JPWO2016035734A1 - 電動車椅子、その制御方法、その制御プログラム、および、電子機器を操作するためのコントローラ - Google Patents

Abstract

操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、歩行能力の低下を抑制することが可能な電動車椅子、その制御方法、および、その制御プログラムを提供する。電動車椅子であって、駆動輪と、電動車椅子を操作するためのペダルと、ペダルにかかる圧力を検出するための圧力センサ（１４）と、電動車椅子の操作者がペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、圧力センサ（１４）によって検出された圧力が、予め定められた第１の圧力よりも大きい場合に、負荷が増加するように負荷機構を制御し、圧力センサによって検出された圧力が、第１の圧力よりも小さい場合に、負荷が増加しないように負荷機構を制御するための負荷制御部（２１０）と、ペダルの動きに応じた速度で駆動輪を駆動するための車椅子駆動部とを備える。

Description

本開示は、電動車椅子の制御に関し、特に、ペダルを有する電動車椅子の制御に関する。また、本開示は、電子機器を操作するためのコントローラの制御に関し、特に、ペダルを有するコントローラの制御に関する。

近年、疾病、障害、高齢などの理由により身体能力が低下し、介護を要する被介護者が増えている。このような被介護者の移動をサポートするために、様々な車椅子が開発されている。

たとえば、特開平９−２９９４１２号公報（特許文献１）は、走行状態にかかわらず足腰に加わる力を変動させることなく、車両本体を推進させることができるペダル付きの電動車椅子を開示している。特開２００６−２８０３９８号公報（特許文献２）は、足の可動範囲が狭い使用者であっても使用することができる足踏み駆動式車椅子を開示している。

特開平９−２９９４１２号公報 特開２００６−２８０３９８号公報

ところで、身体能力が低下すると、運動を行なう機会が少なくなる。特に、このことは、歩行が困難になった場合に顕著になる。運動の機会が少なくなると、身体能力が低下した部分だけでなく、健常な部位の身体能力までもが低下する可能性がある。このため、身体能力が低下した部位だけでなく、健常な部位の身体能力を維持するための車椅子が望まれている。

特許文献１が開示する電動車椅子は、脚力が低下した足に合わせて、足腰に加わる力が走行時に一定になるようにペダルを制御する。このため、操作者は、脚力が低下した方の足を鍛えることができるが、健常な方の足を鍛えることができない。したがって、健常な方の足を鍛える技術が必要とされている。

特許文献２が開示する足踏み駆動式車椅子は、電動式ではない。この足踏み駆動式車椅子の操作者は、踏み込む力が低下している場合に、ペダルを踏み込むことができない。このため、操作者は、健常な方の足については鍛えることができるが、脚力が低下した方の足については鍛えることができない。したがって、脚力が低下した足を鍛える技術が必要とされている。

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができる電動車椅子を提供することである。他の局面における目的は、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができる電動車椅子を制御するための方法を提供することである。さらに他の局面における目的は、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができる電動車椅子を制御するためのプログラムを提供することである。

本発明の一実施の形態に係る電動車椅子は、駆動輪と、電動車椅子を操作するためのペダルと、ペダルにかかる圧力を検出するための圧力センサと、電動車椅子の操作者がペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、圧力センサによって検出された圧力が、予め定められた第１の圧力よりも大きい場合に、負荷が増加するように負荷機構を制御し、圧力センサによって検出された圧力が、第１の圧力よりも小さい場合に、負荷が増加しないように負荷機構を制御するための負荷制御部と、ペダルの動きに応じた速度で駆動輪を駆動するための車椅子駆動部とを備える。

本発明は、このような特徴的な処理部を備える電動車椅子として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする電動車椅子の制御方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、電動車椅子の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、電動車椅子を含む介護システムとして実現したりすることができる。

ある局面において、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、歩行能力の低下を抑制することができる。

第１の実施の形態に従う電動車椅子の外観の一例を示した図である。 操作者がペダルを踏み込んでいる様子を示した図である。 第１の実施の形態に従うコントローラの主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態に従う電動車椅子の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態に従うコントローラの機能構成の具体例を示すブロック図である。 操作者の踏力と、ペダル角度と、モータへの入力電圧と、ペダル負荷との関係を示したタイミングチャートである。 第１の実施の形態に従う電動車椅子が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。 操作者が第１の変形例に従うコントローラを操作している様子を示した図である。 第１の変形例に従う踏み込み式のコントローラの外観を模式的に示した図である。 操作者が第２の変形例に従う回転式のコントローラを操作している様子を示した図である。 ペダル回転角とペダル負荷との関係を示す図である。 操作者が第２の変形例に従うコントローラの外観を模式的に示した図である。 操作者が第３の変形例に従う上下動式のコントローラを操作している様子を示した図である。 操作者が第４の変形例に従うコントローラを操作している様子を示した図である。 操作者が第５の変形例に従う無動式のコントローラを操作している様子を示した図である。 日にちとペダル負荷との関係を示した図である。 ユーザが第２の実施の形態に従うコントローラを用いて電子機器を遠隔操作している様子を示している図である。 各実施の形態に従うコントローラを用いることで生じる好適なサイクルを説明するための図である。

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の一実施の形態に係る電動車椅子は、電動車椅子を操作するためのペダルと、ペダルにかかる圧力を検出するための圧力センサと、ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、圧力センサによって検出された圧力が、予め定められた第１の圧力よりも大きい場合に、負荷が増加するように負荷機構を制御し、圧力センサによって検出された圧力が、第１の圧力よりも小さい場合に、負荷が増加しないように負荷機構を制御するための負荷制御部と、ペダルの動きに応じた速度で駆動輪を駆動するための車椅子駆動部とを備える。

上記構成により、ペダルにかけた圧力が第１の圧力よりも大きい場合に、電動車椅子の操作者がペダルを踏み込む力に反する負荷が増加する。すなわち、脚力が強い操作者には、負荷がかかり、脚力が弱い操作者には、負荷があまりかからない。このため、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、操作者の歩行能力の低下を抑制することができる。また、操作者は、自身の脚力によらず電動車椅子を操作できるので、介護なしに一人で移動することが可能になる。

（２）好ましくは、負荷制御部は、圧力センサによって検出された圧力が大きいほど、負荷を増加するように負荷機構を制御する。上記構成により、操作者の脚力に合わせて、より適切な負荷を操作者に与えることができる。

（３）好ましくは、ペダルは、揺動可能に電動車椅子の車体に支持される。電動車椅子は、ペダルが揺動可能な範囲の最下部まで押し下げられた場合に、最下部から最上部までペダルを押し上げるためのペダル駆動部をさらに備える。上記構成により、操作者は、ペダルの連続的に動作させることができる。

（４）好ましくは、ペダル駆動部は、圧力センサによって検出された圧力が、予め定められた第２の圧力よりも大きい場合に、最下部から最上部までのペダルの駆動を停止する。上記構成により、操作者がペダルを踏み込んでいる場合に、ペダルの駆動が停止されるため、より安全にペダルを最上部まで戻すことができる。

（５）好ましくは、負荷制御部は、圧力センサによって検出された圧力が、第１の圧力以下の第３の圧力よりも小さい場合に、負荷を減少させるように負荷機構を制御する。上記構成により、操作者をサポートすることができ、脚力が弱った操作者であっても、電動車椅子を操作することが可能になる。

（６）好ましくは、負荷制御部は、圧力センサによって検出された圧力が小さいほど、ペダルに与える駆動力を大きくする。上記構成により、操作者の脚力に合わせて、より適切に操作者をサポートすることができる。

