(57)【要約】【課題】使用者の意図や歩行姿勢に応じた人力補助を行う手動推進車両を提供する。【解決手段】手動推進車両１は、車体部１０と、使用者が歩行時に把持するための把持部２０と、使用者の歩行に合わせて車体部１０を移動させるための車輪部３０と、車輪部３０を電動駆動する車輪駆動機構部９１と、把持部２０に加わる圧力の分布を監視する把持センサ７１と、把持センサ７１の出力に応じて車輪駆動機構部９１のパラメータを設定する制御部８０と、を有する。【選択図】図１
2014227065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体部と、
使用者が歩行時に把持するための把持部と、
前記使用者の歩行に合わせて前記車体部を移動させるための車輪部と、
前記車輪部を電動駆動する車輪駆動機構部と、
前記把持部に加わる圧力の分布を監視する把持センサと、
前記把持センサの出力に応じて前記車輪駆動機構部のパラメータを設定する制御部と、
を有することを特徴とする手動推進車両。
【請求項２】
前記車輪部は、独立に駆動制御される左右駆動輪を含み、
前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて方向転換目標値を決定する処理部と、前記方向転換目標値に応じて前記左右駆動輪の回転方向及び回転速度を制御する車輪駆動制御部とを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の手動推進車両。
【請求項３】
前記処理部は、前記把持センサの出力に応じて前記把持部が両手で操作されているか片手で操作されているかを判定し、両手で操作されていると判定したときには、左手で加えられる圧力の分布と右手で加えられる圧力の分布との比較結果に応じて前記方向転換目標値を決定する一方、片手で操作されていると判定したときには、片手で圧力が加えられる領域を第１サブ領域と第２サブ領域に分割した上で前記第１サブ領域に加えられる圧力の分布と前記第２サブ領域に加えられる圧力の分布との比較結果に応じて前記方向転換目標値を算出することを特徴とする請求項２に記載の手動推進車両。
【請求項４】
前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて、前記使用者が前記把持部を把持していないことを検出したとき、前記車輪部の電動駆動を停止または制動を掛けるように前記車輪駆動機構部を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の手動推進車両。
【請求項５】
前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて、前記使用者の歩行中に前記把持部に対して地面方向に加えられる圧力が前記把持部の延伸方向に連続して分布していることを検出したとき、前記手動推進車両の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように前記車輪駆動機構部を制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の手動推進車両。
【請求項６】
前記使用者に報知を行う報知部をさらに有し、
前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて、前記使用者の歩行中に前記把持部に対して地面方向に加えられる圧力の時間平均値が所定範囲外であることを検出したとき、前記把持部の高さ調整を推奨する旨の報知を行うように前記報知部を制御する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の手動推進車両。
【請求項７】
前記把持センサは、複数の圧力センサがマトリクス配置されたシート状部材であり、前記把持部に巻き付けて使用されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の手動推進車両。
【請求項８】
前記車輪部に含まれる駆動輪の接地状態を検知する接地センサをさらに有し、
前記制御部は、前記接地センサの出力に応じて前記駆動輪が接地していないことを検出したとき、前記車輪部の電動駆動を停止または制動を掛けるように前記車輪駆動機構部を制御することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の手動推進車両。
【請求項９】
前記車輪部に含まれる従動輪の接地状態を検知する接地センサをさらに有し、
前記制御部は、前記接地センサの出力に応じて前記従動輪が接地していないことを検出したとき、前記手動推進車両の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように前記車輪駆動機構部を制御することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の手動推進車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手動推進車両（歩行補助車、ベビーカー、台車、車椅子など）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の手動推進車両は、把持部左右に加わる外力の差に応じて任意に方向転換ができるように構成されている。また、近年では、センサやアクチュエータといったロボット技術を応用した外出移動支援機器の開発も進んでおり、手動推進車両（特に、高齢者や歩行に不安を抱える人の外出をサポートするための歩行補助車）にも人力補助機能（いわゆる電動アシスト機能）を搭載することが検討されている。
