JPWO2013021546A1 - 電動車両及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

アクチュエータ（３２）を駆動させて走行する電動車両（１１）であって、当該電動車両（１１）の外部環境又は内部環境を測定する測定部と、周期的に変動する速度を示す信号である振動速度信号を測定部の測定情報に基づいて発信する報知部（２１）と、当該電動車両（１１）の運転者により入力された操作方向及び操作量に基づいて走行目標速度を算出し、この走行目標速度に基づいてアクチュエータ（３２）を制御するための走行制御情報を生成する走行情報生成部（１５）と、走行制御情報に基づいてアクチュエータ（３２）を制御する制御部（１６）とを備え、走行情報生成部（１５）は、振動速度信号を受信すると、走行目標速度に振動速度信号を合成して走行制御情報を再生成する。

Description

本発明は、運転者を乗せて移動する電動車椅子、又は、運転者と並走して移動する電動の搬送カート等の電動車両及びその制御方法に関する。

車椅子又は搬送カートなどの車両として、駆動部の力で移動する電動車両が提供されている。

電動車両の中には、駆動部に電力を供給するためのバッテリー部の電力切れの情報を、音又は光で運転者へ報知する報知部を有するものがある。また、走行方向にある障害物を障害物センサで検出すると、音又は光で運転者へ当該情報を報知する報知部を有する電動車両もある。

しかし、バッテリー切れの予告又は障害物検出等の情報を光で運転者へ報知する場合、運転者が光を発光する箇所を見ていないと、運転者がその報知を見落としてしまうことがある。また、情報を音で運転者へ報知する場合、電動車両が騒音の大きい場所を移動していると、その報知を運転者が聞き逃してしまうことがある。そこで、音又は光以外で運転者へ情報を報知する電動車両が望まれている。

車椅子又は搬送カートなどの電動車両ではないが、ブレーキをある一定のパターンで作動させることで発生する車体への振動を用いて、運転者へ体感による情報を報知する自動車の制動力制御装置１が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図２１は、従来の自動車の制動力制御装置１のシステム構成図である。

図２１に示すように、制動力制御装置１の制御部２は、判定手段３と、警報手段４とを備える。判定手段３は、レーダ装置５により検知された検知結果から障害物との接触が避けられるか否かを判定する。警報手段４は、判定手段３により障害物との接触の恐れがあると判定された場合に、運転者に対して警報画像や警報音による警報を出す。また、警報手段４は、パルス状の制動力（警報ブレーキ）を掛けることにより自動車を減速させるとともに、警報ブレーキにより発生する振動を運転者に体感させて警報とする手段でもある。

警報手段４が、警報ブレーキにより運転者に対して体感による警報を行なう場合、ブレーキ制御部６にブレーキ指令を出力してブレーキアクチュエータ７を駆動し、制動手段であるブレーキ８をパルス状に作動させて制動力を発生させる。そして、この制動力によって自動車が振動することで、運転者は障害物に接触する恐れがあることに気づく。

このような構成により、特許文献１の自動車は、接触の恐れがある障害物を検出すると、ブレーキによる減速とともに、運転者に対して体感による警報を行なうことができる。

特開２００８−２３０２９５号公報

しかしながら、特許文献１の自動車は、パルス状の制動力を発生させることで情報を報知するために、情報を報知すると必ず減速してしまう。つまり、振動によって情報を報知すると、運転者の操作と異なる走行制御（例えば、減速制御）が行なわれる問題がある。

そこで、本発明は、振動によって情報を報知しても、運転者の操作に従った走行を行なうことができる電動車両及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電動車両は、アクチュエータを駆動させて走行する電動車両であって、当該電動車両の外部環境又は内部環境を測定する測定部と、周期的に変動する速度を示す信号である振動速度信号を前記測定部の測定情報に基づいて発信する報知部と、当該電動車両の運転者により入力された操作方向及び操作量に基づいて走行目標速度を算出し、前記走行目標速度に基づいて前記アクチュエータを制御するための走行制御情報を生成する走行情報生成部と、前記走行制御情報に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、前記走行情報生成部は、前記振動速度信号を受信すると、前記走行目標速度に前記振動速度信号を合成して前記走行制御情報を再生成することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の電動車両の制御方法は、アクチュエータを駆動させて走行する電動車両の制御方法であって、当該電動車両の外部環境又は内部環境を測定情報として測定し、周期的に変動する速度を示す信号である振動速度信号を前記測定情報に基づいて発信し、当該電動車両の運転者により入力された操作方向及び操作量に基づいて走行目標速度を算出し、前記走行目標速度に基づいて前記アクチュエータを制御するための走行制御情報を生成すると共に、前記振動速度信号を受信すると、前記走行目標速度に前記振動速度信号を合成して前記走行制御情報を再生成し、前記走行制御情報に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする。

