(S1)以上で第2しきい値(S2)
未満であれば人力が第1レベルにあることを示す検出信
号「1」が、第2しきい値(S2)以上であれば人力が
第2レベルにあることを示す検出信号「2」が出力され
る。
The detection of human power by the potentiometer 72 is performed based on a predetermined first threshold value (S1) and a second threshold value (S2). This threshold S1
Is set to a size that indicates the dead band of the human power detection sensor, and S2 is set to a value sufficiently smaller than the maximum operation force of the user. Specifically, as shown in FIG. 16, when the manpower input direction (hand rim operation direction) is the “forward direction”, if the operation force is less than the first threshold value (S1), the manpower is at the dead zone level. Detection signal "0" indicating
Is greater than or equal to the first threshold (S1) and is equal to or greater than the second threshold (S2)
If less than this, a detection signal "1" indicating that the human power is at the first level is output, and if not less than the second threshold value (S2), a detection signal "2" indicating that the human power is at the second level is output. Is done.

【0060】また、人力入力方向(操作方向)が「後進
方向」の時は、操作力が第1しきい値(S1)未満のと
き「0」が、第1しきい値(S1)以上で第2しきい値
(S2)未満のとき「−1」が、第2しきい値(S2)
以上のとき「−2」が出力される。なお、図16におい
て、人力入力方向,検出信号は前進方向を正としてい
る。
When the manpower input direction (operation direction) is the "backward direction", when the operation force is less than the first threshold value (S1), "0" is equal to or greater than the first threshold value (S1). When the value is smaller than the second threshold value (S2), “−1” is set to the second threshold value (S2).
At this time, "-2" is output. In FIG. 16, the human input direction and the detection signal are positive in the forward direction.

【0061】また、上記CPU126には、図18に示
す人力の入力方向と大きさを示す検出信号と補助動力の
制御目標との関係を示すマップデータが記憶されてお
り、上記検出された人力の入力方向と大きさ(レベル)
信号に基づいて、該マップデータに示す制御が行われ
る。
The CPU 126 stores map data indicating the relationship between the detection signal indicating the input direction and the magnitude of the human power and the control target of the auxiliary power shown in FIG. Input direction and size (level)
The control shown in the map data is performed based on the signal.

【0062】また、本実施形態の左, 右の通信I/F1
29,129同士はシリアルケーブル130で接続され
ており、上述のように入力された左右の人力の大きさや
モータ回転数はこの通信I/F129,129を介して
左右のコントローラ100,100に互いに伝達される
ようになっている。
Further, the left and right communication I / F 1 of this embodiment
29 and 129 are connected to each other by a serial cable 130, and the magnitudes of the left and right human powers and the motor rotational speeds input as described above are transmitted to the left and right controllers 100 and 100 via the communication I / Fs 129 and 129, respectively. It is supposed to be.

【0063】上記左, 右のCPU126, 126は、ポ
テンショメータ72から出力された人力検出信号と上記
図18に示すマップデータとに基づいて目標速度を演算
し、それに見合う制御信号をモータドライバ128に出
力する。
The left and right CPUs 126 and 126 calculate a target speed based on the human power detection signal output from the potentiometer 72 and the map data shown in FIG. 18, and output a control signal corresponding to the target speed to the motor driver 128. I do.

【0064】ここで上記駆動モータ31の出力制御の方
式として、一般に、供給する電圧値を制御する方式と電
流値を制御する方式とがある。電圧値制御方式の場合、
該駆動モータのトルクτは、図12に示すように回転数
nの増加減少に伴って減少増加し、また電流値制御方式
の場合には、該モータのトルクτは、図13に示すよう
に回転数nの変化に関わらず一定値を示す特性がある。
Here, as a method of controlling the output of the drive motor 31, there are generally a method of controlling a supplied voltage value and a method of controlling a current value. In the case of the voltage value control method,
The torque τ of the drive motor decreases and increases with the increase and decrease of the rotation speed n as shown in FIG. 12, and in the case of the current value control method, the torque τ of the motor becomes as shown in FIG. There is a characteristic that shows a constant value irrespective of a change in the rotation speed n.

【0065】上記左,右の駆動モータ31,31を、こ
れに供給する電圧値により目標トルクが発生するように
制御した場合には、例えば平地の走行中に左, 右何れか
に旋回すると、外輪の回転数が内輪の回転数よりΔn増
加するため外輪の駆動力が内輪の駆動力よりΔτだけ小
さくなって旋回動作を妨げるように作用し、結果として
外力による旋回が行えなくなることが懸念される。
When the left and right drive motors 31, 31 are controlled so that a target torque is generated by a voltage value supplied thereto, for example, when the vehicle turns left or right while traveling on flat ground, Since the rotation speed of the outer wheel increases by Δn from the rotation speed of the inner wheel, the driving force of the outer wheel becomes smaller than the driving force of the inner wheel by Δτ to prevent the turning operation. As a result, there is a concern that turning by the external force cannot be performed. You.

【0066】そこで本実施形態の補助動力式車椅子1で
は、駆動モータ31に供給する電流値を制御するいわゆ
る電流値制御方式により目標トルクが発生するよう制御
している。そのため、旋回により一方の車輪の回転速度
がΔnだけ高くなった場合でも、モータトルクτを引き
続いて目標トルクに保持でき、上述の走行不能の問題を
回避できる。
Therefore, in the auxiliary power wheelchair 1 according to the present embodiment, the so-called current value control system for controlling the current value supplied to the drive motor 31 is controlled so as to generate the target torque. Therefore, even when the rotation speed of one of the wheels increases by Δn due to the turning, the motor torque τ can be continuously maintained at the target torque, and the above-described problem of running disability can be avoided.