【０００３】
なお、本発明に関連する従来技術の一例として、特許文献１には、外力に応じて走行する移動体の車体が回転する際の角速度に応じて移動体の旋回補助を行う制御装置が開示されている。また、特許文献２には、人間が接触する部分に力覚センサ等を搭載し、その情報から人間の意図や状態を推定して各車輪のブレーキ力を調整することにより、適切に人間の支援を行うことが可能なパッシブ型移動台車が開示されている。また、特許文献３には、把持部への入力を検出する入力値検出手段（六軸力センサ）を備え、その検出値に応じた目標速度で基体が移動するように移動用アクチュエータの駆動制御を行う可動式椅子が開示されている。
【０００４】
また、特許文献４には、前進時、後退時、及び、旋回時の移動抵抗を任意に設定でき、移動状態に応じて自動で移動特性を切り換えることが可能な歩行補助装置が開示されている。また、特許文献５には、使用者と移動体の相対位置を検知して使用者の身体状態と運動状態を判定し、その結果に応じて使用者の意思に近い移動制御を行う移動台車が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−６６７８３号公報
【特許文献２】特許第４４１４１５号明細書
【特許文献３】特開２０１２−９０９１４号公報
【特許文献４】特許第２８９８９６９号明細書
【特許文献５】特許第４６６５１７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、人力補助機能を備えた手動推進車両の実用化に際しては、使用者の意図や歩行姿勢を検出するためのセンシング手法、ないし、その検出結果を人力補助動作に反映させるための電動アシスト手法が必ずしも確立されておらず、手動推進車両の安全性や利便性を高める上で更なる検討の余地があった。
【０００７】
なお、特許文献１の従来技術では、方向転換の意図を支持軸（一軸）の回転として捉える必要があるので、適用対象となる車体の構造に制約があった。また、特許文献２の従来技術では、使用者の意図を検出するための力覚センサについて具体的な構成が何ら開示されていなかった。また、特許文献３の従来技術では、把持部への入力を検出する入力値検出手段として、互いに直交する三軸の方向に付与される力と各軸回りのモーメントをそれぞれ検出する六軸力センサが用いられており、コストが高いという課題があった。
【０００８】
また、特許文献４及び５の従来技術では、いずれも使用者から移動体の鉛直方向に加えられる作用力が考慮されておらず、手動推進車両への適用に際しては、その安全性を高める上で更なる検討の余地があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、簡易な構成で使用者の意図や歩行姿勢に応じた人力補助を行うことのできる手動推進車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る手動推進車両は、車体部と、使用者が歩行時に把持するための把持部と、前記使用者の歩行に合わせて前記車体部を移動させるための車輪部と、前記車輪部を電動駆動する車輪駆動機構部と、前記把持部に加わる圧力の分布を監視する把持センサと、前記把持センサの出力に応じて前記車輪駆動機構部のパラメータを設定する制御部と、を有する構成（第１の構成）とされている。このような構成とすることにより、把持部に加わる圧力の分布を監視するという簡易な構成で、使用者の意図や歩行姿勢に応じた人力補助を行うことが可能となる。
【００１１】
なお、上記第１の構成から成る手動推進車両において、前記車輪部は、独立に駆動制御される左右駆動輪を含み、前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて方向転換目標値を決定する処理部と、前記方向転換目標値に応じて前記左右駆動輪の回転方向及び回転速度を制御する車輪駆動制御部とを含む構成（第２の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、使用者の意図に応じて方向転換を支援することが可能となる。
【００１２】
また、上記第２の構成から成る手動推進車両において、前記処理部は、前記把持センサの出力に応じて前記把持部が両手で操作されているか片手で操作されているかを判定し、両手で操作されていると判定したときには、左手で加えられる圧力の分布と右手で加えられる圧力の分布との比較結果に応じて前記方向転換目標値を決定する一方、片手で操作されていると判定したときには、片手で圧力が加えられる領域を第１サブ領域と第２サブ領域に分割した上で前記第１サブ領域に加えられる圧力の分布と前記第２サブ領域に加えられる圧力の分布との比較結果に応じて前記方向転換目標値を決定する構成（第３の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、把持部が両手で操作されているか片手で操作されているかに依ることなく、使用者の意図に応じて方向転換を支援することが可能となる。