本発明によれば、運転者へ振動による情報の報知を行いつつ運転者の操作に従った走行を行なうことができる。

図１は、電動車両を示す概略構成図である。 図２は、並進走行目標速度と垂直方向の速度の大きさを示す走行制御情報のタイムチャートである。 図３は、本実施の形態１にかかる電動車両の斜視図である。 図４は、本実施の形態１にかかる電動車両の平面図である。 図５は、本実施の形態１にかかる電動車両を移動させるための制御ステップを示すフローチャートである。 図６は、振動速度信号を生成するステップの詳細を示すフローチャートである。 図７は、本実施の形態１にかかる並進走行目標速度と垂直方向の速度の大きさを示す走行制御情報のタイムチャートである。 図８は、本実施の形態１にかかる振動速度信号のタイムチャートである。 図９は、本実施の形態１にかかる振動速度信号のタイムチャートである。 図１０は、本実施の形態１にかかる並進走行目標速度の方向の速度の大きさを示す走行制御情報のタイムチャートである。 図１１は、本実施の形態１にかかる振動速度信号を合成した並進走行目標速度の方向の速度の大きさを示す走行制御情報の示すタイムチャートである。 図１２は、本実施の形態１にかかる他の振動速度信号のタイムチャートである。 図１３は、本実施の形態１にかかる他の振動速度信号のタイムチャートである。 図１４は、本実施の形態１にかかる方形波と異なる正弦波の振動速度信号を示すタイムチャートである。 図１５は、本実施の形態１にかかる方形波と異なる三角波の振動速度信号を示すタイムチャートである。 図１６は、本実施の形態１にかかる方形波と異なるノコギリ波の振動速度信号を示すタイムチャートである。 図１７は、本発明の実施の形態２にかかる電動車両を説明するための斜視図である。 図１８は、本発明の実施の形態２にかかる電動車両を説明するための平面図である。 図１９は、本発明の実施の形態３にかかる電動車両を説明するための斜視図である。 図２０は、本発明の実施の形態３にかかる電動車両を説明するための平面図である。 図２１は、従来の自動車の制動力制御装置のシステム構成図である。

次に、本願発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。

また、以下の説明において、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。

（実施の形態１）
図１、図２、図３、図４は、本発明の実施の形態１にかかる電動車両１１を説明するための図である。図１は、電動車両１１の概略構成図であり、図２は、並進走行目標速度の方向と垂直方向の速度の大きさを示す走行制御情報のタイムチャートである。図３は、本実施の形態１にかかる電動車両１１の斜視図であり、図４は、本実施の形態１にかかる電動車両１１の平面図である。

図１、図２、図３、図４に示すように、本実施の形態１の電動車両１１は、椅子部１３に座った運転者の操作で移動を行う電動車椅子である。なお、理解を容易にするために、電動車両１１と共に動く車両座標系Σｒ（互いに直交する三つのｘ_ｒ軸、ｙ_ｒ軸、ｚ_ｒ軸を有する座標系）を設定する。ｘ_ｒ軸とｙ_ｒ軸から構成される平面は、地面に対して平行な水平面であり、ｘ_ｒ軸は、電動車両１１の前方を向いているものとする。

電動車両１１は、車体部１２と、椅子部１３と、操作入力部１４と、走行情報生成部１５と、制御部１６と、バッテリー部１７と、測定部（例えば、障害物センサ１９及びバッテリー測定部１８）と、報知判定部２０と、報知部２１とを備える。

椅子部１３は、車体部１２に設けた運転者接触部である。操作入力部１４は、入力された操作方向及び操作量を検出する。走行情報生成部１５は、操作方向及び操作量より走行制御情報を生成する。バッテリー部１７は、アクチュエータ３２や制御部１６等に電気エネルギーを供給する。測定部（例えば、障害物センサ１９及びバッテリー測定部１８）は、電動車両１１の周囲の環境である外部環境、又は、電動車両１１の内部の環境である内部環境を測定する。バッテリー測定部１８は、電動車両１１の内部環境を測定する測定部として、バッテリー部１７に残った電気エネルギーを計測する。障害物センサ１９は、外部環境を測定する測定部の一例であり、外部環境の一例である障害物を検出する。

車体部１２は、複数の車輪３１を独立して回転させる複数のアクチュエータ３２を有する。詳細には、図４に示すように、車体部１２の底面に回転軸が十字状に設置された４つのアクチュエータ３２を有する。それぞれのアクチュエータ３２の回転軸には、車輪３１の一例として全方向に移動可能なオムニホイールが取り付けられる。それぞれのアクチュエータ３２が独立して車輪３１を回転させることで、車体部１２を前後方向又は左右方向又は斜め方向など全方向へ移動させることができる。なお、上述した電動車両１１は、車輪３１にオムニホイールを用いることで全方向移動を実現しているが、メカナムホイール等を用い、他の方法で全方向移動を実現してもよい。

運転者接触部は、運転者に接触する電動車両１１の部位である。本実施の形態１では、車体部１２の振動が、運転者接触部を介して運転者へ伝わるように構成している。本実施の形態１の電動車両１１は、運転者を乗せる椅子部１３を、運転者接触部として用いている。

椅子部１３は、図３に示すように、ｘ_ｒ軸方向を前後、ｙ_ｒ軸方向を左右として、シート１３ａと、シートの後方に立たせた状態で設けたバックサポート１３ｂと、シート１３ａの左右に設けたアームサポート１３ｃ，１３ｄと、シート１３ａの前方に設けたレッグサポート１３ｅ及びフットサポート１３ｆとを有する。