（７）好ましくは、電動車椅子は、ペダルの位置を検出するための位置検出部をさらに備える。負荷制御部は、ペダルの位置が上側から下側に変化した場合に、負荷が増加するように負荷機構を制御する。上記構成により、ペダルを上側から下側に踏み込むときに操作者に負荷を与えることが可能になる。

（８）好ましくは、車椅子駆動部は、ペダルの角速度に応じた速度で駆動輪を駆動する。上記構成により、操作者は、連続的にペダルを踏みこむ必要が生じるので、脚力を鍛えることが可能になる。

（９）好ましくは、電動車椅子は、負荷の大きさを示す情報を表示するためのモニタをさらに備える。上記構成により、操作者は、自身にかかる負荷の大きさを視覚的に確認できるようになる。

（１０）他の実施の形態に従うと、電子機器を操作するためのコントローラが提供される。当該コントローラは、電子機器を操作するためのペダルと、ペダルにかかる圧力を検出するための圧力センサと、ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、圧力センサによって検出された圧力が、予め定められた圧力よりも大きい場合に、負荷が増加するように負荷機構を制御し、圧力センサによって検出された圧力が、圧力よりも小さい場合に、負荷が増加しないように負荷機構を制御するための負荷制御部と、ペダルの動きに基づいて、電子機器を操作するための操作命令を当該電子機器に出力するための出力部を備える。

上記構成により、ペダルにかけた圧力が第１の圧力よりも大きい場合に、ペダルの負荷が増加する。すなわち、脚力が強い操作者には、負荷がかかり、脚力が弱い操作者には、負荷があまりかからない。このため、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、操作者の歩行能力の低下を抑制することができる。また、操作者は、自身の脚力によらず電子機器を操作できるので、介護なしに一人で様々な作業を行なうことが可能になる。

（１１）さらに他の実施の形態に従うと、電動車椅子の制御方法は、電動車椅子を操作するためのペダルにかかる圧力を検出するステップと、検出された圧力が予め定められた圧力よりも大きい場合に、ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させるステップと、検出された圧力が予め定められた圧力よりも小さい場合に、負荷の増加を抑えるステップと、ペダルの動きに応じた速度で電動車椅子を駆動するステップとを備える。

上記構成により、ペダルにかけた圧力が予め定められた圧力よりも大きい場合に、ペダルの負荷が増加する。すなわち、脚力が強い操作者には、負荷がかかり、脚力が弱い操作者には、負荷があまりかからない。このため、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、操作者の歩行能力の低下を抑制することができる電動車椅子を構成することができる。

（１２）さらに他の実施の形態に従うと、電動車椅子の制御プログラムは、電動車椅子のコンピュータに、電動車椅子を操作するためのペダルにかかる圧力を検出するステップと、検出された圧力が、予め定められた圧力よりも大きい場合に、ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させるステップと、検出された圧力が、予め定められた圧力よりも小さい場合に、負荷の増加を抑えるステップと、ペダルの動きに応じた速度で電動車椅子を駆動するステップとを実行させる。

上記構成により、ペダルにかけた圧力が予め定められた圧力よりも大きい場合に、ペダルの負荷が増加する。すなわち、脚力が強い操作者には、負荷がかかり、脚力が弱い操作者には、負荷があまりかからない。このため、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、操作者の歩行能力の低下を抑制することができる電動車椅子を構成することができる。

（１３）さらに他の実施の形態に従うと、電動車椅子は、駆動輪と、電動車椅子に回転可能に設けられ、電動車椅子を操作するためのペダルと、ペダルの回転角度を検出するための角度センサと、ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、角度センサによって検出された回転角度が予め定められた範囲に含まれる場合に、負荷が増加するように負荷機構を制御し、角度センサによって検出された回転角度が、予め定められた範囲に含まれていない場合に、負荷が増加しないように負荷機構を制御するための負荷制御部と、ペダルの動きに応じた速度で駆動輪を駆動するための車椅子駆動部とを備える。

上記構成により、ペダルの回転角度が予め定められた範囲に含まれる場合に、電動車椅子の操作者がペダルを踏み込む力に反する負荷が増加する。すなわち、ペダルの回転角度に応じて操作者に負荷がかかる。そのため、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、操作者の歩行能力の低下を抑制することができる。

[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

＜第１の実施の形態＞
［電動車椅子５０の概要］
図１を参照して、第１の実施の形態に従う電動車椅子５０の概要について説明する。図１は、電動車椅子５０の外観の一例を示した図である。図１に示されるように、電動車椅子５０は、ジョイスティック２と、駆動輪４と、バッテリ６と、モニタ８と、コントローラ１００Ｌ，１００Ｒとを含む。

電動車椅子５０の操作者は、ジョイスティック２を操作することにより、電動車椅子５０の走行方向や旋回方向を指定することができる。ジョイスティック２が、操作を受け付けると、電動車椅子５０は、ジョイスティック２の傾き方向に応じて駆動輪４の水平方向の傾き（すなわち、キャンバー角）を変える。このように、駆動輪４が、ジョイスティック２に連動することにより、操作者は、自身の意図する方向に電動車椅子５０を走行させることができる。

バッテリ６は、駆動輪４を駆動するための後述のモータ４５に電力を供給する。これにより、モータ４５が回転し、電動車椅子５０が電動で動作する。バッテリ６には、コンセントに接続することが可能なプラグ（図示しない）が電気的に接続されている。バッテリ６は、コンセントに接続されたプラグを介して、電力を充電する。モニタ８は、電動車椅子５０の速度や、バッテリ６の充電量などの電動車椅子５０の状態に関する情報を表示する。

コントローラ１００Ｌは、操作者が電動車椅子５０に座った状態で左足が位置する場所に設けられる。コントローラ１００Ｒは、操作者が電動車椅子５０に座った状態で右足が位置する場所に設けられる。コントローラ１００Ｌ，１００Ｒは、別個の部品として構成されてもよいし、電動車椅子５０と一体に構成されてもよい。操作者は、コントローラ１００Ｌのペダル１２Ｌと、１００Ｒのペダル１２Ｒとを操作することで、電動車椅子５０を制御する。コントローラ１００Ｌ，１００Ｒの詳細については後述する。なお、図１には、右足用のコントローラ１００Ｒと、左足用のコントローラ１００Ｌとが電動車椅子５０に設けられる例が示されているが、一つのコントローラが、電動車椅子５０に設けられてもよい。

以下では、ペダル１２Ｌ，１２Ｒの少なくとも一方をペダル１２とも称する。また、コントローラ１００Ｒ，１００Ｌの少なくとも一方をコントローラ１００とも称する。

［コントローラ１００の概要］
図２を参照して、コントローラ１００の概要について説明する。図２は、操作者がペダル１２を踏み込んでいる様子を示した図である。コントローラ１００は、操作者の操作を受けて、電動車椅子５０の速度を制御する。図２の例（Ａ）に示されるように、コントローラ１００は、本体１０と、ペダル１２と、圧力センサ１４とを含む。一例として、コントローラ１００は、５００〜６００ｍｍ程度の奥行きを有する。

電動車椅子５０を操作するためのペダル１２は、揺動可能に本体１０に支持される。ここでいう「揺動」とは、往動運動、回転運動、上下運動などの一定の運動を繰り返す動作を含む。ペダル１２は、本体１０との接続点を中心として、一定の軌道を往動可能に設けられる。好ましくは、ペダル１２は、操作者から力を受けていない状態では、揺動可能な範囲の最上部に留まるように支持される。これにより、操作者は、ペダル１２を踏み込む動作を連続的に行なうことが可能になる。