【0067】次に、上記実施形態装置の補助動力制御に
ついて説明する。まず、上記ハンドリム13を介して入
力された人力の入力方向及びその大きさが上記ポテンシ
ョメータ72により検出され、方向検出信号FL,FR
が出力される。この方向検出信号FL,FRは、具体的
には図16に示すように、前進方向に操作力が入力され
るとその大きさに応じて+1, +2を、後進方向に操作
力が入力されると同様に−1, −2を、また、所定の大
きさの前, 後進操作力が入力されない時は0を、それぞ
れ示すこととなる。なお、人力入力方向の検出は、図1
5に示すように人力が前進方向,後進方向に入力された
ときそれぞれオンする前進方向SW,後進方向SWを設
け、該スイッチからのオンオフ信号により入力方向を検
出するようにしてもよい。
Next, auxiliary power control of the above embodiment will be described. First, the input direction and the magnitude of the human power input through the hand rim 13 are detected by the potentiometer 72, and the direction detection signals FL and FR are detected.
Is output. As shown in FIG. 16, specifically, as shown in FIG. 16, when the operation force is input in the forward direction, the direction detection signals FL and FR receive +1 and +2 in accordance with the magnitude thereof, and the operation force is input in the reverse direction. In the same manner as above, -1 and -2 are shown, and when no front or rear operation force of a predetermined magnitude is input, 0 is shown. It should be noted that the detection of the input direction of the human power is performed as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a forward direction switch and a reverse direction switch that are turned on when human power is input in the forward direction and the reverse direction may be provided, and the input direction may be detected by an on / off signal from the switch.

【0068】そして、上記左車輪のハンドリム13に入
力された人力の向き, 大きさ(不感帯レベル,第1レベ
ル,第2レベルの何れか)を示す検出信号FLが人力検
出手段として機能する左側の上記ポテンショメータ72
から左側のコントローラ100に入力され、また右輪の
ハンドリム13に入力された人力検出信号FRが右側の
コントローラ100から上記レジスタTx,Rxを介し
て入力され、この両検出信号FL,FRに基づいて、上
記図18に示すマップデータより制御方法が設定され
る。
Then, a detection signal FL indicating the direction and magnitude (one of the dead zone level, the first level, and the second level) of the human power input to the hand rim 13 of the left wheel is provided on the left side which functions as human power detecting means. Potentiometer 72
Is input to the controller 100 on the left side, and the human power detection signal FR input to the hand rim 13 of the right wheel is input from the controller 100 on the right side via the registers Tx and Rx, and based on the two detection signals FL and FR. The control method is set based on the map data shown in FIG.

【0069】上記左,右のコントローラ100の目標速
度増減手段としての機能により、上記検出された人力F
L,FRに基づいて目標速度が増減され、これが目標重
心車速ω※とされる。また、時間的減衰手段としての機
能により、車速目標値が0でない時は目標重心車速ω※
の絶対値が時間経過とともに0に向けて漸減するよう設
定され、これにより人力供給の停止後長時間補助動力走
行が継続されるのを防止している。
By the function of the left and right controllers 100 as the target speed increasing / decreasing means, the detected human power F
The target speed is increased or decreased based on L and FR, and this is set as the target center-of-gravity vehicle speed ω *. When the vehicle speed target value is not 0, the target center-of-gravity vehicle speed ω *
Is set so as to gradually decrease toward 0 with the passage of time, thereby preventing continuous running of the auxiliary power for a long time after the supply of the human power is stopped.

【0070】また、上記コントローラ100の車両速度
検出手段としての機能により上記左,右の駆動モータ3
1の回転数が車両の実質的走行速度として上記モータの
起電力情報に基づいて検出される。
Further, the function of the controller 100 as a vehicle speed detecting means causes the left and right drive motors 3 to operate.
The rotation speed of 1 is detected as the substantial traveling speed of the vehicle based on the electromotive force information of the motor.

【0071】具体的には、図14に示すように、巻線抵
抗R,LPF(ローパスフィルタ),1/K×τ演算回
路等からなる回転数検出回路100aによりモータ電流
値i,電圧Emに基づいて左,右のモータ回転数ωL,
ωRが算出され、この各回転数が上記レジスタTx,R
xにより左,右のCPU126に互いに伝達され、左,
右のコントローラ100において(ωL+ωR)/2
が、検出重心速度FBとされる。
More specifically, as shown in FIG. 14, the motor current value i and the voltage Em are reduced by a rotation speed detection circuit 100a including a winding resistance R, an LPF (low-pass filter), a 1 / K × τ operation circuit and the like. Based on the left and right motor rotation speeds ωL,
ωR is calculated, and each of the rotation speeds is stored in the registers Tx, R
x to the left and right CPUs 126,
In the right controller 100, (ωL + ωR) / 2
Is the detected center-of-gravity velocity FB.

【0072】そして、上記設定された目標重心車速ω※
と、前進又は後進方向と、上記モータ回転数ωL,ωR
とにより求められた検出重心速度FBとの差に基づいて
駆動モータ31への供給電流値が設定される。
Then, the set target center-of-gravity vehicle speed ω *
And the forward or reverse direction, and the motor rotation speeds ωL, ωR
The value of the current supplied to the drive motor 31 is set based on the difference from the detected center-of-gravity velocity FB obtained from the above.