操作入力部１４は、アームサポート１３ｃの上面にあり、ジョイスティック１４ａ（図４参照）を有する。操作入力部１４は、運転者が操作するジョイスティック１４ａの傾き及び捻りによって、運転者が入力する並進成分及び回転成分を検出し、運転者が入力した操作方向及び操作量を検出する。そして、操作入力部１４は、ジョイスティック１４ａが傾く方向及び傾く大きさによって、運転者が入力する並進成分に関する操作方向及び操作量を検出する。また、操作入力部１４は、ジョイスティック１４ａが捻られる方向及び捻られる大きさによって、運転者が入力する回転成分に関する操作方向及び操作量を検出する。

走行情報生成部１５（図１参照）は、操作入力部１４で検出される操作方向及び操作量より、走行目標速度（本実施の形態の場合、並進走行目標速度及び回転走行目標速度を含む）を算出する。そして、走行情報生成部１５は、算出された走行目標速度に基づいて、電動車両１１の走行速度が走行目標速度になるようにアクチュエータ３２を制御するための走行制御情報を生成する。

ここで、並進走行目標速度には大きさと方向がある。並進走行目標速度の方向は、図４に示す角度θａで表され、この角度θａは操作方向の並進成分の角度と同じである。なお、並進走行目標速度の方向の角度θａが０°の時、並進走行目標速度の方向の角度θａは、ｘ_ｒ軸と重なる。また、操作入力部１４で検出された操作量の並進成分に所定の変換係数を乗じた値が、並進走行目標速度の大きさである。なお、本実施の形態１では、電動車両１１の移動動作に関する見かけの粘性係数Ｄを設定し、変換係数として１／Ｄを用いている。すなわち、並進走行目標速度は、操作入力部１４で検出された操作量に１／Ｄを乗じて算出される。並進走行目標速度の大きさは操作量の並進成分の大きさに比例し、並進走行目標速度の方向は操作方向の並進成分と一致する。また、走行制御情報は、走行情報生成部１５が振動速度信号（後述）を受信していなければ、並進走行目標速度と同一の方向及び大きさである。

また、回転走行目標速度には大きさと方向があり、回転走行目標速度の回転方向は操作方向の回転成分と同じである。また、操作入力部１４で検出された操作量の回転成分に所定の変換係数を乗じた値が、回転走行目標速度の大きさである。

制御部１６は、走行制御情報に従って複数のアクチュエータ３２を制御して、車体部１２を移動させる。

報知判定部２０は、バッテリー測定部１８で計測された測定値、又は、障害物センサ１９で検出された検出値を用いて、運転者へ報知するか否かを判定する。つまり、報知判定部２０は、測定部の測定情報に基づいて、運転者へ報知するか否かを判定する。具体的に、例えば、報知判定部２０は、測定部から得た測定情報が所定の閾値を超える場合に、運転者へ報知すると判定する。

報知部２１は、報知判定部２０が報知すると判定した場合に、方形波の振動速度信号を生成して発信する。そして、走行情報生成部１５は、振動速度信号を受信すると、走行目標速度に振動速度信号を合成して、走行制御情報を生成する。本実施の形態１では、振動速度信号を、走行目標速度の並進成分である並進走行目標速度の垂直方向に合成する。

なお、報知部２１は、振動速度信号を生成せずに、予め保持された振動速度信号を発信するものでもよい。

ここで、振動速度信号とは、二次元平面内（水平面内）の速度を示す信号であって、方向は一定であり、大きさが周期的に変動する信号である。本実施の形態では、振動速度信号の方向は、並進走行目標速度の垂直方向である。

図２に示すように、電動車両１１の走行情報生成部１５は、報知判定部２０が運転者へ報知すると判定すると、並進走行目標速度の垂直方向に振動する走行制御情報を生成する。この走行制御情報に基づいて制御部１６で走行を制御することで、電動車両１１は、並進走行目標速度の大きさに影響を与えることなく、運転者日して振動による情報を報知することができる。なお、ここで説明する情報の報知では、電動車両１１は、走行目標成分の並進成分のみに振動速度信号を合成している。

次に、電動車両１１の動作を説明しながら、電動車両１１の制御の詳細な説明を行なう。図５は、本実施の形態１にかかる電動車両１１を移動させるための制御のステップを示すフローチャートであり、図６は、振動速度信号を生成するステップの詳細を示すフローチャートである。図７は、並進走行目標速度と垂直方向の速度の大きさを示す走行制御情報のタイムチャートである。図８、図９は、振動速度信号のタイムチャートである。図８は、第１の振動速度信号４１のタイムチャートであり、図９は、振動速度信号４２のタイムチャートである。

図５に示すように、運転者等により電源スイッチ（図示せず）がＯＮにされた電動車両１１において、操作入力部１４で、運転者が入力した操作方向と操作量が検出される。（ステップＳ０１）
運転者がジョイスティック１４ａを前方にある程度（中程度）の角度で傾けると、操作入力部１４は、操作方向の並進成分が前方であると検出し、操作量の並進成分が中レベルであると検出する。なお、並進走行目標速度は、操作入力部１４で検出される操作量に比例して、決まる。操作入力部１４において、操作量は無段階に検出されるが、以下の説明では、理解し易いように、操作量を大レベル、中レベル、小レベルと分けて説明する。