操作者は、ペダル１２を踏み込むことにより、電動車椅子５０の速度を調整することができる。一例として、電動車椅子５０の速度は、ペダル１２を踏み込む角速度で決定される。すなわち、電動車椅子５０の速度は、操作者がペダル１２を踏み込む速さによって決定される。あるいは、電動車椅子５０の速度は、ペダル１２の踏み込み位置で決定されてもよい。

圧力センサ１４は、ペダル１２にかかる圧力を検出するために、ペダル１２上に設けられる。すなわち、圧力センサ１４は、操作者がペダル１２を踏み込む力（以下、「踏力」とも称する。）を検出する。

図２の例（Ａ）に示されるように、コントローラ１００は、踏力が予め定められた圧力よりも大きい場合に、踏力に反する力である負荷（以下、「ペダル負荷」とも称する。）を増加させる。また、図２の例（Ｂ）に示されるように、コントローラ１００は、踏力が予め定められた圧力よりも小さい場合に、ペダル負荷を増加しない。この場合、コントローラ１００は、操作者をサポートするためにペダル負荷を減少してもよいし、ペダル負荷の調整を行なわなくともよい。

これにより、操作者の脚力が強い場合には相当の負荷が足に与えられ、操作者の脚力が弱い場合には負荷が足にあまり与えられない。すなわち、電動車椅子５０は、操作者の足の筋力に応じて、操作者に負荷を与えることが可能になる。このため、操作者は、脚力が低下している足だけではなく、健常な方の足も鍛えることができ、脚力の低下を抑制できる。

また、電動車椅子５０は、操作者の脚力に合わせて操作が可能な程度に負荷を与えるので、脚力が低下しているために介護が必要な被介護者であっても、介護なしに一人で電動車椅子５０を操作することができる。被介護者が一人で移動できると、介護者の身体的負担が軽減されるだけでなく、被介護者と介護者との間の精神的負担も軽減され得る。さらには、被介護者は、一人で移動できたことや、介護者への負担を軽減できたということによって、自身の活動に対するモチベーションを向上させ、継続的な活動に繋がり、身体機能の低下を抑制することができる。

［コントローラ１００のハードウェア構成］
図３を参照して、コントローラ１００のハードウェア構成の一例について説明する。図３は、コントローラ１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。

コントローラ１００の本体１０は、その内部に、ギア２２Ａ，２２Ｂと、角度センサ２４と、モータ２６と、負荷制御部２８と、電子回路３０と、外部接続部３２と、マイコン３４とを含む。

モータ２６の回転面には、ギア２２Ｂが設けられる。ギア２２Ｂは、モータ２６に連動して回転する。ギア２２Ｂは、ギア２２Ａとかみ合うように設けられる。ギア２２Ａには、ペダル１２が取り付けられている。これにより、モータ２６の駆動力をペダル１２に伝えることが可能になる。つまり、ペダル負荷は、モータ２６の制御によって調整され得る。

負荷制御部２８は、モータ２６の回転負荷をペダル負荷として機能させる。ペダル負荷は、モータ２６のトルクを調整することにより調整され得る。モータ２６のトルクは、一例として、モータ２６に直列に接続される可変抵抗の抵抗値によって調整される。

より具体的には、可変抵抗の抵抗値が小さくなることに応じて、可変抵抗で消費され電圧が小さくなり、モータ２６で消費される電圧が大きくなる。これにより、モータ２６がペダル１２を駆動し、ペダル負荷が小さくなる。一方、可変抵抗の抵抗値が、より大きい場合に、より多くの電圧が可変抵抗で消費され、モータ２６で消費される電圧が小さくなる。これにより、モータ２６の回転負荷がペダル負荷となり、ペダル負荷が増加する。あるいは、負荷制御部２８は、コントローラ１００に供給する電圧を止めることにより、モータ２６の回転負荷をペダル負荷としてもよい。

角度センサ２４は、ペダル１２の傾き角を検出する。角度センサ２４は、検出した傾き角をマイコン３４に出力する。ペダル１２の傾きは、後述するコントローラ１００の動作モードの設定に用いられる。

外部接続部３２は、外部機器と接続するためのインタフェースである。外部接続部３２は、たとえば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ、ゲームで使用されるコネクタ（たとえば、ＷｉＦｉ（Wireless Fidelity）（登録商標））、その他のコネクタで構成される。ある局面において、外部接続部３２は、外部機器の一例である電動車椅子５０に接続される。これにより、コントローラ１００は、電動車椅子５０から取り外し可能に構成される。

電子回路３０は、外部接続部３２を介して外部機器から得られた電力をコントローラ１００に供給するための電流供給回路などを含む。電子回路３０は、得られた電力を、モータ２６、負荷制御部２８と、マイコン３４などの電子部品に供給する。

マイコン３４は、たとえば、圧力センサ１４や、角度センサ２４などからセンサ値を取得してコントローラ１００を制御したり、後述の動作モードの切り替えを行なったりする。

［動作モード］
引き続き図３を参照して、コントローラ１００の動作モードについて説明する。コントローラ１００は、動作モードとして、ペダル負荷を増加する負荷モードと、ペダル負荷を増加しない駆動モードとを有する。コントローラ１００の動作モードは、圧力センサ１４によって検出された圧力（以下、「ペダル圧力」とも称する。）や、角度センサ２４によって検出されたペダル１２の角度（以下、「ペダル角度」とも称する。）に基づいて設定される。

ある局面において、コントローラ１００は、ペダル圧力が予め定められた値よりも大きくなった場合に、操作者の脚力が強いと判断して、動作モードを負荷モードに設定する。コントローラ１００の動作モードが負荷モードである場合に、負荷制御部２８は、ペダル負荷を増加する。

コントローラ１００は、ペダル１２が操作者によって押し下げられた場合に、動作モードを駆動モードに設定する。すなわち、コントローラ１００は、ペダル角度が予め定められた値よりも小さくなった場合に、動作モードを駆動モードに設定する。動作モードが駆動モードに設定されると、ペダル１２は、初期位置まで押し上げられる。

［電動車椅子５０のハードウェア構成］
図４を参照して、電動車椅子５０の各構成が出力する信号の流れについて説明する。図４は、電動車椅子５０の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。電動車椅子５０は、コントローラ１００と、駆動輪４と、車椅子駆動部４１と、モータ４５と、コントローラ１００とを含む。コントローラ１００は、ペダル１２と、圧力センサ１４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、角度センサ２４と、負荷機構２５とを有する。

圧力センサ１４は、ペダル１２上に設けられ、ペダル１２にかかる圧力（すなわち、ペダル圧力）を検出する。すなわち、圧力センサ１４は、操作者がペダル１２を踏み込む力を検出する。圧力センサ１４は、検出した圧力をＣＰＵ２０に出力する。

角度センサ２４は、ペダル１２の角度（すなわち、ペダル角度）を検出する。たとえば、ペダル角度は、ペダル１２が揺動可能な範囲の最下部からの傾き角として検出される。ペダル角度は、一例として、ペダル１２の付け根に設けられたポテンショメータで計測される。あるいは、ペダル角度は、エンコーダを有するモータで計測される。角度センサ２４は、検出したペダル角度をＣＰＵ２０に出力する。なお、ペダル角度の検出は、他の方法で実現されてもよい。たとえば、ペダル角度は、角度センサ２４の代わりに、ペダル１２の位置を検出するための位置センサによって検出されてもよい。この場合、ペダル角度は、予め定められた基準位置からの変化量として検出される。