【0073】即ち、上記設定された目標重心車速ω※と
検出重心速度FBとの差と速度ゲインGとにより電流リ
ミッタを介して求められた電流指令値と旋回トルク指令
τz※との合成値と電流指令i※が求められ、モータ3
1へ供給電流iが上記電流指令i※となるようにフィー
ドバック制御される。
That is, a composite value of the current command value and the turning torque command τz * obtained through the current limiter based on the difference between the set target center-of-gravity vehicle speed ω * and the detected center-of-gravity speed FB and the speed gain G. The current command i * is obtained and the motor 3
1 is feedback-controlled so that the supply current i becomes the current command i *.

【0074】ここで、上記左, 右輪から検出された方向
検出信号と、補助力制御の内容との関係を図18に基づ
いて説明する。なお、以下の説明では、人力が入力され
ない場合に時間とともに目標重心速度が減少する漸減制
御の説明は省略している。
Here, the relationship between the direction detection signals detected from the left and right wheels and the contents of the auxiliary force control will be described with reference to FIG. In the following description, the description of the gradual decrease control in which the target center-of-gravity velocity decreases with time when no human power is input is omitted.

【0075】I. 左,右何れのハンドリムも操作されな
い場合(図18中の領域)は、左,右輪の方向検出信
号がともに「0」となり、Δv(制御の前後における速
度変化)=0、τz(左, 右何れかに向きを変える旋回
トルク)=0として制御され、同速度で前,後進運動を
続けるように制御される。
I. When neither the left nor the right hand rim is operated (the area in FIG. 18), both the left and right wheel direction detection signals become “0”, and Δv (speed change before and after control) = 0. , Τz (turning torque for turning to the left or right) = 0, and control is performed so as to continue forward and backward movements at the same speed.

【0076】II. 左,右輪の何れか一方のみに前進方向
又後進方向に第1レベルの人力が入力された場合(領域
)は、入力側の車輪の方向検出信号のみが「1」又は
「−1」で他方は「0」となり、Δv=p,又はΔv=
nとして前進方向に少し増速し又は後進方向に少し増速
し、τz=0として旋回しないように制御される。
II. When the first-level human power is input to only one of the left and right wheels in the forward or reverse direction (area), only the direction detection signal of the input-side wheel is "1" or The other becomes “0” at “−1”, and Δv = p or Δv =
As n, the speed is slightly increased in the forward direction or slightly increased in the reverse direction, and control is performed so that τz = 0 and no turning is performed.

【0077】III. 左,右輪の両方に同じ方向の第1レ
ベルの人力が入力された場合(領域)は、両輪の方向
検出信号が「1」又は「−1」となり、Δv=P又はΔ
v=Pとして前進方向又は後進方向に大きく増速し、τ
z=0として旋回しないように制御される。
III. When the first-level human power in the same direction is input to both the left and right wheels (area), the direction detection signal of both wheels becomes “1” or “−1”, and Δv = P or Δ
When v = P, the speed is greatly increased in the forward direction or the reverse direction, and τ
Control is performed so as not to turn with z = 0.

【0078】IV. 左,右輪に逆向きの第1レベルの人力
が入力された場合(領域)は、方向検出信号が「1」
と「−1」となり、Δv=0として前,後進方向の速度
変化はなく、τz=cw又はccwとして小トルク差で
右旋回又は左旋回するように制御される。
IV. When the first level human power in the opposite direction is input to the left and right wheels (area), the direction detection signal becomes "1".
The control is performed such that there is no speed change in the forward and backward directions when Δv = 0, and the vehicle turns right or left with a small torque difference when τz = cw or ccw.

【0079】V. 左,右輪の何れか一方のみに前進方向
又後進方向に第2レベルの人力が入力され、他方は操作
されない場合(領域)は、入力側の車輪の方向検出信
号のみが「2」又は「−2」で、他方は「0」となり、
Δv=0として前後進方向の速度変化はなく、τz=c
w又はccwとして小トルク差で右旋回又は左旋回する
ように制御される。
V. When the second level of human power is input in the forward or reverse direction to only one of the left and right wheels and the other is not operated (area), only the direction detection signal of the input-side wheel is output. "2" or "-2", the other "0",
Assuming that Δv = 0, there is no speed change in the forward / reverse direction, and τz = c
Control is performed such that the vehicle turns right or left with a small torque difference as w or ccw.

【0080】VI. 左,右輪の何れか一方に第2レベルの
人力が、他方に第1レベルの人力が同じ方向に入力され
た場合(領域)は、方向検出信号は「2」,「1」又
は「−2」,「−1」となり、Δv=p又はΔv=nと
して前,後進方向に少し増速し、τz=cw又はccw
として小トルク差で右旋回又は左旋回するように制御さ
れる
VI. When the second-level human power is input to one of the left and right wheels and the first-level human power is input to the other in the same direction (area), the direction detection signals are "2" and "2". 1 "or" -2 "," -1 ", and assuming that Δv = p or Δv = n, the speed is slightly increased in the forward and reverse directions, and τz = cw or ccw.
Is controlled to make a right or left turn with a small torque difference

【0081】VII. 左,右輪の何れか一方に第2レベル
の人力が、他方に第1レベルの人力が逆方向に入力され
た場合(領域)は、方向検出信号は「2」,「−1」
又は「−2」,「1」となり、Δv=p又はΔv=nと
して前,後進方向に少し増速し、τz=cw又はccw
として小トルク差で右旋回又は左旋回するように、つま
り領域と同様に制御される。
VII. If the second level human power is input to one of the left and right wheels and the first level human power is input to the other in the opposite direction (area), the direction detection signals are "2" and "2". -1 "
Or "-2", "1", slightly increasing speed in the forward and reverse directions by setting Δv = p or Δv = n, and τz = cw or ccw
Is controlled so as to make a right or left turn with a small torque difference, that is, in the same manner as in the region.