続いて、走行情報生成部１５で、方向を前方とし、大きさを中速の４ｋｍ／ｈとして並進走行目標速度が算出され、この並進走行目標速度を基に走行制御情報が生成される。このとき、ジョイスティック１４ａが捻られていなければ、回転走行目標速度は０ｋｍ／ｈと算出される。（ステップＳ０２）
また、電動車両１１の前方はｘ_ｒ軸方向であるので、操作方向の並進成分がｘ_ｒ軸からの傾き方向であると、ｘ_ｒ軸を０°として並進走行目標速度の方向の角度θａが決まる。ジョイスティック１４ａを前方に倒し続けると、図７に示すように、並進走行目標速度の垂直方向の速度の大きさは０ｋｍ／ｈとして、走行制御情報が生成し続けられる。

また、本実施の形態１の電動車両１１では、最高速を６ｋｍ／ｈとしている。よって、操作量が大レベルの場合は最高速となる６ｋｍ／ｈを並進走行目標速度とし、操作量が中レベルの場合は中速となる４ｋｍ／ｈを並進走行目標速度とし、操作量が小レベルの場合は低速となる２ｋｍ／ｈを並進走行目標速度とする。また、操作量が０であると、走行目標速度を０ｋｍ／ｈとして、電動車両１１を停止させる。

なお、ジョイスティック１４ａが捻られて回転走行目標速度が算出されると、電動車両１１は、回転走行目標速度に従って回転する。また、ジョイスティック１４ａの傾き及び捻りが同時に行なわれると、並進走行目標速度及び回転走行目標速度が算出され、電動車両１１は、並進走行目標速度及び回転走行目標速度に従い、回転しながら並進する。

走行制御情報が生成された後、測定部で、外部環境又は内部環境が測定される。具体的には、バッテリー部１７の電圧値が、バッテリー測定部１８で測定される。また、電動車両１１の周囲の領域にある障害物が、障害物センサ１９で測定される。（ステップＳ０３）

そして、測定部で測定された測定情報が運転者へ報知する条件を満たしているか否かが報知判定部２０で判定される。具体的には、バッテリー測定部１８で測定された電圧値が所定の値より低いと、運転者へバッテリー切れ予告の報知が必要と判定される。また、障害物センサ１９で検出された障害物が障害物センサ１９より所定の距離の範囲内に検出されると、運転者へ障害物の注意喚起が必要として、注意喚起の報知が必要と判定される。（ステップＳ０４）

そして、報知判定部２０で、測定情報が報知条件を満たし（ステップＳ０４のｙｅｓ）、運転者への報知が必要であると判定されると、報知部２１で、振動速度信号４１，４２が生成される。図８、図９に示すように、振動速度信号４１，４２は、基準値（同図中０で示す値）を中心に振動する信号である。（ステップＳ０５）

ステップＳ０５を詳細に説明すると、図６に示すように、バッテリー測定部１８での判定でバッテリー部１７の電圧値が所定の電圧値より低ければ、報知部２１の振動速度信号生成部（図示せず）は、バッテリー切れ用の振動情報を、報知部２１の振動情報記憶部（図示せず）より取得する。（ステップＳ５１）

また、障害物センサ１９により障害物が所定の距離の範囲に検出されると、報知部２１の振動速度信号生成部（図示せず）は、障害物の注意喚起の報知するための振動情報を、報知部２１の振動情報記憶部（図示せず）より取得する。（ステップＳ５２）

バッテリー切れ用の振動情報は、例えば、振動の大きさが固定値であり、振動方向は並進目標速度の方向に対して垂直方向であり、振動間隔は０．２ｓである。また、障害物の注意喚起用の振動情報は、例えば、振動の大きさがバッテリー切れより大きな固定値であり、振動方向は並進目標速度の方向に対して垂直方向であり、振動間隔はバッテリー切れより長い値（１ｓ）である。これらの振動情報を基に、振動速度信号４１，４２が生成されて、発信される。（ステップＳ５３）

なお、本実施の形態１において、振動情報の振動の大きさは固定値であるが、並進目標速度の大きさに比例させて振動の大きさを変化させてもよい。例えば、並進目標速度が速いほど振動の大きさを大きくすることで、走行速度が速いほど運転者が報知に気づき易くすることができる。

なお、本実施の形態１において、バッテリー切れ用の振動情報及び障害物の注意喚起用の振動情報における振動方向は、並進目標速度の垂直方向であるが、ｘ_ｒ軸の方向又はｙ_ｒ軸の方向などのように車体部１２に対して固定した方向としてもよい。

なお、バッテリー切れの報知条件と障害物の注意喚起用の報知条件が、同時に満たされると、障害物の注意喚起用の報知条件を優先させて、障害物の注意喚起用の振動速度信号のみを生成してもよい。これは、振動が何の報知なのか、運転者が識別できるようにするためである。

