JPH1156918A - Auxiliary motorized wheelchair - Google Patents

Auxiliary motorized wheelchair

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Publication number
JPH1156918A
JPH1156918A JP9225112A JP22511297A JPH1156918A JP H1156918 A JPH1156918 A JP H1156918A JP 9225112 A JP9225112 A JP 9225112A JP 22511297 A JP22511297 A JP 22511297A JP H1156918 A JPH1156918 A JP H1156918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
human
input
human power
speed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9225112A
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
Application filed by Yamaha Motor Co Ltd filed Critical Yamaha Motor Co Ltd
Priority to JP9225112A priority Critical patent/JPH1156918A/en
Publication of JPH1156918A publication Critical patent/JPH1156918A/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Withdrawn legal-status Critical Current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 input 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 the first or second level, motors (auxiliary power sources) 31 applying auxiliary power to wheels 2, and a controller (auxiliary power control means) 100. When the detected human power is at a first 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. 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 forward/reverse 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
頭させる必要であり、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 right, it is necessary to kick the road surface in front of the wheelchair and turn the wheelchair to the right by using the feet as steering means. 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、左,右の車輪に補助動力を供給する補助動力源と、
該補助駆動源を、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旋回方向の駆動力と
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前後進方向の駆動力とな
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
ことを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a human input member to which human power is input, a human input detecting means for detecting the direction and magnitude of the human input applied to the human input member, and , An auxiliary power source for supplying auxiliary power to the right wheel,
When the detected manpower is small, the auxiliary power is set such that when the detected manpower is small, the auxiliary power is a driving force in a turning direction corresponding to the manpower input direction. An auxiliary power control means for controlling the driving force in the forward and backward driving directions according to the human power input direction is provided.

【0013】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.

【0014】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.

【0015】請求項2の発明は、請求項1において、上
記左,右の車輪の回転速度を検出する車輪速度検出手段
と、上記検出された人力が小なるときは左,右の車輪の
目標速度を人力入力方向に応じた旋回成分を有するよう
に設定し、大なるときは左,右の車輪の目標速度を人力
入力方向に応じて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、検出された各車輪の検
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ことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a wheel speed detecting means for detecting a rotational speed of the left and right wheels, and a target of the left and right wheels when the detected human power becomes small. Target speed increasing / decreasing means for setting the speed so as to have a turning component in accordance with the input direction of human power, and for increasing the target speed of the left and right wheels evenly in accordance with the input direction of human power; The power control means performs speed feedback control of the auxiliary power source so that the detected speed of each wheel reaches the target speed.

【0016】ここで目標速度を人力入力方向に応じた旋
回成分を有するように設定するとは、例えば左の人力入
力部材に前進方向の小なる人力が入力された場合には、
右側に旋回するように、左輪の目標速度を右輪の目標速
度より高めに設定するとの意味である。また目標速度を
人力入力方向に応じて均等に増減するとは、例えば前進
方向の大なる人力が入力された場合には、左,右車輪の
目標速度を同じだけ増加するとの意味である。
Here, setting the target speed to have a turning component corresponding to the input direction of the human power means that, for example, when a small human power in the forward direction is input to the left human input member,
This means that the target speed of the left wheel is set higher than the target speed of the right wheel so that the vehicle turns right. To increase or decrease the target speed evenly according to the input direction of the human power means that, for example, when a large human power in the forward direction is input, the target speeds of the left and right wheels are increased by the same amount.

【0017】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上記左,右の車輪に
対応して備えており、上記目標速度増減手段は、上記小
なる同向きの人力が左,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
上記旋回成分を小さく設定し、上記大なる逆向きの人力
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上記旋回成分を大
きく設定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 the left and right wheels, and the target speed increasing / decreasing means is provided with the small same direction. When the human power is applied to the left and right human input members, the turning component is set smaller than when only one of the human input members is applied, and the large reverse human power is applied to the left and right human input members. The turning component is set to be larger when applied to the input member than when applied to only one input member.