【0082】VIII. 左,右輪の両方に第2レベルの人力
が同方向に入力された場合(領域)は、方向検出信号
は「2」,「2」、又は「−2」,「−2」となり、Δ
v=PP又はΔv=NNとして前,後進方向により大き
く増速し、τz=0として旋回しないように制御され
る。
VIII. When the second-level human power is input to both the left and right wheels in the same direction (area), the direction detection signal is "2", "2", or "-2", "-". 2 ”and Δ
When v = PP or Δv = NN, control is performed so as to increase the speed greatly in the forward and backward directions and not to turn when τz = 0.

【0083】IX .左,右輪の両方に第2レベルの人力が
逆方向に入力された場合(領域)は、方向検出信号は
「2」,「−2」、又は「−2」,「2」となり、Δv
=0として前,後進方向に速度変化を与えず、τz=C
w又はCCwとして大トルク差で右旋回又は左旋回する
ように制御される。
IX. When the second level human power is input to both the left and right wheels in the reverse direction (area), the direction detection signal is “2”, “−2”, or “−2”, “2”. 2 ”and Δv
= 0, no speed change in forward and reverse directions, τz = C
It is controlled so as to turn right or left with a large torque difference as w or CCw.

【0084】このように本実施形態では、左,右車輪の
ハンドリム13,13に入力された人力の入力方向及び
大きさを第1,第2レベルに判別して検出し、該検出信
号に基づいて前後進方向の速度調整を行うとともに旋回
動作を行うようにしたので以下の効果がある。
As described above, in the present embodiment, the input direction and magnitude of the human power input to the hand rims 13 and 13 of the left and right wheels are determined and detected at the first and second levels, and based on the detection signals. Therefore, the following effects can be obtained because the speed is adjusted in the forward and backward directions and the turning operation is performed.

【0085】(a)左,右輪何れのハンドリム13,1
3も操作しない場合(領域)は、前後進方向の速度変
化及び旋回動作を行わず、また左,右輪の何れか一方の
みに前進方向又は行進方向に第1レベルの人力を入力し
た場合(領域)は、前後進方向の速度変化を少し与え
るとともに旋回動作は与えないようにし、さらに左,右
輪の何れか一方のみに第2レベルの人力を入力した場合
(領域)は、前後進方向の速度変化を与えずに小トル
ク左で旋回するようにしたので、何れか一方のハンドリ
ム13のみを大きめに操作することにより進路を変更で
き、軽く操作することにより前後進速度を調整でき、片
手漕ぎ動作での走行を容易に行うことができる。
(A) Hand rims 13 and 1 of left and right wheels
When no 3 is operated (region), the speed change and the turning operation in the forward and backward directions are not performed, and the first level human power is input in the forward direction or the marching direction to only one of the left and right wheels ( In the (region), a slight change in the speed in the forward and backward direction is given, and no turning operation is given. Further, when the second level human power is input to only one of the left and right wheels (region), The vehicle is turned left with a small torque without changing the speed of the vehicle, so that the course can be changed by operating only one of the hand rims 13 in a large size, and the forward / backward speed can be adjusted by operating the hand rim 13 lightly. Running in rowing operation can be easily performed.

【0086】(b)左,右輪の両方に第1レベルの人力
を同じ方向に入力した場合(領域)は、前進方向又は
後進方向に大きく増速するとともに旋回動作は与えない
ようにし、左,右輪の両方に第2レベルの人力を同方向
に入力した場合(領域)は、前進方向又は後進方向に
大きく増速するとともに旋回しないようにしたので、
左,右両方のハンドリムを軽く又は大きめに同方向に操
作することにより前後進速度を大きい割合で調整でき
る。
(B) When the first-level human power is input to both the left and right wheels in the same direction (region), the speed is greatly increased in the forward direction or the reverse direction, and no turning operation is given. , When the second level of human power is input to both of the right wheels in the same direction (area), the speed is greatly increased in the forward direction or the reverse direction and the vehicle is prevented from turning.
By operating both the left and right hand rims lightly or slightly in the same direction, the forward / reverse speed can be adjusted at a large rate.

【0087】(c)左,右輪に第1レベルの人力を逆向
きに入力した場合(領域)は、前,後進方向の速度変
化は与えずに小トルク差で右旋回又は左旋回するように
し、左,右輪に第2レベルの人力を逆方向に入力した場
合(領域)は、前,後進方向の速度変化は与えずに大
トルク差で右旋回又は左旋回するようにしたので、両方
のハンドリムを逆向きに操作することにより進路変更又
は定置旋回動作を行うことができる。
(C) When the first-level human power is input to the left and right wheels in the opposite direction (region), the vehicle turns right or left with a small torque difference without changing the speed in the forward and reverse directions. When the second level of human power is input to the left and right wheels in the reverse direction (region), the vehicle turns right or left with a large torque difference without changing the speed in the forward or reverse direction. Therefore, the course change or the stationary turning operation can be performed by operating both hand rims in opposite directions.