また、バッテリー切れの振動情報の振動方向を回転成分とすることで、障害物の注意喚起用の振動速度信号とバッテリー切れ用の振動速度信号とを合成し、これらを合成した振動速度信号を生成してもよい。本実施の形態１では、運転者が並進成分と回転成分を感じ分けられるように構成しているため、本実施の形態１の電動車両１１は同時に２つの報知を振動で行なうことができる。

報知部２１より振動速度信号４１が発信されると、走行情報生成部１５は、振動速度信号４１を受信し、この振動速度信号４１を走行目標速度の垂直方向で合成した走行制御情報を再生成する。振動速度信号４１が走行制御情報目標速度の垂直方向に合成されると、図２に示すように、垂直方向の大きさが変化する走行制御情報が生成される。（ステップＳ０６）

そして、制御部１６で、走行制御情報に従いアクチュエータ３２が制御される。すると電動車両１１は操作方向と垂直方向に振動しながら移動する。この振動によって、電動車両１１の運転者は、電動車両１１でバッテリーが切れそうであるか、あるいは電動車両１１の近くに障害物があることに気づく。（ステップＳ０７）

一方、ステップＳ０４で、測定情報が報知条件を満たしていない（ステップＳ０４のｎｏ）と、ステップＳ０３で生成された走行制御情報（振動は含まない）に従って、制御部１６はアクチュエータ３２を制御する。すると、電動車両１１は、振動することなく移動する。（ステップＳ０７）

電動車両１１を移動させるための制御は、上述したステップＳ０１からステップＳ０７を繰り返して行なわれる。

このようにして運転者へ情報を報知する場合、走行情報生成部１５は、並進走行目標速度に方形波を合成した走行制御情報を再生成する。そして、この走行制御情報を受けた電動車両１１は、並進走行目標速度を基準に振動する。よって、本実施の形態１では、情報を報知しても操作方向の走行速度を加減速することがない。すなわち、本実施の形態１では、情報の報知の有無に関わらず、並進走行目標速度の大きさは一定である。つまり、振動によって情報を報知しても、本実施の形態１の電動車両１１は、運転者の操作に従った走行を行なうことができる。

本実施の形態１の電動車両１１は、障害物との衝突を避けるといった減速が必要な場合の情報の報知以外に、特に有用である。例えば、バッテリー切れの通知のような減速を望まない情報の報知に用いると、情報の報知が行なわれた後に加速させる必要がないので、操作性に優れる。

また本実施の形態１では、電動車両１１を振動させるために、新たな駆動源を用いることなく、既存のアクチュエータ３２を利用して、運転者へ体感による情報の報知を行なうことができる。

なお、電動車両１１の振動は、操作方向の垂直方向に振動させなくとも、電動車両１１を回転方向に振動させてもよい。つまり、走行情報生成部１５は、振動速度信号を受信すると、振動速度信号を回転走行目標速度に合成して走行制御情報を生成してもよい。このようにして走行制御情報を生成すると、電動車両１１は、回転走行目標速度を基準に回転振動する。つまり、電動車両１１は、振動速度信号を回転走行目標速度に合成しても、並進走行目標速度の大きさに影響を与えることなく、振動による情報の報知を行なうことができる。

また、本実施の形態１では、電動車両１１の右側において測定部が障害物を測定した場合、報知部２１は、回転走行目標速度の回転中心の位置を、障害物を検出していない場合の通常の位置よりも車両左側へ修正してもよい。また、電動車両１１の左側において測定部が障害物を測定した場合、報知部２１は、回転走行目標速度の回転中心の位置を、通常の位置よりも車両右側へ修正してもよい。このように、測定部が障害物を測定した方向と反対側に回転中心の位置を修正することにより、車体部１２が障害物を検出した側が大きく振れることになり、この振れ幅の大きさによって運転者へ障害物の方向を報知することができる。

なお、電動車両１１の椅子部１３に座った運転者の体幹保持に不安があり、前後方向への振動に支障がでる場合には、振動を車体部１２の左右方向あるいは回転方向に固定することが好ましい。なぜならば、椅子部１３に座った運転者は、電動車両１１が振動することで左右に振られてもアームサポート１３ｃ，１３ｄに支えられるためである。振動を左右方向あるいは回転方向に固定することで、情報の報知による振動で、運転者が椅子部１３からずれ落ちることを防ぎ、安全性の高い振動による情報の報知を行なうことができる。

なお、図８に示すように、報知部２１は、基準値（０）を中心に振動し、基準値４１ａより基準値４１ｂまでの変化領域４１ｃ，４１ｄを偶数有する振動速度信号４１を生成する。変化領域４１ｃ，４１ｄが偶数であると、加速部分と減速部分がセットとなり、振動速度信号４１が終了した状態において、加速部分と減速部分が打ち消し合う。さらに、変化領域４１ｃ，４１ｄは、基準値４１ａ，４１ｂの片側にある第１変化領域の一例である変化領域４１ｃと、基準値４１ａ，４１ｂの他方側にある第２変化領域の一例である変化領域４１ｄとに分けられる。そして、報知部２１は、変化領域４１ｃと変化領域４１ｄを略同一の面積にして生成する。変化領域４１ｃ，４１ｄの面積を同じとすることで、加速部分と減速部分をより正確に打ち消し合うことができる。このように、加速部分と減速部分とを打ち消すことで、振動速度信号４１により走行目標速度に与える影響を、より少なくすることができる。つまり、加速部分と減速部分とを打ち消すことで、運転者の意思通りに電動車両１１を運転することが可能となる。