ＣＰＵ２０は、圧力センサ１４によって検出されたペダル圧力と、角度センサ２４によって検出されたペダル角度とに基づいて、負荷機構２５を制御する。また、ＣＰＵ２０は、ペダル１２の角速度や角度に応じて、電動車椅子５０を駆動するための制御信号（図４の「車椅子駆動信号」）を車椅子駆動部４１に出力する。車椅子駆動信号は、たとえば、アクセル操作量や速度指令を示す信号を含む。

負荷機構２５は、一例として、モータドライバ２２と、スイッチ２３と、モータ２６とで構成される。負荷機構２５は、ＣＰＵ２０からの信号に基づいて、ペダル負荷を調整する。負荷機構２５がペダル負荷を調整する方式としては、たとえば、回生ブレーキ方式、摩擦ブレーキ方式、アクティブ負荷方式などが用いられる。なお、その他の方式が用いられてもよい。図４には、回生ブレーキ方式による負荷調整方式が示されている。

回生ブレーキ方式は、モータ２６を発電機として機能させ、運動エネルギを電気エネルギに変換する方式である。摩擦ブレーキ方式は、摩擦抵抗でペダル負荷を増加する方式である。この場合、負荷機構２５は、ブレーキを有し、ペダル１２にブレーキをかけることで摩擦抵抗を増加する。アクティブ負荷方式は、モータ２６のトルクを直接制御する方式である。この場合、負荷機構２５は、モータ２６を直接制御することによりペダル負荷を制御する。

モータドライバ２２は、たとえば、モータ２６をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。ＰＷＭ制御によるモータ駆動は、電流値を一定にする方式に比べて、モータ駆動を安定させることができる。

スイッチ２３は、ＣＰＵ２０からの制御信号（図４では「スイッチング信号」）に基づいて、モータドライバ２２とモータ２６との間の電流経路を切り替える。コントローラ１００の動作モードが負荷モードである場合に、ＣＰＵ２０は、スイッチ２３を接点Ａに接続させる。コントローラ１００の動作モードが駆動モードである場合に、ＣＰＵ２０は、スイッチ２３を接点Ｂに接続させる。節点Ａを含む電流経路には、可変抵抗が接続される。これにより、電圧が可変抵抗で消費され、モータ２６にかかる電圧が小さくなり、ペダル負荷が増加する。

モータ２６は、ペダル１２を駆動する。モータ２６は、コントローラ１００の動作モードが負荷モードである場合に、発電機として機能する。すなわち、操作者がペダル１２を踏み込むことで、モータ２６が回転し、モータ２６は、この回転力を電力に変える。これにより、モータ２６が負荷となる。モータ２６が発電した電力は、バッテリ６に充電されてもよい。モータ２６は、コントローラ１００の動作モードが駆動モードである場合に、ペダル１２を駆動する。好ましくは、ペダル１２が揺動可能な範囲の最下部まで押し下げられた場合に、モータ２６は、揺動可能な最下部から最上部までペダル１２を押し上げる。これにより、操作者は、ペダル１２を踏み込む動作を連続的に行なうことが可能になる。

車椅子駆動部４１は、ペダル１２の動きに応じた速度で駆動輪４を駆動する。より具体的には、車椅子駆動部４１は、ＣＰＵ２０が出力した車椅子駆動信号を受けて、モータ４５を駆動させる。車椅子駆動部４１は、たとえば、モータドライバとして機能する。一例として、車椅子駆動部４１は、ペダル１２の角速度に応じた速度でモータ４５を駆動する。これにより、操作者は、連続的にペダル１２を踏みこむ必要が生じるので、脚力を鍛えることが可能になる。モータ４５は、車椅子駆動部４１からの出力に応じて、駆動輪４を駆動する。これにより、車椅子駆動部４１は、電動車椅子５０の速度を調整したり、回転方向を調整したりする。

［機能構成］
図５を参照して、コントローラ１００の機能構成について説明する。図５は、コントローラ１００の機能構成の一例を示すブロック図である。コントローラ１００が備えるＣＰＵ２０は、負荷制御部２１０と、位置検出部２２０と、ペダル駆動部２３０とを含む。

負荷制御部２１０は、圧力センサ１４によって検出された圧力が、予め定められた圧力よりも大きい場合に、ペダル負荷が増加するようにモータドライバ２２を制御する。また、圧力センサ１４によって検出された圧力が、予め定められた圧力よりも小さい場合に、負荷制御部２１０は、ペダル負荷が増加しないようにモータドライバ２２を制御する。負荷制御部２１０の詳細については後述する。

位置検出部２２０は、ペダル１２の位置（以下、「ペダル位置」とも称する。）を検出する。なお、位置検出部２２０は、角度センサ２４によって検出されたペダル角度をペダル位置として検出してもよい。あるいは、位置検出部２２０は、ペダル１２に設けられた位置センサによる検出値をペダル位置として検出してもよい。位置検出部２２０は、検出したペダル位置をペダル駆動部２３０に出力する。

ペダル駆動部２３０は、ペダル１２が揺動可能な範囲の最下部まで押し下げられた場合に、最下部から最上部までペダル１２を押し上げる。これにより、操作者は、ペダル１２を踏み込む動作を連続的に行なうことが可能になる。ペダル１２が最下部まで押し下げられたか否かは、ペダル位置や、ペダル角度に基づいて判断される。また、ペダル駆動部２３０は、ペダル圧力が予め定められた圧力よりも大きい場合に、最下部から最上部までのペダル１２の駆動を停止する。これにより、操作者がペダル１２を踏み込んでいる場合に、ペダルの駆動が停止されるため、より安全にペダル１２を元の位置まで戻すことが可能になる。

なお、コントローラ１００は、コンピュータを備えて構成され、コントローラ１００の各機能は、当該コンピュータの記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムが当該コンピュータのＣＰＵ２０によって実行されることで発揮される。当該コンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記憶させることができる。

［タイミングチャート］
図６を参照して、操作者の踏力とペダル負荷との関係について説明する。図６は、操作者の踏力と、ペダル角度と、モータへの入力電圧と、ペダル負荷との時間的な変化を示したタイミングチャートである。

図６には、グラフ６１〜６４が示される。各グラフの横軸は、時間を示す。グラフ６１の縦軸は、圧力センサ１４が検出する圧力値（すなわち、踏力）を示す。グラフ６２の縦軸は、角度センサ２４が検出するペダル１２の角度（すなわち、ペダル角度）を示す。グラフ６３の縦軸は、ペダル１２の踏力に反する負荷（すなわち、ペダル負荷）の大きさを示す。グラフ６４の縦軸は、ペダル１２を駆動するためのモータ２６への入力電圧の大きさを示す。以下では、右足の筋力が健常であり、左足の筋力が低下している操作者が電動車椅子５０を操作するとする。

操作者は、時間Ｔ０からＴ１の間に、右足でペダル１２Ｒを踏み込んだとする。このとき、グラフ６１に示されるように、ペダル圧力が増加する。ペダル圧力が予め定められた圧力（図６では、圧力Ａ）よりも大きくなると、グラフ６２に示されるように、ペダル１２Ｒが回転する。