【0088】(d)左,右輪の何れか一方に第2レベル
の人力を、他方に第1レベルの人力を同じ方向に入力し
た場合(領域)は、前進方向又は後進方向に少し増速
するとともに小トルク差で旋回するようにし、左,右輪
の何れか一方に第2レベルの人力を、他方に第1レベル
の人力を逆方向に入力した場合(領域)は、前進方向
又は後進方向に少し増速するとともに、小トルク差で右
旋回又は左旋回するようにしたので、両方のハンドリム
を異なる大きさで同方向又は逆方向にに操作することに
より変速できるとともに進路変更ができる。
(D) When the second level manpower is input to one of the left and right wheels and the first level manpower is input to the other in the same direction (area), the speed is slightly increased in the forward direction or the reverse direction. When the human power of the second level is input to one of the left and right wheels and the human power of the first level is input to the other in the reverse direction (region), the vehicle moves forward or backward. The vehicle speed is slightly increased in the direction and the vehicle turns right or left with a small torque difference.By operating both hand rims in the same direction or the opposite direction with different sizes, the gear can be changed and the course can be changed. .

【0089】次に、使用者が左輪のハンドルリム13に
人力を供給した場合の制御を図17に基づいて具体的に
説明する。図17は、左輪のハンドリム13への人力の
方向検出信号と目標重心車速との関係を示す特性図であ
る。
Next, the control when the user supplies human power to the handle rim 13 of the left wheel will be described in detail with reference to FIG. FIG. 17 is a characteristic diagram showing the relationship between the direction detection signal of human power to the left wheel hand rim 13 and the target center of gravity vehicle speed.

【0090】例えば左輪のハンドリム13に破線Aに示
す比較的小さい操作力(人力)が加えられると、実線B
に示す方向検出信号(+1)が出力され、実線Cに示す
目標重心車速ω※が設定されて走行速度がこの目標重心
車速ω※となるようにモータへの供給電流が制御され
る。
For example, when a relatively small operating force (manpower) shown by a broken line A is applied to the left wheel hand rim 13, a solid line B
Is output, the target center-of-gravity vehicle speed ω * shown by the solid line C is set, and the current supplied to the motor is controlled so that the traveling speed becomes the target center-of-gravity vehicle speed ω *.

【0091】より詳細には、上記人力(操作力)が、上
記ポテンショメータ72の第1しきい値S1を前進方向
に僅かに越える程度(第1レベル)のものである場合に
は、方向検出信号は+1となり、目標重心車速はその入
力時間に比例して増加する。そして人力が上記しきい値
S1を後進方向に僅かに越える程度(第1レベル)のも
のである場合には方向検出信号は−1となり、目標重心
車速は入力時間に比例して減少する。そして上記操作力
が入力されない場合は上記目標重心速度は徐々に減少す
る。
More specifically, if the human power (operating force) slightly exceeds the first threshold value S1 of the potentiometer 72 in the forward direction (first level), the direction detection signal Becomes +1 and the target center of gravity vehicle speed increases in proportion to the input time. When the manual power slightly exceeds the threshold value S1 in the reverse direction (first level), the direction detection signal becomes −1, and the target center of gravity vehicle speed decreases in proportion to the input time. If the operation force is not input, the target center of gravity speed gradually decreases.

【0092】また、上記ポテンショメータ72の第2し
きい値S2を越える範囲(第2レベル)の大きな操作力
C1が左輪のハンドリム13に前進方向に入力された時
は、方向検出信号は+2となり、該左輪の目標速度はD
1に示すように増大されて車両は右側に旋回することと
なり、また大きな操作力C2が左輪のハンドリム13に
後進方向に入力されたときは、方向検出信号は−2とな
り、該左輪の目標速度はD2に示すように減少され、車
両は左側方向に旋回することとなる。
When a large operating force C1 exceeding the second threshold value S2 (second level) of the potentiometer 72 is input to the left wheel hand rim 13 in the forward direction, the direction detection signal becomes +2, The target speed of the left wheel is D
As shown in FIG. 1, the vehicle turns rightward, and when a large operating force C2 is input to the hand rim 13 of the left wheel in the reverse direction, the direction detection signal becomes -2, and the target speed of the left wheel is obtained. Is reduced as indicated by D2, and the vehicle turns leftward.

【0093】このように本実施形態では、一方のハンド
リム13に入力された人力が第1レベルにあるときは補
助動力として前後進方向の駆動力を供給し、第2レベル
にあるときは旋回方向の駆動力を供給するように構成し
たので、例えば使用者が左のハンドリム13を前進方向
に軽く操作することにより車椅子を直進前進させること
ができ、また左のハンドリム13を比較的大きめの人力
で前進方向に操作することにより車椅子を直進中であれ
ば右側に曲進させることができ、停車中であれば小さい
半径で右旋回させることができる。このように片方のハ
ンドリム13への軽い人力の入力に対して両輪にほぼ均
等にモータ出力を供給し、比較的大きい人力の入力によ
りトルク差が発生するようにモータ出力を供給するよう
にしたので、片手漕ぎの時の直進性能を向上することが
でき、左, 右の操作力に差のあるユーザの使用感を向上
することができる。
As described above, in the present embodiment, when the human power input to one of the hand rims 13 is at the first level, the driving force in the forward / rearward direction is supplied as the auxiliary power, and when the human power is at the second level, the turning direction is supplied. , The wheelchair can be moved straight forward by, for example, the user slightly operating the left hand rim 13 in the forward direction, and the left hand rim 13 can be moved with relatively large human power. By operating in the forward direction, the vehicle can be turned rightward when the wheelchair is traveling straight, and can be turned rightward with a small radius when the vehicle is stopped. As described above, the motor output is supplied to both wheels substantially in response to the input of light human power to the one hand rim 13 and the motor output is supplied so that a torque difference is generated by the input of relatively large human power. Therefore, it is possible to improve the straight running performance in one-handed rowing, and it is possible to improve the feeling of use of a user who has a difference in left and right operation forces.