なお、振動速度信号を、走行目標速度の方向と同じ方向に合成して走行制御情報を生成してもよい。

図１０は、本実施の形態１にかかる並進走行目標速度の方向の速度の大きさを示す走行制御情報のタイムチャートである。図１１は、本実施の形態１にかかる振動速度信号を合成した並進走行目標速度の方向の速度の大きさを示す走行制御情報のタイムチャートである。

運転者が、操作入力部１４のジョイスティック１４ａを一定の角度だけ傾けることで検出される操作量が一定であると、並進走行目標速度の方向の走行制御情報は、図１０に示すように一定である。

報知判定部２０で運転者への報知が必要であると判定されると、報知部２１から、生成された振動速度信号４１が発信される。そして、走行情報生成部１５は振動速度信号４１を受信すると、この振動速度信号４１を並進走行目標速度の方向に合成し、図１１に示す走行制御情報を再生成する。なお、本実施の形態の場合、振動速度信号４１を合成する時間は、運転者が感知できると思われる一定期間に限定している。これは、長時間振動が継続すると、運転者に慣れが発生し、必要な情報を運転者に報知できない場合が考えられるからである。

このような走行制御情報を受けた車体部１２は、並進走行目標速度の大きさを基準として加速及び減速を繰り返すために、一方的に減速することはない。よって、本実施の形態１では、情報の報知の前後を比較して、走行制御情報の大きさは変わらない。このようにして、本実施の形態１では、振動速度信号の合成前後で走行制御情報を変えることなく、運転者へ体感による情報の報知を行なうことができる。さらに、並進走行目標速度の方向に電動車両１１が振動するために、本実施の形態１の構成では、車体部１２に対する機械的な負荷は少なくて済む。

並進走行目標速度の方向に振動させると、走行目標速度と実際の走行速度との間に発生する小さなズレの修正が必要になることがある。そのため、車体部１２の走行速度が走行目標速度からズレないように、電動車両１１には、アクチュエータの回転を修正するフィードバック部（図示せず）を設けることが望ましい。フィードバック部によりアクチュエータの回転を修正することで走行目標速度と走行速度とのズレをより小さくすることができ、より正確な操作が可能となる。

また、報知部２１は、方形波の形状が異なる複数の振動速度信号を発生させてもよい。方形波が複数存在することにより、運転者へ複数の種類の情報の報知を行なうことができる。

図１２、図１３は本実施の形態１にかかる他の振動速度信号を示すタイムチャートである。図１４、図１５、図１６は、本実施の形態１にかかる方形波と異なる振動速度信号を示すタイムチャートである。図１２に示す振動速度信号４３のように、振動が発生する周期を小さくすると共に、振動の回数を多くしてもよい。また、図１３に示す振動速度信号４４のように、振動の間隔が同じ方形波であってもよい。

報知部２１で発生させる振動速度信号４１、４２、４３、４４を情報の報知の内容に応じて切り変えることで、複数種類の情報の報知を、電動車両１１の振動の種類によって運転者に区別させることができる。

また、図１４に示すように、振動速度信号は、方形波でなくとも、正弦波の振動速度信号４５であってもよい。また、図１５に示すように、振動速度信号は三角波の振動速度信号４６であってもよい。図１６に示すように、振動速度信号はノコギリ波（ブレーズ波）の振動速度信号４７であってもよい。

なお、車体部１２を振動させる際にアクチュエータ３２への負担を小さくするためには、走行情報生成部１５が生成する振動速度信号（例えば方形波）の振動数を、０．５Ｈｚ以上かつ１０Ｈｚ以下の範囲から選定するとよい。一般に、車両などの振動に対する人間の感覚は、振動加速度の大きさだけでなく、その振動数によっても異なることが知られている。すなわち、振動数を小さくすれば、振動加速度が小さくとも、その振動を感じやすいことが知られている。振動加速度と振動数が共に小さいと、人は振動を大きく感じることができる。そのため、走行情報生成部が生成する方形波の振動数を、０．５Ｈｚ以上かつ１０Ｈｚ以下とすることで、振動速度信号の振幅を小さくし、アクチュエータ３２に対する負担を小さくすることができる。すると、アクチュエータ３２の寿命を延ばすことができ、電動車両１１の管理が容易となる。

なお、以上の説明では、電動車両１１は、操作入力部１４で入力された操作方向及び操作量に応じて走行目標速度を算出し、この走行目標速度より走行制御情報を生成している。だが、操作力のみを検出し、この操作力に応じて走行目標推進力を算出し、この走行目標推進力応じて走行制御情報を生成してもよい。その場合、電動車両１１は、操作入力部１４で、入力された操作力を検出する。そして、走行情報生成部１５で、操作力より走行制御情報を生成する。制御部１６で、走行制御情報に従い複数のアクチュエータ３２を制御する。そして、走行情報生成部１５は、振動力信号を受信すると、走行制御情報に振動力信号を合成する。運転者へ情報報知する場合、走行情報生成部１５は、振動力信号を走行目標推進力に合成した走行制御情報を生成するため、この走行制御情報を受けた車体部１２は、走行推進力を基準に振動する。そして、振動による情報の報知が行なわれても、運転者の操作に従った走行をなうことができる。なお、上述したように、振動方向を操作方向と垂直方向にしてもよいし、振動方向と同じ方向にしてもよいし、振動方向を回転方向にしてもよい。また、障害物の測定箇所に応じて、回転中心を変更させてもよい。