【0018】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上記左,右の
車輪に対応して備えており、上記目標速度増減手段は、
上記大なる同向きの人力が左,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
よりも大きい割合で上記目標速度の増減を行い、上記大
なる逆向きの人力が左,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 fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect, the human power input member and the human power detecting means are provided corresponding to the left and right wheels, and the target speed increasing / decreasing means comprises:
When the large human force in the same direction is applied to the left and right human input members, the target speed is increased or decreased at a larger rate than when only one of the human input members is applied. When the human power is applied to the left and right human input members, the increase or decrease of the target speed is stopped.

【0019】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.

【0020】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 power input member is a hand rim attached to a drive wheel so as to transmit human power.

【0021】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.

【0022】[0022]

【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大なる
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、車椅子が停止しているときに大なる人力が
例えば前進方向に加えられると、両輪に対して前進方向
の駆動力が供給され、車椅子は直進前進する。また入力
入力部材に入力された人力が小なるときは、上記補助動
力として旋回方向の駆動力が供給されるので、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 type wheelchair according to the first aspect of the present invention, when the human power input to the human power input member is large, the driving power in the forward and backward direction is supplied as the auxiliary power. If a large amount of human force is applied in the forward direction while the wheelchair is stopped, for example, a driving force in the forward direction is supplied to both wheels, and the wheelchair moves forward straight. Further, when the human power input to the input input member is small, the driving force in the turning direction is supplied as the auxiliary power, so that the wheelchair turns while traveling straight, and turns with a small radius when stopped. I do.

【0023】請求項2の発明によれば、検出された人力
が小なるときは左,右の車輪の目標速度を人力入力方向
に応じた旋回成分を有するように設定し、大なるときは
左,右の車輪の目標速度を人力入力方向に応じて均等に
増減するとともに、各車輪の検出速度が目標速度となる
よう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
することにより進路を任意に修正することが可能であ
り、また人力入力部材に大きめの人力を加えることによ
りその方向の走行速度を増減でき、片手操作により任意
に進路変更及び車速の調整ができる。
According to the second aspect of the present invention, when the detected manpower is small, the target speeds of the left and right wheels are set to have a turning component according to the manpower input direction. , The target speed of the right wheel is uniformly increased or decreased in accordance with the input direction of the human power, and the auxiliary power source is speed-feedback controlled so that the detected speed of each wheel becomes the target speed. It is possible to arbitrarily modify the course by operating lightly on the, and to increase or decrease the traveling speed in that direction by applying a large amount of manpower to the manpower input member, to change the course arbitrarily with one hand operation Adjustable vehicle speed.

【0024】また人力が大なるときには走行速度を目標
速度となるよう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、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。
Further, when the human power becomes large, the auxiliary power source is speed-feedback controlled so that the traveling speed becomes the target 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.

【0025】請求項3の発明によれば、上記小なる逆向
きの人力が左,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上記旋回
成分を大きく設定したので、左,右の人力入力部材に逆
向きの小さい人力を加えることにより、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 third aspect of the present invention, when the small reverse human force is applied to the left and right human input members, the turning component is reduced more than when only one of the human input members is applied. By setting a large value, by applying a small amount of human power in the opposite direction to the left and right human power input members, it is possible to change the magnitude of the turning speed while traveling, and it is also possible to perform stationary turning while stopping It can be used as if it were a normal manual wheelchair.

【0026】また上記小なる同向きの人力が左,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上記旋回成分を小さく設定した
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同向きの人力を入力する場合は通
常旋回動作を望んでいないと考えられるので、このよう
な場合の旋回成分を小さくすることにより違和感をなく
すことができる。
Also, when the small, same-direction human force is applied to the left and right human input members, the turning component is set smaller than when only one of the human input members is applied. It can avoid discomfort. That is, the user
When inputting human power in the same direction to both human power input members, it is considered that the user does not normally want the turning operation. Therefore, by reducing the turning component in such a case, it is possible to eliminate the sense of incongruity.