電動車椅子５０は、ペダル圧力が予め定められた圧力Ａを超えると（図６の時間Ｔ１）、動作モードを負荷モードに設定する。このとき、負荷制御部２１０は、グラフ６３に示されるように、ペダル負荷を増加する。好ましくは、負荷制御部２１０は、ペダル圧力が大きいほど、ペダル負荷を増加するように負荷機構２５を制御する。これにより、操作者の脚力に合わせて、より適切な負荷を操作者に与えることができる。負荷制御部２１０は、ペダル圧力が予め定められた圧力Ａよりも小さくなると、増加した分のペダル負荷をゼロにする（図６の時間Ｔ２）。

電動車椅子５０は、ペダル圧力が予め定められた圧力（図６では、圧力Ｂ）よりも小さくなると（図６の時間Ｔ３）、動作モードを駆動モードに設定する。このとき、ペダル駆動部２３０は、モータ２６に電圧をかけ、揺動可能な範囲の最下部から最上部までペダル１２Ｒを押し上げる。電動車椅子５０は、ペダル１２Ｒを最上部まで押し上げると、モータ２６にかける電圧をゼロにする。

次に、操作者は、時間Ｔ４からＴ５の間に、左足でペダル１２Ｌを踏み込んだとする。このとき、グラフ６１に示されるように、ペダル圧力が増加する。ペダル圧力が予め定められた圧力（図６では、圧力ａ）よりも大きくなると、グラフ６２に示されるように、ペダル１２Ｌが回転する。圧力ａは、圧力Ａよりも小さく設定されている。

電動車椅子５０は、ペダル圧力が予め定められた圧力ａを超えると（図６の時間Ｔ５）、動作モードを負荷モードに設定する。このとき、負荷制御部２１０は、グラフ６３に示されるように、ペダル負荷を増加する。好ましくは、負荷制御部２１０は、ペダル圧力が大きいほど、ペダル負荷を増加するように負荷機構２５を制御する。負荷制御部２１０は、ペダル圧力が予め定められた圧力ａよりも小さくなると、ペダル負荷の増加量をゼロにする（図６の時間Ｔ６）。

電動車椅子５０は、ペダル圧力が予め定められた圧力（図６では、圧力ｂ）よりも小さくなると（図６の時間Ｔ７）、動作モードを駆動モードに設定する。圧力ｂは、圧力ａよりも小さく設定されている。このとき、ペダル駆動部２３０は、モータ２６に電圧をかけ、揺動可能な範囲の最下部から最上部までペダル１２Ｌを押し上げる。電動車椅子５０は、ペダル１２を最上部まで押し上げると、モータ２６にかける電圧をゼロにする（図６の時間Ｔ８）。

なお、上記では、負荷制御部２１０が、ペダル圧力に応じてペダル負荷を増加する例について説明を行なったが、負荷制御部２１０は、ペダル圧力が予め定められた値を超えると、ペダル負荷を一定量だけ増加してもよい。また、負荷制御部２１０は、ペダル負荷を決定する指標として、ペダル圧力の他に、ペダルの角速度を用いてもよい。

さらに、電動車椅子５０は、負荷モードと駆動モードとの間で動作モードを切り替えるための閾値となる圧力Ａ，Ｂ，ａ，ｂを任意に設定できるように構成される。たとえば、電動車椅子５０は、これらの圧力を設定するためのユーザインターフェイスを提供する。操作者は、ユーザインターフェイスに対して操作を行なうことで、圧力Ａ，Ｂ，ａ，ｂを設定する。電動車椅子５０は、健常な右足と筋力の低下した左足とで活動を行なう場合に、動作モードを切り替える閾値となる圧力を適切に制御することで，左右の動作感覚（踏み下ろし速度）を同じにすることができる。

また、脚力が弱い操作者をサポートするために、負荷制御部２１０は、操作者がペダル１２を踏み込む方向のペダル負荷を軽減してもよい。より具体的には、負荷制御部２１０は、ペダル圧力が予め定められた圧力よりも小さい場合に、操作者の脚力が弱いと判断する。この場合、負荷制御部２１０は、ペダル負荷を減少させるように負荷機構を制御する。これにより、脚力が弱った操作者であっても、電動車椅子を操作することが可能になる。好ましくは、負荷制御部２１０は、ペダル圧力が小さくなるにつれて、ペダルに与える駆動力を大きくする。これにより、電動車椅子５０は、操作者の脚力に合わせて操作者をより適切にサポートすることができる。

さらに、操作者がペダル負荷を調整可能な範囲内で最小に設定した場合には、負荷制御部２１０は、ペダル負荷をゼロにしてもよい。このようにすると、操作者は、通常の電動カートに対して行なうアクセル操作と同様の操作で電動車椅子５０を制御することができる。

［フローチャート］
図７を参照して、電動車椅子５０の処理手順について説明する。図７は、電動車椅子５０が実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図７の処理は、ＣＰＵ２０がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子、その他のハードウェアによって実行されてもよい。

ステップＳ５１０において、ＣＰＵ２０は、操作者がペダル１２にかけた圧力（すなわち、ペダル圧力）を圧力センサ１４から取得する。ステップＳ５１２において、ＣＰＵ２０は、負荷制御部２１０として、ペダル圧力が予め定められた圧力Ａ（図６参照）よりも大きいか否かを判断する。ＣＰＵ２０は、ペダル圧力が圧力Ａよりも大きいと判断した場合に（ステップＳ５１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ５２０に切り替える。そうでない場合に（ステップＳ５１０においてＮＯ）、ＣＰＵ２０は、制御をステップＳ５３０に切り替える。

ステップＳ５２０において、ＣＰＵ２０は、負荷制御部２１０として、ペダル負荷を増加する。なお、ＣＰＵ２０は、ペダル圧力に応じてペダル負荷を増加してもよいし、一定量だけペダル負荷を増加してもよい。

ステップＳ５３０において、ＣＰＵ２０は、負荷制御部２１０として、ペダル圧力が予め定められた圧力Ｃよりも小さいか否かを判断する。圧力Ｃは、圧力Ａ以下の値である。ＣＰＵ２０は、ペダル圧力が圧力Ｃよりも小さいと判断した場合に（ステップＳ５３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ５３２に切り替える。そうでない場合に（ステップＳ５３０においてＮＯ）、ＣＰＵ２０は、制御をステップＳ５４０に切り替える。ステップＳ５３２において、ＣＰＵ２０は、負荷制御部２１０として、ペダル負荷を減少する。このとき、ＣＰＵ２０、ペダル圧力に応じてペダル負荷を減少してもよいし、一定量だけペダル負荷を減少してもよい。

ステップＳ５４０において、ＣＰＵ２０は、位置検出部２２０として、ペダル１２の位置を取得する。一例として、ペダル位置は、位置センサから取得される。他にも、ペダル位置は、角度センサから取得される角速度、角加速度、速度などから算出されてもよい。

ステップＳ５４２において、ＣＰＵ２０は、位置検出部２２０によって検出されたペダル１２の位置に基づいて、ペダル１２が揺動可能な範囲の最下部まで押し下げられたか否かを判断する。なお、ペダル１２が最下部まで押し下げられか否かは、ペダル１２の角度から判断されてもよい。ＣＰＵ２０は、ペダル１２が最下部まで押し下げられたと判断した場合に（ステップＳ５４２においてＹＥＳ）、制御をステップＳ５４４に切り替える。そうでない場合に（ステップＳ５４２においてＮＯ）、ＣＰＵ２０は、制御をステップＳ５１０に戻す。