（実施の形態２）
図１７、図１８は、本発明の実施の形態２にかかる電動車両５１を説明するための図であり、図１７は電動車両５１の斜視図であり、図１８は電動車両５１の平面図である。

以下、本実施の形態２について、実施の形態１と異なる点を、図面を参照しながら説明する。図１７、図１８に示すように、電動車両５１は、運転者に押されて（又は、引かれて）移動する電動の搬送カートである。

電動車両５１は、車体部５２と、入力された操作方向及び操作量を検出する操作入力部であるハンドル部５３と、操作方向と操作量より走行目標速度（並進走行目標速度及び回転走行目標速度）を算出し、この走行目標速度を基に走行制御情報を生成する走行情報生成部１５と、制御部１６とを備える。なお、ハンドル部５３は、車体部５２に設けた運転者接触部である。

ハンドル部５３は、運転者接触部の役割に加えて、操作入力部の役割を持つ。運転者が入力する操作量を検出し、ハンドル部５３が傾く方向によって運転者が入力する操作方向を検出する。

そして、情報報知を運転者へ行なう場合、走行情報生成部１５は、走行目標速度に振動速度信号を合成して走行制御情報を生成する。

この走行制御情報を受けた車体部５２は、ｙ_ｒ軸方向に振動する。情報の報知の前後を比較して、電動車両５１は同じ走行速度で走行する。このようにすることで、振動速度信号を合成する前後で走行速度が変わることなく、運転者へ体感で情報を報知することができる。また電動車両５１を振動させるために、新たな駆動源を用いることなく、既存のアクチュエータ３２を利用して、運転者へハンドル部５３を介して体感で情報を報知することができる。

（実施の形態３）
図１９、図２０は、本発明の実施の形態３にかかる電動車両６１を説明するための図であり、図１９は、電動車両６１の斜視図、図２０は、電動車両６１の平面図である。

以下、本実施の形態３について、実施の形態１と異なる点を、図面を参照しながら説明する。図１９、図２０に示すように、電動車両６１は、運転者接触部である椅子部１３に座った運転者の操作に基づき移動を行う電動車椅子である。前述の実施の形態１の電動車両１１が、４個の車輪３１及び４個のアクチュエータ３２を備えていたのに対し、本実施の形態３の電動車両１１は、２個の車輪６５ａ、６５ｂと、２個のアクチュエータ６６ａ、６６ｂと、補助キャスター６８を備える点で異なる。

電動車両６１は、車体部６２と、車体部６２に設けた運転者接触部である椅子部１３と、入力された操作方向及び操作量を検出する操作入力部１４と、操作方向より走行目標方向を生成し、且つ操作量より走行目標速度を生成する走行情報生成部１５と、制御部１６とを備える。

そして、車体部６２は、右端部に車輪６５ａを有し、左端部に車輪６５ｂを有し、前方にアクチュエータ６６ａ、６６ｂとは接続されていない補助キャスター６８を有する、独立２輪駆動型である。また、車輪６５ａと車輪６５ｂを独立して回転させるアクチュエータ６６ａ、６６ｂを有する。詳細には、車輪６５ａ、車輪６５ｂとも回転軸はｙ_ｒ軸にある。車輪６５ａ、６５ｂは、外周をゴム材のチューブで覆う一般的なタイヤである。ここで、独立２輪駆動型とは、それぞれに設けられたアクチュエータ３２により独立して回転が制御される車輪を二つ備え、当該二つの車輪の回転を同調させることで電動車両１１を並進させ、二つの車輪の回転速度を違えることで電動車両１１を回転動作させるタイプの車両を示している。また、補助キャスター６８は、椅子部１３を大きく傾かせないために設けられている。つまり、車輪６５ａ、６５ｂと、補助キャスター６８とは、三角形を形成するように配置されており、車輪６５ａ、６５ｂと、補助キャスター６８とにより車体部６２を水平に維持する場合がある。

車体部６２は、全方向移動することができないが、車輪６５ａと車輪６５ｂとを異なる回転速度で制御することにより、走行方向を変更することができる。独立２輪駆動型の車輪構成は、市販されている電動車いすの中でも最も主流の車輪構成である。

独立２輪駆動型の電動車両６１において、走行情報生成部１５が振動速度信号を受信すると、振動速度信号を並進走行目標速度又は回転走行目標速度に合成して、走行制御情報を生成する。

並進走行目標速度を基準に振動させた場合、電動車両６１は、並進走行目標速度の大きさを基準として、加速及び減速を繰り返すために、一方的に減速することはない。よって、並進走行目標速度の大きさに影響を与えることなく、振動によって情報を報知することができる。さらに、並進走行目標速度の方向に、電動車両６１が振動するため、車体部に対する機械的負荷は少なくなる。また、回転走行目標速度を基準に振動させた場合、電動車両６１は、回転走行目標速度を基準に回転振動する。並進走行目標速度の大きさに影響を与えることなく、振動によって情報を報知することができる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