【0094】また左のハンドリム13への入力が第1レ
ベルにあるときは上記左,右車輪の目標速度を均等に増
減することにより、左,右車輪の実質的走行速度が上記
目標重心速度となるよう上記補助動力源を速度フィード
バック制御するようにしたので、走行中にハンドリムを
軽く触れるように操作することによりその方向の走行速
度を増減でき、任意の走行速度に簡単に調整できる。
When the input to the left hand rim 13 is at the first level, the target velocities of the left and right wheels are uniformly increased or decreased, so that the actual running speed of the left and right wheels becomes equal to the target center of gravity speed. Since the auxiliary power source is speed-feedback controlled, it is possible to increase or decrease the traveling speed in that direction by operating the hand rim lightly during traveling, and to easily adjust the traveling speed to an arbitrary traveling speed.

【0095】また人力が第1レベルにあるときには走行
速度が目標重心速度となるよう速度フィードバック制御
するようにしたので、路面状況(坂等)による外力が作
用しても目標速度が維持され、例えば登坂時に減速し過
ぎたり降坂時に増速し過ぎるといった問題を回避でき
る。
When the human power is at the first level, the speed feedback control is performed so that the running speed becomes the target center of gravity speed. Therefore, the target speed is maintained even when an external force due to the road surface condition (such as a slope) acts. Problems such as excessive deceleration during uphill or excessive acceleration during downhill can be avoided.

【0096】また左,右のハンドリム13,13に第1
レベルの操作力が同じ向きに入力されたとき(領域)
にはΔv=P又はNとして、一方のハンドリムのみに操
作力が加えられたとき(領域,Δv=p)よりも大き
な割合で目標速度を増減するようにしたので、左,右の
ハンドリム13,13の両方を軽く触れるように操作す
ることにより、より素早く前後進方向の速度を増加で
き、通常の手動車椅子に近い感覚での使用が可能とな
る。
The left and right hand rims 13, 13 have the first
When the level operation force is input in the same direction (area)
Is set to Δv = P or N, and the target speed is increased / decreased at a larger rate than when the operating force is applied to only one of the hand rims (area, Δv = p). By lightly touching both of them, the speed in the forward / rearward direction can be increased more quickly, and it becomes possible to use the vehicle with a feeling close to that of a normal manual wheelchair.

【0097】また上記第1レベルで逆向きの人力が左,
右のハンドリムに加えられたとき(領域)は、Δv=
0として上記目標速度の増減を停止し、かつτz=cw
又はccwとして小さいトルク差でもって旋回運動を行
うようにしたので、使用者の違和感を回避して車椅子の
使用感を向上できる。即ち、使用者は、両方のハンドリ
ムに逆向きの操作力を入力する場合は、通常加減速を望
んでいるのではなく、旋回動作を望んでいると考えられ
るので、このような場合の目標速度の増減を停止すると
ともに、比較的小さいトルク差でもって旋回するように
したので、使用者は違和感をもつことなく、通常の車椅
子に近い感覚での使用が可能となる。
In the first level, the human power in the opposite direction is left,
When added to the right hand rim (area), Δv =
0 to stop increasing or decreasing the target speed, and τz = cw
Alternatively, since the turning motion is performed with a small torque difference as ccw, it is possible to avoid the user's discomfort and improve the usability of the wheelchair. That is, when the user inputs opposing operating forces to both hand rims, it is considered that the user does not usually want to accelerate or decelerate, but rather wants a turning motion. In addition to stopping the increase and decrease, the vehicle can be turned with a relatively small difference in torque, so that the user can use the vehicle with a feeling close to that of a normal wheelchair without feeling uncomfortable.

【0098】また、一方のハンドリムに上記第2レベル
の操作力が入力されたとき(領域)は旋回動作を行う
ように制御するとともに、該第2レベルで逆向きの人力
が左,右のハンドリムに加えられたとき(領域)はτ
z=CCwとして、単に一方のハンドリムのみに第2レ
ベルの操作力が加えられた場合よりも左,右車輪の駆動
トルクの差が大きくなるようにしたので、走行中であれ
ば旋回速度を大きくでき、また停止中であれば定置旋回
も可能となり、通常の手動車椅子の感覚での使用が可能
となる。
When the operation force of the second level is input to one of the hand rims (region), control is performed so as to perform a turning operation. (Region) is τ
By setting z = CCw, the difference between the driving torques of the left and right wheels is made larger than when the second-level operating force is applied to only one of the hand rims. It is possible to perform stationary turning while the vehicle is stopped, and it can be used as if it were a normal manual wheelchair.

【0099】また目標速度が0以外の場合には、時間経
過とともに目標速度の絶対値を0に向けて漸減するよう
にしたので、人力が入力されない時は車速は徐々に減少
し、最終的には停止することとなるため、入力操作の無
いまま車椅子が自走を続けるといった問題の発生を防止
できる。
When the target speed is other than 0, the absolute value of the target speed is gradually decreased toward 0 with the lapse of time. Therefore, when no human power is input, the vehicle speed gradually decreases, and finally, Stops, so that it is possible to prevent the problem that the wheelchair continues to run without input operation.