ステップＳ５４４において、ＣＰＵ２０は、ペダル圧力が予め定められた圧力Ｂ（図６参照）よりも大きいか否かを判断する。ＣＰＵ２０は、ペダル圧力が圧力Ｂよりも大きいと判断した場合に（ステップＳ５４４においてＹＥＳ）、ステップＳ５４４の処理を再度実行する。そうでない場合には（ステップＳ５４４においてＮＯ）、ＣＰＵ２０は、制御をステップＳ５４６に切り替える。

ステップＳ５４６において、ＣＰＵ２０は、ペダル駆動部２３０として、ペダル１２が揺動可能な範囲の最下部から最上部まで押し上げる。ステップＳ５４８において、ＣＰＵ２０は、本実施の形態に従う処理を終了するか否かを判断する。ＣＰＵ２０は、たとえば、操作者によって、電動車椅子５０の電源が切られたと判断した場合に（ステップＳ５４８においてＹＥＳ）、本処理を終了する。そうでない場合には（ステップＳ５４８においてＮＯ）、ＣＰＵ２０は、制御をステップＳ５１０に戻す。

［コントローラ１００の変形例］
図８〜図１５を参照して、コントローラ１００の変形例について説明する。コントローラ１００の構成としては、様々なものが考えられる。以下では、これらの変形例について順に説明を行なう。

（第１の変形例）
まず、図８および図９を参照して、コントローラ１００の変形例であるコントローラ１００Ａについて説明する。図８は、操作者がコントローラ１００Ａを操作している様子を示した図である。図９は、踏み込み式のコントローラ１００Ａの外観を模式的に示した図である。

図８に示されるように、コントローラ１００Ａは、本体１０と、ペダル１２とを含む。ペダル１２は、揺動可能なようにその一端で本体１０に取り付けられる。また、ペダル１２は、力を受けていない場合には、一定の位置で動かないように本体１０に支持される。操作者は、つま先側に力を入れてペダル１２を踏み込むことで、ペダル１２を下方向に動かすことができる。操作者がペダル１２の踏み込み動作を止めると、ペダル１２は、初期位置に押し上げられる。これにより、操作者は、ペダル１２を連続的に踏み込むことが可能になる。コントローラ１００Ａは、ペダル１２の角速度に応じた速度で電動車椅子５０を駆動する。

図９を参照して、コントローラ１００Ａは、本体１０と、ペダル１２と、エンコーダ１３と、圧力センサ１４と、負荷機構２５とを含む。圧力センサ１４は、ペダル１２にかけられた圧力を検出するためにペダル１２上に設けられる。エンコーダ１３は、ペダル１２の回転量、移動量、角度などを検出する。エンコーダ１３は、たとえば、ポテンショメータを含む。負荷機構２５は、ペダル負荷を調整する。負荷機構２５がペダル負荷を調整する方式としては、上述したように、回生ブレーキ方式、摩擦ブレーキ方式、アクティブ負荷方式などが適用される。

（第２の変形例）
次に、図１０〜図１２を参照して、他の変形例であるコントローラ１００Ｂについて説明する。図１０は、操作者が回転式のコントローラ１００Ｂを操作している様子を示した図である。図１１は、ペダル回転角とペダル負荷との関係を示す図である。図１２は、コントローラ１００Ｂの外観を模式的に示した図である。

図１０に示されるように、コントローラ１００Ｂは、クランク１１Ｌ，１１Ｒと、左足用のペダル１２Ｌ、右足用のペダル１２Ｒとを備える。クランク１１Ｌは、その一端で、回転可能に本体１０に取り付けられている。また、クランク１１Ｌの他端には、ペダル１２Ｌが取り付けられている。クランク１１Ｒは、その一端で、回転可能に本体１０に取り付けられている。また、クランク１１Ｌの他端には、ペダル１２Ｌが取り付けられている。好ましくは、ペダル１２Ｌとペダル１２Ｒとは、互いに連動する。また、ペダル１２Ｌとペダル１２Ｒとは、同心円上で回転可能に設けられる。なお、コントローラ１００Ｂは、一対のペダル１２Ｒ，１２Ｌで構成される必要はなく、ペダル１２Ｒ，１２Ｌのいずれか一方のみで構成されてもよい。

図１１を参照して、本変形例に従うコントローラ１００Ｂによるペダル負荷の制御方法について説明する。

図１１の例（Ａ）に示されるように、負荷制御部２８は、ペダル１２Ｌ，１２Ｒの回転角θに応じてペダル１２Ｌ，１２Ｒの回転方向とは反対方向に負荷Ｆを与える。負荷制御部２８は、ペダルを踏み込むことが可能な回転角で負荷機構２５（図４参照）に負荷を生じさせ、ペダルを踏み込むことができない回転角で負荷機構２５を無負荷状態とする。

より具体的には、操作者は、ペダルが自身に近付くにつれてペダルを踏み込みやすくなり、ペダルが自身から遠くなるにつれてペダルを踏み込みにくくなる。ペダル１２Ｌ，１２Ｒは互いに対極に位置するため、一方のペダルが操作者に接近している場合には、操作者は、他方のペダルを踏み込むことができず、接近しているペダル側の足にのみ負荷が与えられる。負荷制御部２８は、位相差θ_ｄを空けて異なる大きさの負荷を負荷機構２５に生じさせることで左右の足に異なる負荷を与えることができる。すなわち、負荷制御部２８は、一つの負荷機構２５で左右の足に異なる負荷を与えることができる。

負荷制御部２８は、操作者の左右の足の健康状態に応じて各足に与える負荷の大きさを変える。たとえば、左足よりも右足が健康である場合には、操作者は、左足よりも右足に負荷をかけるようにコントローラ１００Ｂに対して設定する。負荷制御部２８は、当該設定に基づいて、左足用のペダル１２Ｌが操作者に接近するペダル角度で負荷機構２５に負荷Ｆ_Ｌを生じさせ、右足用のペダル１２Ｒが操作者に接近するペダル角度で負荷Ｆ_Ｌよりも大きい負荷Ｆ_Ｒを負荷機構２５に生じさせる。

ペダルの回転角度は、たとえば、角度センサ２４（図４参照）によって検出される。負荷制御部２８は、検出された回転角度が予め定められた範囲に含まれる場合に、負荷が増加するように負荷機構２５を制御し、角度センサによって検出された回転角度が当該予め定められた範囲に含まれていない場合に、負荷が増加しないように負荷機構２５を制御する。好ましくは、当該予め定められた範囲は、ペダルが操作者に接近していることを表わす回転角度の範囲に相当する。

右足に与えられる負荷Ｆ_Ｒと左足に与えられる負荷Ｆ_Ｌの大きさは、予め設定されていてもよいし、操作者の健康状態に応じて設定されてもよい。負荷Ｆ_Ｒを与える回転角と負荷Ｆ_Ｌを与える回転角との間の位相差θ_ｄは、好ましくはπｒａｄであるが、操作者の足の健康状態に合わせて適宜設定され得る。

なお、図１１の例（Ｂ）では、回転角θと負荷Ｆとの関係が台形の関数で示されているが、当該関係は、その他の形状の関数で示されてもよい。たとえば、当該関係は、矩形の関数であらわされてもよい。

他の制御例として、位置検出部２２０によって検出されたペダル１２Ｌの位置が上側から下側に変化した場合には、負荷制御部２８は、ペダル１２Ｌの負荷が増加するように負荷機構を制御する。同様に、位置検出部２２０によって検出されたペダル１２Ｒの位置が上側から下側に変化した場合には、負荷制御部２８は、ペダル１２Ｒ負荷が増加するように負荷機構を制御する。すなわち、負荷制御部２８は、ペダル１２Ｌ，１２Ｒのそれぞれにかかる負荷を個別に制御する。これにより、ペダルを上側から下側に踏み込むときに操作者に負荷を与えることが可能になる。コントローラ１００Ｂは、ペダル１２Ｌ，１２Ｒの角速度に応じた速度で電動車椅子５０を駆動する。