本発明にかかる電動車両は、運転者への情報の報知を車体部の振動で行なうものであり、運転者を乗せて移動する電動車椅子、又は、運転者と並走して移動する電動の搬送カート等として有用である。

１１，５１，６１ 電動車両
１２，５２，６２ 車体部
１３ 椅子部
１３ａ シート
１３ｂ バックサポート
１３ｃ，１３ｄ アームサポート
１３ｅ レッグサポート
１３ｆ フットサポート
１４ 操作入力部
１４ａ ジョイスティック
１５ 走行情報生成部
１６ 制御部
１７ バッテリー部
１８ バッテリー測定部
１９ 障害物センサ
２０ 報知判定部
２１ 報知部
３１，６５ａ，６５ｂ 車輪
３２，６６ａ，６６ｂ アクチュエータ
４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７ 振動速度信号
４１ａ，４１ｂ 基準値
４１ｃ，４１ｄ 変化領域
５３ ハンドル部
６８ 補助キャスター

Claims (12)

1. アクチュエータを駆動させて走行する電動車両であって、
   当該電動車両の外部環境又は内部環境を測定する測定部と、
   周期的に変動する速度を示す信号である振動速度信号を前記測定部の測定情報に基づいて発信する報知部と、
   当該電動車両の運転者により入力された操作方向及び操作量に基づいて走行目標速度を算出し、前記走行目標速度に基づいて前記アクチュエータを制御するための走行制御情報を生成する走行情報生成部と、
   前記走行制御情報に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、
   前記走行情報生成部は、前記振動速度信号を受信すると、前記走行目標速度に前記振動速度信号を合成して前記走行制御情報を再生成する
   電動車両。
2. 前記走行目標速度は、当該電動車両の並進動作に関する並進走行目標速度と回転動作に関する回転走行目標速度とを含み、
   前記走行情報生成部は、前記振動速度信号を受信すると、前記振動速度信号を前記並進走行目標速度の垂直方向に合成して前記走行制御情報を再生成する
   請求項１に記載の電動車両。
3. 前記走行目標速度は、当該電動車両の並進動作に関する並進走行目標速度と回転動作に関する回転走行目標速度とを含み、
   前記走行情報生成部は、前記振動速度信号を受信すると、前記振動速度信号を前記並進走行目標速度の方向に合成して前記走行制御情報を再生成する
   請求項１に記載の電動車両。
4. 前記走行目標速度は、当該電動車両の並進動作に関する並進走行目標速度と回転動作に関する回転走行目標速度とを含み、
   前記走行情報生成部は、前記振動速度信号を受信すると、前記振動速度信号を前記回転走行目標速度に合成して前記走行制御情報を再生成する
   請求項１に記載の電動車両。
5. 前記測定部が当該電動車両の右側に前記外部環境の一例である障害物を測定した場合、前記報知部は、前記回転走行目標速度の回転中心の位置を当該電動車両の左側へ修正し、
   前記測定部が当該電動車両の左側に前記外部環境の一例である障害物を測定した場合、前記報知部は、前記回転走行目標速度の回転中心の位置を当該電動車両の右側へ修正する
   請求項４に記載の電動車両。
6. 当該電動車両は独立２輪駆動型である
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電動車両。
7. 当該電動車両の走行速度と前記走行目標速度とのズレに基づいて前記アクチュエータの回転を修正するフィードバック部を更に備える
   請求項１から６のいずれか１項に記載の電動車両。
8. 前記報知部は、波の形状が異なる複数の振動速度信号を生成する
   請求項１から７のいずれか１項に記載の電動車両。
9. 前記報知部は、基準値を中心に振動すると共に前記基準値間の変化領域を偶数有する前記振動速度信号を生成する
   請求項１から８のいずれか１項に記載の電動車両。
10. 前記変化領域は、前記基準値の一方側にある第１変化領域と前記基準値の他方側にある第２変化領域に分けられ、
    前記報知部は、前記第１変化領域と前記第２変化領域を略同一の面積にして生成する
    請求項９に記載の電動車両。
11. 運転者が着席すると共に、前記振動速度信号に基づく前記走行制御情報により振動可能な椅子部と、
    前記運転者が前記操作量を入力する操作入力部とを、さらに備えた
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動車両。
12. アクチュエータを駆動させて走行する電動車両の制御方法であって、
    当該電動車両の外部環境又は内部環境を測定情報として測定し、
    周期的に変動する速度を示す信号である振動速度信号を前記測定情報に基づいて発信し、
    当該電動車両の運転者により入力された操作方向及び操作量に基づいて走行目標速度を算出し、前記走行目標速度に基づいて前記アクチュエータを制御するための走行制御情報を生成すると共に、前記振動速度信号を受信すると、前記走行目標速度に前記振動速度信号を合成して前記走行制御情報を再生成し、
    前記走行制御情報に基づいて前記アクチュエータを制御する
    電動車両の制御方法。

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