【0027】請求項4の発明によれば、上記大なる同向
きの人力が左,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い割
合で上記目標速度の増減を行うようにしたので、左,右
の人力入力部材に同向きの大きめの人力を加えることに
より、より素早く前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 fourth aspect of the present invention, when the large same-direction human force is applied to the left and right human input members, the ratio is larger than when only one of the human input members is applied. Since the target speed is increased or decreased, the speed in the forward direction can be increased more quickly by applying a large amount of human power in the same direction to the left and right human power input members. Becomes possible.

【0028】また上記大なる逆向きの人力が左,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
止するようにしたので、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こと
により違和感をなくすことができる。
Further, when the large reverse human force is applied to the left and right human input members, the increase / decrease of the target speed is stopped, so that the user's uncomfortable feeling can be avoided.
That is, it is considered that the user does not normally desire acceleration / deceleration when inputting human power in opposite directions to both human power input members, so that the user does not feel uncomfortable by stopping the increase / decrease of the target speed in such a case. be able to.

【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、人力を伝達可能に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
度の人力で軽く触れることにより旋回走行ができ、ハン
ドリムを大きめの人力で操作することにより前後進走行
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 as to transmit human power, the hand rim can be turned by lightly touching the hand rim with a power exceeding the dead zone. The vehicle can travel, and can travel forward and backward by operating the hand rim with a large amount of human power, and can travel as if rowing a normal manual wheelchair with one or both hands with less human power.

【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15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
は上記車椅子の制御システムの全体構成図、図11は上
記車椅子の制御動作を示すシステムの構成図、図12は
人力検出手段の変形例を示す構成図、図13はハンドリ
ムへの人力と入力検出手段からの検出信号との関係を示
す特性図、図14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15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. FIGS. 1 to 15 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.
Fig. 11 is an overall configuration diagram of the wheelchair control system, Fig. 11 is a configuration diagram of the system showing the control operation of the wheelchair, Fig. 12 is a configuration diagram showing a modification of the human power detection means, and Fig. 13 is a diagram showing human power input to the hand rim and input detection. FIG. 14 is a characteristic diagram showing a relationship between a detection signal of a human power to the left wheel and a target speed, and FIG. 15 is a graph showing a relationship between a detection signal of a human power to the left wheel and a target speed. It is map data shown.

【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
(人力トルク)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トルクに応
じたモータ駆動力(補助動力)を出力する駆動部20と
を備えている。
The wheel 2 includes a hand rim assembly 70 to which a rotational force (manual torque) is applied by a user's hand,
A drive unit 20 that outputs a motor driving force (auxiliary power) according to the human-powered torque input from the hand rim assembly 70.

【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 function of transmitting a tangential force (manpower: unit kg) applied by the user to the hand rim 13 to the hub 50 and detecting the applied manpower. 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】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 mounted on the right wheel 2 side of the auxiliary power wheelchair 1, and a wire to which power is supplied from the battery 38 is mounted on the vehicle body (frame) 3 side. A harness 43 is provided.

【0054】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 in a point-symmetrical positional relationship around the center in the vehicle longitudinal direction. 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.

【0055】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.

【0056】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.

【0057】次に、上記コントローラ100の構成を図
10に基づいて説明する。図10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、該入力された人力と後述
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. 10 is a block diagram showing the configuration of the left and right controllers 100. Each of the controllers 100 transmits the human power information applied to the hand rim 13 and indicating the direction and the magnitude of the human power detected by the potentiometer 72 to the rotary transformer 80. , A CPU 126 for calculating a target value (target torque) of auxiliary power based on the input human power and a motor rotation speed described later, 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.

【0058】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13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. 13, when the input direction (hand rim operation direction) is the “forward direction”, if the operation force is less than the first threshold value (S1), the human power 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.

【0059】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", "0" is set when the operation force is less than the first threshold value (S1), and when the operation force is less 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.

【0060】また、上記CPU126には、図15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.

【0061】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。
The left and right communication I / Fs 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.