なお、図１２の例（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、コントローラ１００Ｂは、個別に設置できるように、ペダル１２Ｒが取り付けられた本体１０Ｒと、ペダル１２Ｌが取り付けられた本体１０Ｌとに分解できるように構成されてもよい。この場合、図１２の例（Ａ），（Ｂ）に示されるように、本体１０Ｒには、接続部１８Ｒが設けられる。また、図１２の例（Ｃ）に示されるように、本体１０Ｌには、接続部１８Ｌが設けられる。接続部１８Ｒ，１８Ｌは、互いに接続可能に構成される。より具体的には、接続部１８Ｒは、差し込み部を有する。接続部１８Ｒは、はめ込み部を有する。接続部１８Ｒの差し込み部が、接続部１８Ｒのはめ込み部にドッキングされることにより、コントローラ１００Ｂが一体になる。

（第３の変形例）
次に、図１３を参照して、さらに他の変形例であるコントローラ１００Ｃについて説明する。図１３は、操作者が上下動式のコントローラ１００Ｃを操作している様子を示した図である。

図１３に示されるように、コントローラ１００Ｃは、本体１０と、ペダル１２と、負荷機構２５とを含む。ペダル１２は、上下に移動することが可能なように、本体１０上に設けられる。負荷機構２５は、一例として、バネで構成される。ペダル負荷は、バネ力により、ペダル１２を踏み込むほど大きくなる。コントローラ１００Ｃは、ペダル１２の踏み込み速度に応じた速度で電動車椅子５０を駆動する。

（第４の変形例）
次に、図１４を参照して、さらに他の変形例であるコントローラ１００Ｄについて説明する。図１４は、操作者がコントローラ１００Ｄを操作している様子を示した図である。

図１４に示されるように、コントローラ１００Ｄは、本体１０と、ペダル１２と、支持部１９Ａ，１９Ｂとを含む。ペダル１２は、支持部１９Ａ，１９Ｂとの２つによって異なる場所で支持される。支持部１９Ａの一端は、ペダル１２の先端付近に取り付けられている。支持部１９Ａの他端は、本体１０に取り付けられている。支持部１９Ｂの一端は、ペダル１２の後端付近に取り付けられている。支持部１９Ｂの他端は、本体１０に取り付けられている。ペダル１２は、上下に動作することが可能なように、本体１０上に設けられる。コントローラ１００Ｄは、ペダル１２の踏み込み速度に応じた速度で電動車椅子５０を駆動する。

（第５の変形例）
最後に、図１５を参照して、さらに他の変形例であるコントローラ１００Ｅについて説明する。図１５は、操作者が無動式のコントローラ１００Ｅを操作している様子を示した図である。

図１５に示されるように、コントローラ１００Ｄは、本体１０と、ペダル１２とを含む。ペダル１２は、動かないように本体１０に固定される。コントローラ１００Ｄは、ペダル１２を踏み込む力（すなわち、踏力）に応じた速度で電動車椅子５０を駆動する。

［結果画面］
図１６を参照して、電動車椅子５０がモニタ８（図１参照）に表示する画面の一例について説明する。図１６は、日にちとペダル負荷との関係を示した図である。

電動車椅子５０は、操作者のリハビリのモチベーションを維持するために、リハビリの効果を視覚的に表示する。たとえば、モニタ８は、ペダル負荷の大きさを示す情報を表示する。一例として、図１６に示されるように、モニタ８は、操作者にかけた負荷（すなわち、ペダル負荷）の大きさを日ごとに比較できるように表示する。

より具体的には、電動車椅子５０は、所定の時間ごと（たとえば、５分、１０分間隔）にペダル負荷を記憶装置（図示しない）に記憶する。電動車椅子５０は、過去のペダル負荷を履歴情報としてモニタ８に表示する。これにより、操作者は、脚力が強くなっていく様子を確認できるようになる。この結果、操作者は、リハビリやトレーニングのモチベーションを高めることができる。

好ましくは、電動車椅子５０は、左右の足のそれぞれについてペダル負荷を記憶する。これにより、電動車椅子５０は、左足用のペダル負荷の履歴情報と、右足用のペダル負荷の履歴情報とを比較可能なようにモニタ８に表示することができる。この結果、操作者は、左足と右足との筋力のバランスなどを確認できる。

また、電動車椅子５０を使用した活動状況が記録されることで、電動車椅子５０は、操作者のその日の活動状況を遠方で暮らす家族に送信することもできる。これにより、当該家族は、操作者の健康状態や安否を確認することができる。

さらに、複数の操作者が各々の電動車椅子５０を使用して外出する際には、各操作者は、各々の健康状態に合わせて自身に負荷を与えたり、負荷を与えなかったりできるので、特に体力の衰えた操作者であっても、他の操作者と同様の経験をすることができる。さらに、各操作者が同じ電動車椅子５０を使用することで、電動車椅子５０は、各操作者間のコミュニティツールとしても利用され得る。

＜第２の実施の形態＞
以下、図１７を参照して、第２の実施の形態に従うコントローラ１００Ａの概要について説明する。図１７は、ユーザがコントローラ１００Ａを用いて電子機器を遠隔操作している様子を示している図である。第２の実施の形態に従うコントローラ１００Ａは、操作の対象になる機器が車椅子ではなく、他の電子機器である点で、第１の実施の形態に従うコントローラ１００とは異なる。ハードウェア構成などのその他の点については第１の実施の形態に従うコントローラ１００と同じであるので、それらの説明は繰り返さない。

図１７に示されるように、操作者は、左足用のコントローラ１００Ａ＿Ｌと、右足用のコントローラ１００Ａ＿Ｒとを操作して、電子機器を遠隔操作することができる。以下では、コントローラ１００Ａ＿Ｌ，１００Ａ＿Ｒをコントローラ１００Ａと総称する場合もある。

図１７には、操作対象になる電子機器の一例であるロボット掃除機１２０が示される。操作者は、コントローラ１００Ａを介して、ロボット掃除機１２０を操作することにより、介護を要する被介護者であっても介護なしに一人で部屋を掃除することができる。被介護者が一人で作業を行なうと、介護者の身体的負担が軽減されるだけでなく、被介護者と介護者との間の精神的負担も軽減され得る。

また、操作者は、ロボット掃除機１２０を遠隔操作中に、自身の脚力に合わせてコントローラ１００Ａからペダル負荷を受ける。これにより、コントローラ１００Ａは、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、歩行能力の低下を抑制することができる。

より具体的には、コントローラ１００Ａと、ロボット掃除機１２０とは、互いに無線通信できるように構成される。コントローラ１００Ａは、ペダルの動きに基づいて、ロボット掃除機１２０を操作するための操作命令を当該ロボット掃除機１２０に出力する。この操作命令は、たとえば、ペダルの角度、角速度、角加速度、位置、加速度、ひずみ、圧力などのセンサ値に応じて決定される。これにより、操作者は、ロボット掃除機１２０に様々な操作命令を与えることが可能になる。