【0100】さらにまた本実施形態では、ハンドリム1
3を介して操作力を車輪に伝達するようにしたので、該
ハンドリム13を不感帯領域を越える程度の第1レベル
の人力で軽く触れることにより前後進走行ができ、ハン
ドリムを第1レベルより大きめの第2レベルの人力で操
作することにより旋回ができ、通常の手動車椅子を片手
又は両手により小さい人力で漕ぐといった感覚での走行
が可能となる。
Further, in this embodiment, the hand rim 1
3, the operating force is transmitted to the wheels, so that the hand rim 13 can be moved back and forth by lightly touching the hand rim 13 with the first level of human power beyond the dead zone, and the hand rim 13 is larger than the first level. By operating with the second level of human power, the vehicle can make a turn, and it is possible to travel as if rowing a normal manual wheelchair with one or both hands with less human power.

【0101】なお、上記実施形態では入力レベルにしき
い値を設け、図18のマップデータを離散値として記述
した例を説明したが、入力を連続量として扱い、もしく
は入力をファジー量として扱いマップデータを滑らかな
変化量として記述しても良い。
In the above-described embodiment, an example has been described in which a threshold value is provided for the input level and the map data in FIG. 18 is described as a discrete value. However, the input is treated as a continuous amount or the input is treated as a fuzzy amount. May be described as a smooth change amount.

【0102】図19,図20は図18のマップデータ
(速度変化量Δv,旋回トルクτz)を滑らかな変化量
として記述した例である。なお、図19,20では左輪
入力信号については前進方向のみを表示しており、各デ
ータは左,右輪入力がいずれも0の点を原点として点対
称をなしている。
FIGS. 19 and 20 are examples in which the map data (speed change amount Δv, turning torque τz) of FIG. 18 is described as a smooth change amount. 19 and 20, only the forward direction is displayed for the left wheel input signal, and each data is point-symmetric with respect to the point where the left and right wheel inputs are both zero.

【0103】また、上記実施形態では、着座者がハンド
リム13を操作して人力を入力する場合を説明したが、
介助者が上記グリップ7を持って車椅子1を移動させた
ときの介助者の人力に基づいて補助動力が得られるよう
に上記モータ31の出力を制御しても良く、この場合は
介助者の負担を軽減でき、上記同様に直進性能,旋回性
能を向上することができ、使用感を向上することができ
る。
In the above embodiment, the case where the seated person operates the hand rim 13 to input the human power has been described.
The output of the motor 31 may be controlled so that assist power is obtained based on the human power of the caregiver when the caregiver moves the wheelchair 1 with the grip 7. In this case, the burden on the caregiver As described above, the straight running performance and the turning performance can be improved, and the usability can be improved.

【0104】また、本発明は、上記モータ31により車
輪2を駆動する構造の他に、該車輪2及びキャスタ4以
外の補助車輪(不図示)を設け、該補助車輪に補助力を
印加するようにしたものでも適用可能であり、このよう
にした場合も上記同様の効果を実現することができる。
Further, according to the present invention, in addition to the structure for driving the wheels 2 by the motor 31, an auxiliary wheel (not shown) other than the wheels 2 and the casters 4 is provided, and an auxiliary force is applied to the auxiliary wheels. The same effects as described above can be realized in such a case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態による補助動力式車椅子の
側面図である。
FIG. 1 is a side view of an auxiliary power wheelchair according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記車椅子の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the wheelchair.

【図3】上記車椅子の背面図である。FIG. 3 is a rear view of the wheelchair.

【図4】上記車椅子の車輪のハブ部分のカバーを取り外
した状態を示す正面図である。
FIG. 4 is a front view showing a state where a cover of a hub portion of a wheel of the wheelchair is removed.

【図5】図4のV−V線断面図である。FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4;

【図6】上記車椅子の回転トランス部分の正面図であ
る。
FIG. 6 is a front view of a rotary transformer portion of the wheelchair.

【図7】上記車椅子の回転トランス部分の断面側面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional side view of a rotary transformer portion of the wheelchair.

【図8】上記車椅子の回転トランス部分の側面図であ
る。
FIG. 8 is a side view of a rotary transformer portion of the wheelchair.

【図9】上記車椅子の回転トランス部分の斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view of a rotary transformer portion of the wheelchair.

【図10】上記車輪に直接取り付けられたハンドリムを
示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a hand rim directly attached to the wheel.

【図11】上記車椅子の制御システムの全体構成図であ
る。
FIG. 11 is an overall configuration diagram of the wheelchair control system.

【図12】電圧値制御方式におけるモータの回転数とト
ルクとの関係を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between a motor rotation speed and a torque in a voltage value control method.

【図13】電流値制御方式におけるモータの回転数とト
ルクとの関係を示す特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a relationship between a motor speed and a torque in a current value control method.

【図14】上記車椅子の補助動力制御装置のシステム構
成図である。
FIG. 14 is a system configuration diagram of the wheelchair auxiliary power control device.

【図15】人力検出手段の変形例を示す模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram showing a modification of the human power detection means.

【図16】人力(操作力)と方向検出信号との関係を示
す特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing a relationship between human power (operating force) and a direction detection signal.

【図17】上記制御動作を説明するための検出方向信号
と目標車速との関係を示す特性図である。
FIG. 17 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a detection direction signal and a target vehicle speed for explaining the control operation.

【図18】左,右輪の方向検出信号と補助力との関係を
示すマップデータ図である。
FIG. 18 is a map data diagram showing a relationship between left and right wheel direction detection signals and auxiliary force.

【図19】左,右輪の入力検出信号と補助力(前後進方
向速度変化量)との関係を示すマップデータの変形例を
示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a modified example of map data indicating the relationship between the input detection signals of the left and right wheels and the auxiliary force (the amount of change in the speed in the forward / rearward direction).