【0062】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13に示すように、前進方向の操作力が入力され
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
2に示すように人力が前進方向,行進方向に入力された
ときそれぞれオンする前進方向SW,行進方向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, the 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. 13, when the operation force in the forward direction is input, the direction detection signals FL and FR receive +1, +2 according to the magnitude of the operation force, and the operation force is input in the reverse direction, as shown in FIG. 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. 2, a forward direction SW and a marching direction SW that are turned on when human power is input in the forward direction and the marching direction, respectively, may be provided, and the input direction may be detected by an on / off signal from the switch.

【0063】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に入力された人力の検出信号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15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 (any 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 output from the left side functioning as human power detecting means. A detection signal FR of human power input from the potentiometer 72 to the left controller 100 and input to the right wheel hand rim 13 is input from the right controller 100 via the registers Tx and Rx, and the two detection signals FL and FR are output. Is set based on the map data shown in FIG.

【0064】この場合、上記コントローラ100の目標
速度増減手段により、上記検出された人力FL,FRに
基づいて設定された前後進速度増分ΔVが加算されて目
標重心車速ωm※が速度リミッタでの制限内で設定され
る。また、上記コントローラ100の時間的減衰手段と
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ωm※の絶対値が時間経過とともに0に向けて漸減
するように設定され、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。
In this case, the forward / backward speed increment ΔV set based on the detected human power FL, FR is added by the target speed increasing / decreasing means of the controller 100, and the target center of gravity vehicle speed ωm * is limited by the speed limiter. Set within. Further, by the function of the controller 100 as a temporal damping means, when the vehicle speed target value is not 0, the absolute value of the target center-of-gravity vehicle speed ωm * is set so as to gradually decrease toward 0 with the passage of time. The auxiliary power running is prevented from continuing for a long time after the stop of the vehicle.

【0065】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。
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.

【0066】具体的には、図11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、この各回転数が速度FBとされる。
Specifically, as shown in FIG. 11, the motor current value i and the voltage Em are determined by a rotation speed detection circuit 100a including a winding resistance R, an LPF (low-pass filter), a 1 / K × τ arithmetic circuit, and the like. Based on the left and right motor rotation speeds ωL,
ωR is calculated, and each rotation speed is set as the speed FB.

【0067】そして、上記設定された目標重心車速ωm
※,旋回速度成分θz※と、上記検出された速度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。即ち、上記設定された目標重心車速ωm※及び旋
回速度成分θz※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の制限内で電流指令i※が求
められ、モータ31への供給電流iがこの電流指令i※
となるようにフィードバック制御される。このように各
輪はそれぞれの速度目標値ωL※,ωR※に基づいてフ
ィードバック制御されているので外乱に対して頑強であ
る。
Then, the set target center-of-gravity vehicle speed ωm
*, The supply current value to the drive motor 31 is set based on the difference between the turning speed component θz * and the detected speed FB. That is, the current command i * is obtained within the limit of the current limiter by the difference between the set target center-of-gravity vehicle speed ωm * and the turning speed component θz * and the detected center-of-gravity speed FB, and the speed gain G, and supplied to the motor 31. The current i is the current command i *
Feedback control is performed so that As described above, since each wheel is feedback-controlled based on the respective speed target values ωL * and ωR *, it is robust against disturbance.

【0068】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15に基づ
いて具体的に説明する。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重心目標車速が漸減す
る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 specifically described with reference to FIG. In the following description, the description of the control in which the center-of-gravity target vehicle speed gradually decreases with time when no human power is input is omitted.