【００１３】
また、上記第１〜第３いずれかの構成から成る手動推進車両において、前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて、前記使用者が前記把持部を把持していないことを検出したとき、前記車輪部の電動駆動を停止または制動を掛けるように前記車輪駆動機構部を制御する構成（第４の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、歩行中に使用者が把持部から手を離してしまった場合には、手動推進車両が速やかに停止するので、特に下り坂を歩行する際の安全性を高めることが可能となる。
【００１４】
また、上記第１〜第４いずれかの構成から成る手動推進車両において、前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて、前記使用者の歩行中に前記把持部に対して地面方向に加えられる圧力が前記把持部の延伸方向に連続して分布していることを検出したとき、前記手動推進車両の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように前記車輪駆動機構部を制御する構成（第５の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、もたれ掛かり歩行時における転倒等の危険性を低減することが可能となる。
【００１５】
また、上記第１〜第５いずれかの構成から成る手動推進車両は、前記使用者に報知を行う報知部をさらに有し、前記制御部は、前記把持センサの出力に応じて、前記使用者の歩行中に前記把持部に対して地面方向に加えられる圧力の時間平均値が所定範囲外であることを検出したとき、前記把持部の高さ調整を推奨する旨の報知を行うように前記報知部を制御する構成（第６の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、把持部の高さが不適切であることを使用者に気付かせて高さ調整を促すことができるので、歩行時における安全性の向上や負担の軽減を実現することが可能となる。
【００１６】
また、上記第１〜第６いずれかの構成から成る手動推進車両において、前記把持センサは、複数の圧力センサがマトリクス配置されたシート状部材であり、前記把持部に巻き付けて使用される構成（第７の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、簡易な構成で把持部に加わる圧力の分布を監視することが可能となる。
【００１７】
また、上記第１〜第７いずれかの構成から成る手動推進車両は、前記車輪部に含まれる駆動輪の接地状態を検知する接地センサをさらに有し、前記制御部は、前記接地センサの出力に応じて前記駆動輪が接地していないことを検出したとき、前記車輪部の電動駆動を停止または制動を掛けるように前記車輪駆動機構部を制御する構成（第８の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、駆動輪の非接地時における安全性を高めることが可能となる。
【００１８】
また、上記第１〜第７いずれかの構成から成る手動推進車両は、前記車輪部に含まれる従動輪の接地状態を検知する接地センサをさらに有し、前記制御部は、前記接地センサの出力に応じて前記従動輪が接地していないことを検出したとき、前記手動推進車両の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように、前記車輪駆動機構部を制御する構成（第９の構成）にするとよい。このような構成とすることにより、従動輪の非接地時における安全性を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡易な構成で使用者の意図や歩行姿勢に応じた人力補助を行うことのできる手動推進車両を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】歩行補助車の第１実施形態を示す外観図
【図２】歩行補助車の第１実施形態を示す機能ブロック図
【図３】車輪部及び車輪駆動機構部の一構成例を示す模式図
【図４】車輪駆動機構部の一構成例を示す機能ブロック図
【図５】把持センサの一構成例を示す斜視図
【図６】把持センサの一構成例を示す平面展開図
【図７】手動推進時（前進時、後退時、制動時）の圧力分布図
【図８】両手操作時における方向転換補助機能の説明図
【図９】片手操作時における方向転換補助機能の説明図
【図１０】歩行補助車の第２実施形態を示す外観図
【図１１】車輪部及び車輪駆動機構部の一構成例を示す模式図
【図１２】車輪駆動機構部の一構成例を示す機能ブロック図