【図20】左,右輪の入力検出信号と補助力(旋回トル
ク)との関係を示すマップデータの変形例を示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing a modified example of map data indicating a relationship between input detection signals of left and right wheels and an auxiliary force (turning torque).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 補助動力式車椅子 2 車輪 13 ハンドリム(人力入力部材) 31 モータ(補助動力源) 72 ポテンショメータ(人力検出手段) 100 コントローラ(補助動力制御手段,車両速度検
出手段,目標速度増減手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Auxiliary power wheelchair 2 Wheels 13 Hand rim (manpower input member) 31 Motor (auxiliary power source) 72 Potentiometer (human power detection means) 100 Controller (auxiliary power control means, vehicle speed detection means, target speed increase / decrease means)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人力が入力される人力入力部材と、該人
力入力部材に加えられた人力の方向及びその大きさを検
出する人力検出手段と、車輪に補助動力を供給する補助
動力源と、該補助動力源を、上記検出された人力が小な
るときは上記補助動力が人力入力方向に応じた前後進方
向の駆動力となるように、上記検出された人力が大なる
ときは上記補助動力が人力入力方向に応じた旋回方向の
駆動力となるようにそれぞれ制御する補助動力制御手段
とを備えたことを特徴とする補助動力式車椅子。
A human input member to which human power is input, human power detection means for detecting the direction and magnitude of the human power applied to the human input member, an auxiliary power source for supplying auxiliary power to the wheels, When the detected human power is large, the auxiliary power source is set so that when the detected human power is small, the auxiliary power is a driving force in the forward / reverse direction corresponding to the human power input direction. And an auxiliary power control means for controlling the driving force in the turning direction according to the input direction of the human power.
【請求項2】 請求項1において、左,右の車輪の回転
速度の合成値を実質的車両走行速度として検出する車両
速度検出手段と、人力が小なるときは上記左,右車輪の
目標速度を均等に増減する目標速度増減手段とを備え、
上記補助動力制御手段は、人力が小なるときは上記検出
速度が上記目標速度となるよう上記補助動力源を速度フ
ィードバック制御し、人力が大なるときは上記左,右車
輪の駆動トルクに旋回方向に応じた差が生じるよう補助
動力源を制御することを特徴とする補助動力式車椅子。
2. A vehicle speed detecting means for detecting a combined value of rotational speeds of left and right wheels as a substantial vehicle running speed, and a target speed of the left and right wheels when human power becomes small. Target speed increasing / decreasing means for uniformly increasing / decreasing
The auxiliary power control means performs speed feedback control of the auxiliary power source so that the detected speed becomes the target speed when the human power is small, and turns the driving torque of the left and right wheels in the turning direction when the human power is large. An auxiliary power wheelchair, wherein the auxiliary power source is controlled so that a difference corresponding to the difference is generated.
【請求項3】 請求項2において、上記人力入力部材及
び人力検出手段を左,右車輪に対応して備えており、上
記目標速度増減手段は、同向きの上記小なる人力が左,
右の人力入力部材に加えられたときは一方の人力入力部
材のみに加えられたときよりも大きな割合で上記目標速
度を増減し、逆向きの上記小なる人力が左,右の人力入
力部材に加えられたときは上記目標速度の増減を停止す
ることを特徴とする補助動力式車椅子。
3. The human-power input member and the human-power detecting means according to claim 2, wherein the human-power input member and the human-power detecting means are provided corresponding to the left and right wheels, respectively.
When applied to the right input member, the target speed is increased / decreased at a greater rate than when applied to only one input member, and the small manual input in the opposite direction is applied to the left and right input members. An auxiliary power wheelchair characterized in that when added, the increase or decrease of the target speed is stopped.
【請求項4】 請求項2又は3において、上記人力入力
部材及び人力検出手段を左,右車輪に対応して備えてお
り、上記補助動力制御手段は、逆向きの上記大なる人力
が左,右の人力入力部材に加えられたときは一方の人力
入力部材のみに加えられたときよりも左,右車輪の駆動
トルクの差が大きくなるように上記補助動力源を制御す
ることを特徴とする補助動力式車椅子。
4. The human power input member and the human power detection means according to claim 2 or 3, wherein the human power input member and the human power detection means are provided for the left and right wheels, respectively. The auxiliary power source is controlled such that the difference between the driving torques of the left and right wheels is larger when the right input member is applied to the right input member than when only one input member is applied. Auxiliary powered wheelchair.
【請求項5】 請求項2ないし4の何れかにおいて、上
記目標速度増減手段は、目標速度が0以外の場合には時
間経過とともに目標速度の絶対値を0に向けて漸減する
ことを特徴とする補助動力式車椅子。
5. The method according to claim 2, wherein the target speed increasing / decreasing means gradually decreases the absolute value of the target speed toward zero with the passage of time when the target speed is other than zero. Auxiliary powered wheelchair.
【請求項6】 請求項1ないし5の何れかにおいて、上
記人力入力部材は、人力を伝達可能に駆動輪に取り付け
られたハンドリムであることを特徴とする補助動力式車
椅子。
6. An auxiliary power wheelchair according to claim 1, wherein said human power input member is a hand rim mounted on a drive wheel so as to transmit human power.
JP9225111A 1997-08-21 1997-08-21 Auxiliary motorized wheelchair Withdrawn JPH1156917A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013244156A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Kwansei Gakuin Wheelchair controlled by determination on rowing motion

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JP2013244156A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Kwansei Gakuin Wheelchair controlled by determination on rowing motion

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