【0069】I. 左,右輪何れのハンドリムも操作され
ない場合(図15中の領域)は、左,右の方向検出信
号がともに「0」となり、Δv(制御の前後における前
後進方向の速度変化量)=0、θz(左,右何れかに向
きを変える旋回トルク)=0とされ、同速度で前後直進
運動を続けるように制御される。II. 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レベルの人力が
入力された場合(領域)は、入力された側の車輪の方
向検出信号のみが「1」又は「−1」で他方は「0」と
なり、Δv=0として前後進方向の速度変化はなく、θ
z=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。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Δv=Nとして前進方向又は後進方向に大
きく増速し、θz=0として旋回しないように制御され
る。
I. When neither the left or right hand rim is operated (the area in FIG. 15), the left and right direction detection signals are both "0", and .DELTA.v (the speed in the forward and backward directions before and after the control). (The amount of change) = 0, and θz (turning torque for changing the direction to the left or right) = 0, and control is performed so as to continue the forward / backward linear motion at the same speed. II. When the first-level human power is input to either one of the left and right wheels in the forward direction or the marching direction (area), only the direction detection signal of the input wheel is "1" or "1". −1 ”, the other becomes“ 0 ”, and there is no speed change in the forward and backward direction as Δv = 0, and θ
As z = cw or ccw, control is performed so as to turn right or left with a small torque difference. III. When the first level human power in the same direction is input to both the left and right wheels (area)
Indicates that the direction detection signals of both wheels are "1" or "-1",
When Δv = P or Δv = N, the speed is largely increased in the forward direction or the reverse direction, and control is performed so that θz = 0 to prevent turning.

【0070】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、θz=Cw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。
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 reverse directions when Δv = 0, and the vehicle turns right or left with a large torque difference when θz = Cw or CCw.

【0071】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=p又はΔv=nとして前進方向又は後進方向に少
し増速し、θz=0として旋回しないように制御され
る。
V. When a second level of human power is input in either 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 input. "2" or "-2", the other "0",
When Δv = p or Δv = n, the vehicle speed is slightly increased in the forward direction or the reverse direction, and control is performed so that θz = 0 so as not to turn.

【0072】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
して前進方向又は後進方向に大きく増速し、θz=0と
して旋回しないように制御される。
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 ”, Δv = P or Δv = N, the speed is largely increased in the forward direction or the reverse direction, and control is performed so that θz = 0 to prevent turning.

【0073】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
して前進方向又は後進方向に少し増速し、θz=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。
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 reverse direction (area), the direction detection signals are "2" and "2". -1 "
Alternatively, control is performed such that Δv = p or Δv = n to slightly increase the speed in the forward or reverse direction, and θz = cw or ccw to turn right or left with a small torque difference. Is done.

【0074】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=P又はΔv=Nとして前進方向又は後進方向に大き
く増速し、θz=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 = P or Δv = N, the vehicle speed is greatly increased in the forward direction or the reverse direction, and control is performed so that θz = 0 so as not to turn.

【0075】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、θz=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 the forward and reverse directions, θz = C
It is controlled so as to turn right or left with a large torque difference as w or CCw.

【0076】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.

【0077】(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、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、前後進方向に少し増速するととも
に旋回しないようにしたので、何れか一方のハンドリム
13のみを軽く操作することにより進路を変更でき、大
きめに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 ( (Region) is a case where the vehicle turns right or left with a small torque difference without giving a speed change in the forward / reverse direction, and furthermore, a second-level human power is input to only one of the left and right wheels (region). ) Slightly increases the speed in the forward / rearward direction and does not turn, so that the course can be changed by operating only one of the hand rims 13 lightly, and the forward / backward speed can be adjusted by operating the hand rim 13 slightly. Traveling with one-handed rowing operation can be easily performed.

【0078】(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 or 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.

【0079】(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
化は与えずに大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小径での旋
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 reverse direction (region), the vehicle turns right or left with a large torque difference without changing the speed in the forward or reverse direction. 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, by operating both hand rims in opposite directions, a turning operation with a small diameter can be performed.

【0080】(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大きく増
速するとともに旋回しないようにし、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
大きさで同方向に操作することにより変速でき、逆方向
に操作することにより進路変更ができる。
(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 greatly increased in the forward or 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 power slightly increases in the forward direction or the reverse direction. Since the vehicle is turned rightward or leftward with a small torque difference, the speed can be changed by operating both hand rims in different directions in the same direction, and the course can be changed by operating the hand rims in the opposite direction.

【0081】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 the handle rim 13 of the left wheel with human power 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.