一例として、コントローラ１００Ａは、ロボット掃除機１２０の走行方向を決定するための操作命令を与える。操作者は、コントローラ１００Ａ＿Ｌのペダルを踏み込むことにより、ロボット掃除機１２０を左回転させる。操作者は、コントローラ１００Ａ＿Ｒのペダルを踏み込むことにより、ロボット掃除機１２０を右回転させる。ロボット掃除機１２０の回転速度は、各ペダルの角速度に応じて決定される。操作者が各ペダルを踏み込んでいない状態では、ロボット掃除機１２０は直進する。これにより、操作者は、ロボット掃除機１２０を意図する方向に走行させることができる。

なお、上記では、操作者がコントローラ１００Ａを操作してロボット掃除機１２０を遠隔操作する例について説明を行なったが、操作対象となる電子機器は、ロボット掃除機に限定されない。たとえば、操作対象となる電子機器は、テレビ、パソコン、その他の家電などを含む。

また、リハビリ活動のモチベーションを維持することが可能な作業は、上記のような現実の作業（たとえば、掃除）の他に、仮想上の作業を含む。仮想上の作業は、ゲーム上の作業などを含む。また、コントローラ１００Ａは、達成した作業を画面や音を通じて操作者にフィードバックするように構成されてもよい。

＜まとめ＞
図１８を参照して、上記の各実施の形態に従うコントローラ１００，１００Ａを用いることの利点について説明する。図１８は、コントローラ１００，１００Ａを用いることで生じる好適なサイクルを説明するための図である。

疾病、障害、高齢などの理由により身体機能の一部が低下しても、被介護者は、コントローラ１００，１００Ａを用いることで、一人で、移動や、清掃や、運動を行なうことが可能になる。この結果、被介護者は、介護者の負担を軽減することができる。また、被介護者は、一人で作業を達成できたという達成感や、介護者の負担を軽減したという喜びによって、活動へのモチベーションを向上させることができる。さらに、被介護者は、コントローラ１００，１００Ａを用いることで、操作者の脚力に合わせて、操作者に負荷を与えることができ、歩行能力の低下を抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ ジョイスティック、４ 駆動輪、６ バッテリ、８ モニタ、１０，１０Ｌ，１０Ｒ 本体、１１Ｌ，１１Ｒ クランク、１２，１２Ｌ，１２Ｒ ペダル、１３ エンコーダ、１４ 圧力センサ、１８Ｌ，１８Ｒ 接続部、１９Ａ，１９Ｂ 支持部、２０ ＣＰＵ、２２ モータドライバ、２２Ａ，２２Ｂ ギア、２３ スイッチ、２４ 角度センサ、２５ 負荷機構、２６，４５ モータ、２８，２１０ 負荷制御部、３０ 電子回路、３２ 外部接続部、３４ マイコン、４１ 車椅子駆動部、５０ 電動車椅子、６１，６２，６３，６４ グラフ、１００，１００Ａ〜Ｅ，１００Ｌ，１００Ｒ コントローラ、１２０ ロボット掃除機、２２０ 位置検出部、２３０ ペダル駆動部。

Claims (13)

1. 電動車椅子であって、
   駆動輪と、
   前記電動車椅子を操作するためのペダルと、
   前記ペダルにかかる圧力を検出するための圧力センサと、
   前記ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、
   前記圧力センサによって検出された圧力が、予め定められた第１の圧力よりも大きい場合に、前記負荷が増加するように前記負荷機構を制御し、前記圧力センサによって検出された圧力が、前記第１の圧力よりも小さい場合に、前記負荷が増加しないように前記負荷機構を制御するための負荷制御部と、
   前記ペダルの動きに応じた速度で前記駆動輪を駆動するための車椅子駆動部とを備える、電動車椅子。
2. 前記負荷制御部は、前記圧力センサによって検出された圧力が大きいほど、前記負荷を増加するように前記負荷機構を制御する、請求項１に記載の電動車椅子。
3. 前記ペダルは、揺動可能に前記電動車椅子の車体に支持されており、
   前記電動車椅子は、前記ペダルが揺動可能な範囲の最下部まで押し下げられた場合に、最下部から最上部まで前記ペダルを押し上げるためのペダル駆動部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の電動車椅子。
4. 前記ペダル駆動部は、前記圧力センサによって検出された圧力が、予め定められた第２の圧力よりも大きい場合に、前記最下部から前記最上部までの前記ペダルの駆動を停止する、請求項３に記載の電動車椅子。
5. 前記負荷制御部は、前記圧力センサによって検出された圧力が、前記第１の圧力以下の第３の圧力よりも小さい場合に、前記負荷を減少させるように前記負荷機構を制御する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電動車椅子。
6. 前記負荷制御部は、前記圧力センサによって検出された圧力が小さいほど、前記ペダルに与える駆動力を大きくする、請求項５に記載の電動車椅子。
7. 前記電動車椅子は、前記ペダルの位置を検出するための位置検出部をさらに備え、
   前記負荷制御部は、前記ペダルの位置が上側から下側に変化した場合に、前記負荷が増加するように前記負荷機構を制御する、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電動車椅子。
8. 前記車椅子駆動部は、前記ペダルの角速度に応じた速度で前記駆動輪を駆動する、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電動車椅子。
9. 前記電動車椅子は、前記負荷の大きさを示す情報を表示するためのモニタをさらに備える、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電動車椅子。
10. 電子機器を操作するためのコントローラであって、
    本体と、
    前記電子機器を操作するためのペダルと、
    前記ペダルにかかる圧力を検出するための圧力センサと、
    前記ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、
    前記圧力センサによって検出された圧力が、予め定められた圧力よりも大きい場合に、前記負荷が増加するように前記負荷機構を制御し、前記圧力センサによって検出された圧力が、前記圧力よりも小さい場合に、前記負荷が増加しないように前記負荷機構を制御するための負荷制御部と、
    前記ペダルの動きに基づいて、前記電子機器を操作するための操作命令を当該電子機器に出力するための出力部を備える、コントローラ。
11. 電動車椅子の制御方法であって、
    前記電動車椅子を操作するためのペダルにかかる圧力を検出するステップと、
    前記検出された圧力が予め定められた圧力よりも大きい場合に、前記ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させるステップと、
    前記検出された圧力が前記予め定められた圧力よりも小さい場合に、前記負荷の増加を抑えるステップと、
    前記ペダルの動きに応じた速度で前記電動車椅子を駆動するステップとを備える、制御方法。
12. 電動車椅子の制御プログラムであって、
    前記制御プログラムは、前記電動車椅子のコンピュータに、
    前記電動車椅子を操作するためのペダルにかかる圧力を検出するステップと、
    前記検出された圧力が、予め定められた圧力よりも大きい場合に、前記ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させるステップと、
    前記検出された圧力が、前記予め定められた圧力よりも小さい場合に、前記負荷の増加を抑えるステップと、
    前記ペダルの動きに応じた速度で前記電動車椅子を駆動するステップとを実行させる、制御プログラム。
13. 電動車椅子であって、
    駆動輪と、
    前記電動車椅子に回転可能に設けられ、前記電動車椅子を操作するためのペダルと、
    前記ペダルの回転角度を検出するための角度センサと、
    前記ペダルを踏み込む力に反する負荷を増加させることが可能な負荷機構と、
    前記角度センサによって検出された回転角度が予め定められた範囲に含まれる場合に、前記負荷が増加するように前記負荷機構を制御し、前記角度センサによって検出された回転角度が、前記予め定められた範囲に含まれていない場合に、前記負荷が増加しないように前記負荷機構を制御するための負荷制御部と、
    前記ペダルの動きに応じた速度で前記駆動輪を駆動するための車椅子駆動部とを備える、電動車椅子。

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