【0082】例えば左輪のハンドリム13に破線Aに示
す比較的大きい操作力(人力)が加えられると、実線B
に示す方向検出信号(+2)が出力され、実線Cに示す
目標重心車速ωm※が設定されて走行速度がこの目標重
心車速ωm※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 large operating force (manpower) indicated by a broken line A is applied to the left wheel hand rim 13, a solid line B
Is output, and the target center-of-gravity vehicle speed ωm * 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 ωm *.

【0083】より詳細には、上記人力(操作力)が破線
A1で示すように上記ポテンショメータ72の第2しき
い値S2を前進方向に越える程度(第2レベル)のもの
である場合には、方向検出信号は+2となり、目標重心
車速は実線C1で示すようにその入力時間に比例して増
加する。そして人力が破線A2で示すように上記しきい
値S2を後進方向に越える程度(第2レベル)のもので
ある場合には方向検出信号は−2となり、目標重心車速
は実線C2で示すように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
度は実線C3で示すように徐々に減少する。
More specifically, if the human power (operating force) exceeds the second threshold value S2 of the potentiometer 72 in the forward direction (second level) as shown by a broken line A1, The direction detection signal becomes +2, and the target center of gravity vehicle speed increases in proportion to the input time as indicated by the solid line C1. If the human power exceeds the threshold value S2 in the reverse direction (second level) as shown by the broken line A2, the direction detection signal becomes -2, and the target center of gravity vehicle speed becomes as shown by the solid line C2. Decreases in proportion to input time.
When the operation force is not input, the target center-of-gravity velocity gradually decreases as indicated by a solid line C3.

【0084】また、上記ポテンショメータ72の第1し
きい値S1以上第2しきい値S2未満の範囲(第1レベ
ル)の小さな操作力A3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+1となり、該
左輪の目標速度はD1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、また小さな操作力A4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−1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 small operating force A3 of the potentiometer 72 in the range of the first threshold value S1 or more and less than the second threshold value S2 (first level) is input to the left wheel hand rim 13 in the forward direction, When the direction detection signal is +1 and the target speed of the left wheel is increased as indicated by D1, the vehicle turns right, and when a small operation force A4 is input to the hand rim 13 of the left wheel in the reverse direction, The direction detection signal becomes -1, the target speed of the left wheel is reduced as indicated by D2, and the vehicle turns leftward.

【0085】このように本実施形態では、片方のハンド
リム13に第2レベルの人力が入力されると補助動力と
して前後進方向の駆動力を供給し、第1レベルの人力が
入力されると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
車椅子を直進前進させることができ、このとき両輪は速
度的に制御されているので大きめの人力を片輪に入力し
ても車両が旋回してしまうことがない。また左のハンド
リム13を軽い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、走
行中にハンドリムへ軽い入力を加えることで方向修正が
可能となるとともに、停車中であれば小さい半径で旋回
させることができる。このように片方のハンドリム13
への大きめの人力の入力に対して両輪よりほぼ均等な速
度を発生し、比較的小さい人力の入力により両輪に速度
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 second level human power is input to one of the hand rims 13, the driving force in the forward / rearward direction is supplied as auxiliary power, and when the first level human power is input, the vehicle turns. Since the driving force is supplied in the forward direction, the user can move the wheelchair straight forward by operating the left hand rim 13 in the forward direction with relatively large human power in the forward direction. Is controlled in terms of speed, so that the vehicle does not turn even if a large amount of human power is input to one wheel. In addition, by operating the left hand rim 13 in the forward direction with light human power, it is possible to turn rightward if the wheelchair is traveling straight, and it is possible to correct the direction by applying a light input to the hand rim while traveling. If the vehicle is stopped, the vehicle can be turned with a small radius. Thus, one hand rim 13
When a single-handed rowing is performed, the motor output is supplied so that a substantially equal speed is generated from both wheels in response to a large input of human power to the two wheels, and a speed difference is generated between both wheels by input of relatively small human power. Can improve the straight running performance of
It is possible to improve the feeling of use of a user who has a difference in the left and right operation forces.

【0086】また例えば左のハンドリム13への入力が
第2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
を大きめの力で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。
For example, when the input to the left hand rim 13 is at the second level, the target speeds of the left and right wheels are uniformly increased or decreased so that the actual running speeds of the left and right wheels become equal to the target center of gravity speed. Since the above-mentioned auxiliary power source is controlled by speed feedback, the traveling speed in that direction can be increased or decreased by operating the hand rim with a large force during traveling, and the traveling speed can be easily adjusted to an arbitrary traveling speed.

【0087】また実質的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。
Further, since the speed feedback control is performed so that the substantial traveling speed becomes the target center of gravity speed, the target speed is maintained even when an external force due to the road surface condition (such as a hill) acts. It is possible to avoid a problem that the speed is increased excessively when descending a slope.

【0088】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=0)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、操縦者の身体的機能に応じた車両の運動性を得るこ
とが可能となる。
Further, the left and right hand rims 13
When the level operation force is input in the same direction (area)
Since Δv = P or N, the target speed is increased / decreased at a larger rate than when the operating force is applied to only one of the hand rims (region, Δv = 0). By lightly touching both of them, the speed in the forward and backward direction can be increased more quickly, and the mobility of the vehicle according to the physical function of the pilot can be obtained.

【0089】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θz=Cw
又はCCwとして大き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、比較的大き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 θz = Cw
Alternatively, since the turning motion is performed with a large torque difference as CCw, it is possible to avoid a user's discomfort and to 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 large torque difference, so that the user can use the vehicle with a feeling close to a normal wheelchair without feeling uncomfortable.

【0090】また、一方のハンドリムに上記第1レベル
の操作力が入力されたとき(領域)には旋回動作を行
うように制御するとともに、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θ
z=Cw又はCCwとして、単に一方のハンドリムのみ
に第1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 first-level operation force is input to one of the hand rims (area), control is performed so that a turning operation is performed. (Area) is θ
Assuming that z = Cw or CCw, the difference between the driving torques of the left and right wheels is made larger than when the first-level operating force is applied to only one of the hand rims. Can be increased, and stationary rotation can be performed while the vehicle is stopped, so that the device can be used as if it were a normal manual wheelchair.

【0091】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.

【0092】ここで上記実施形態では、図11に示すよ
うに、左,右車輪の速度フィードバック制御を行うよう
にした場合を説明したが、この速度によるフィードバッ
ク制御に変えて図16,17に示すようにモータ31を
電圧値制御方式で制御するようにしても良い。
Here, in the above embodiment, the case where the speed feedback control of the left and right wheels is performed as shown in FIG. 11 has been described. However, instead of the feedback control based on this speed, FIGS. Thus, the motor 31 may be controlled by the voltage value control method.

【0093】この場合、上記実施形態と同様にして設定
された目標重心車速ωm※と旋回速度成分θz※とに基
づいて所定の目標回転速度ωL※,ωR※が設定され、
この目標値に基づいてモータ31への供給電力がEmに
制御される。
In this case, predetermined target rotation speeds ωL * and ωR * are set based on the target center-of-gravity vehicle speed ωm * and the turning speed component θz * set in the same manner as in the above embodiment.
The power supplied to the motor 31 is controlled to Em based on the target value.

【0094】この構成の場合、車輪速度の維持機能は上
記速度フィードバック制御の場合に劣るが、構成が簡単
であり、減速比が高い場合には十分な定速走行が実現で
きる。
In this configuration, the function of maintaining the wheel speed is inferior to that of the above-described speed feedback control. However, the configuration is simple, and sufficient constant speed traveling can be realized when the reduction ratio is high.

【0095】なお、上記実施形態では入力レベルにしき
い値を設け、図15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 embodiment, an example has been described in which a threshold value is provided for the input level and the map data in FIG. 15 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.

【0096】図18,図19は図15のマップデータ
(前後進速度変化量Δv,旋回速度θz)を滑らかな変
化量として記述した例である。なお、図18,19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。
18 and 19 are examples in which the map data (forward-backward speed change amount Δv, turning speed θz) of FIG. 15 is described as a smooth change amount. 18 and 19, only the forward direction is displayed for the left wheel input signal.
Each data is point-symmetric with respect to the point where the left and right wheel inputs are both zero.

【0097】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.

【0098】[0098]

【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】上記車椅子の制御システムの全体構成図であ
る。
FIG. 10 is an overall configuration diagram of the wheelchair control system.

【図11】上記車椅子の補助動力制御装置のシステムの
構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a system of the wheelchair auxiliary power control device.

【図12】人力検出手段の変形例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a modification of the human power detection means.

【図13】入力(操作力)と方向検出信号との関係を示
す特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a relationship between an input (operation force) and a direction detection signal.

【図14】上記制御動作を説明するための方向検出信号
と目標車速との関係を示す特性図である。
FIG. 14 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a direction detection signal and a target vehicle speed for explaining the control operation.

【図15】左,右輪の方向検出信号と補助動力との関係
を示すマップデータ図である。
FIG. 15 is a map data diagram showing a relationship between left and right wheel direction detection signals and auxiliary power.

【図16】上記車椅子の補助動力制御装置の変形例の構
成図である。
FIG. 16 is a configuration diagram of a modified example of the wheelchair auxiliary power control device.

【図17】電圧値制御方式におけるモータ回転数とトル
クとの関係を示す特性図である。
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a relationship between a motor rotation speed and a torque in a voltage value control method.

【図18】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. 18 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 (amount of change in speed in forward and backward directions).

【図19】左,右輪の入力検出信号と補助力(旋回速
度)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 a relationship between input detection signals of left and right wheels and an auxiliary force (turning speed).

【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)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Auxiliary power wheelchair 2 Wheel 13 Hand rim (manual input member) 31 Motor (auxiliary power source) 72 Potentiometer (human power detection means) 100 Controller (auxiliary power control means, vehicle speed detection 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、該補助駆動源を、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旋回方向
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 is set such that the auxiliary power becomes a driving force in a turning direction corresponding to the human power input direction when the detected human power is small. An auxiliary power type wheelchair, comprising: auxiliary power control means for controlling the driving force in the forward / rearward direction in accordance with the input direction of human power.
【請求項2】 請求項1において、左,右の車輪の各回
転速度を検出する車輪速度検出手段と、上記検出された
人力が小なるときは左,右の車輪の目標速度を人力入力
方向に応じた旋回成分を有するように設定し、大なると
きは左,右の車輪の目標速度を人力入力方向に応じて均
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、検出された各車輪の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
ことを特徴とする補助動力式車椅子。
2. The wheel speed detecting means according to claim 1, wherein said wheel speed detecting means detects the rotational speed of each of the left and right wheels, and sets the target speed of the left and right wheels to a human power input direction when the detected human power becomes small. And target speed increasing / decreasing means for uniformly increasing / decreasing the target speeds of the left and right wheels in accordance with the input direction of the human power when the turning power increases. An auxiliary power wheelchair, wherein the auxiliary power source is speed feedback controlled so that the detected speed of each detected wheel becomes a target speed.
【請求項3】 請求項2において、上記人力入力部材及
び人力検出手段を上記左,右の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,右両方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上記旋回成分
を小さく設定し、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一方の人力入力部材のみ
に加えられたときよりも上記旋回成分を大きく設定する
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 detection means are provided corresponding to the left and right wheels, respectively, and the target speed increasing / decreasing means is provided with the small human power in the same direction as the left and right wheels. The turning component is set smaller when applied to both right input members than when applied to only one input member, and the small input force in the opposite direction is applied to the left and right input members. An auxiliary powered wheelchair characterized in that when turned on, the turning component is set to be larger than when turned on only one of the human input members.
【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上記左,右の車輪に対応して備
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大きい割合
で上記目標速度の増減を行い、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。
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 corresponding to the left and right wheels, respectively, When applied to the left and right input members, the target speed is increased or decreased at a greater rate than when applied to only one input member. An auxiliary powered wheelchair characterized in that when applied to an input member, the increase or decrease in the target speed is stopped.
【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.
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