【図１３】歩行姿勢と圧力分布との相関説明図
【図１４】把持部高さと圧力分布との相関説明図
【図１５】歩行補助車の第３実施形態を示す機能ブロック図
【図１６】把持部として取り得る形状の一覧図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１実施形態＞
図１及び図２は、それぞれ、歩行補助車１の第１実施形態を示す外観図及び機能ブロック図である。なお、図１の下段には、紙面の左側から順に、歩行補助車１の前面図（正面図）、左側面図、及び、後面図（背面図）が模式的に描写されており、図１の中段中央部には、歩行補助車１の上面図が模式的に描写されている。また、図１の上段には、ハンドル部分の拡大図が模式的に描写されている。
【００２２】
歩行補助車１は、使用者（主に足腰の衰えた高齢者）の歩行を補助すると共に、荷物運搬用のカゴや休憩用の椅子としても利用される手動推進車両（いわゆるシルバーカー）であり、車体部１０と、把持部２０と、車輪部３０と、着座部４０と、背もたれ部５０と、ユーザインタフェイス部６０と、センサ部７０と、制御部８０と、電動機構部９０と、電源部１００と、を有する。
【００２３】
車体部１０は、歩行補助車１のシャーシ（枠組み）であり、先に挙げた構成要素２０〜１００が取り付けられている。また、車体部１０の内側（着座部４０の下方）には、荷物室１１としての空間が設けられている。なお、車体部１０を形成するフレームの素材としては、ステンレス鋼やアルミニウム合金などを用いることができる。
【００２４】
把持部２０は、使用者が歩行時に把持するための部材であり、支持部２１を介して車体部１０と連結されている。使用者は、把持部２０を両手または片手で握って人力を加えることにより、歩行補助車１を前進、後退、制動、及び、方向転換させることができる。なお、把持部２０には、滑り止めのグリップ２２（左手グリップ２２Ｌ及び右手グリップ２２Ｒ）を設けることが望ましい。また、把持部２０ないし支持部２１には、高さ調節機構を設けてもよい。
【００２５】
車輪部３０は、使用者の歩行に合わせて回転することにより、車体部１０を地面に沿って移動させるための輪状部材である。図３は、車輪部３０及び車輪駆動機構部９１の一構成例を示す模式図である。図３で示したように、車輪部３０は、人力（または補助動力）によって車軸中心で回転される駆動輪３１（左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒ）と、方向転換用の従動輪３２（左右従動輪３２Ｌ及び３２Ｒ）を備えた四輪構造とされている。なお、左右駆動輪３２Ｌ及び３２Ｒは、各々に対応した車輪駆動機構部９１Ｌ及び９１Ｒによって、その回転方向や回転速度が独立に駆動制御される。
【００２６】
着座部４０は、使用者が着座時に腰を下ろすための板状部材である。また、着座部４０は、荷物室１１の上部蓋としての機能も兼ね備えており、荷物室１１の上面開口部を開閉可能に取り付けられている。
【００２７】
背もたれ部５０は、使用者が着座時に背を預けるための板状部材である。なお、背もたれ部５０は、支持部２１に取り付けてもよいし、車体部１０と一体的に設けてもよい。
【００２８】
ユーザインタフェイス部６０は、使用者と制御部８０との間で情報のやり取りを行うための手段であり、手動操作部６１と報知部６２を含む。手動操作部６１は、使用者の手動操作を受け付ける手段であり、例えば電動アシスト機能のオン／オフ切替ボタンを含む。報知部６２は、使用者に種々の情報を報知する手段である。報知部６２としては、図示したスピーカのほか、発光ダイオードや液晶表示パネルなどを用いることが可能である。なお、ユーザインタフェイス部６０は、使用者が操作しやすい位置（例えば、使用者の目線の高さに近い把持部２０）に設けることが望ましい。
【００２９】
センサ部７０は、歩行補助車１の周囲状況や使用状況、ないしは、使用者の歩行姿勢を監視する手段であり、第１実施形態では、把持センサ７１を含む。把持センサ７１は、把持部２０に加わる圧力の分布を監視する手段であり、左手グリップ２２Ｌに設けられた左手把持センサ７１Ｌと、右手グリップ２２Ｒに設けられた右手把持センサ７１Ｒを含む。把持センサ７１の構造については後述する。
【００３０】
制御部８０は、ユーザインタフェイス部６０、センサ部７０、及び、電動機構部９０を統括的に制御する論理回路（マイコンなど）である。特に、制御部８０は、把持センサ７１の出力に応じて車輪駆動機構部９１の各種パラメータ（モータの回転方向、回転速度、及び、回転トルクの各目標値など）を設定することにより、使用者の意図や歩行姿勢に応じた人力補助を実現するための機能ブロックとして、処理部８１と車輪駆動制御部８２を含む。処理部８１は、把持センサ７１の出力に応じて方向転換目標値を決定する。車輪駆動制御部８２は、方向転換目標値に応じて左右駆動輪３２Ｌ及び３２Ｒの回転方向と回転速度を制御する。なお、制御部８０の諸機能については後ほど具体例を挙げて説明する。
【００３１】
電動機構部９０は、制御部８０からの指示に応じて歩行補助車１の各部を電動で駆動する手段であり、第１実施形態では、制御部８０からの指示に応じて車輪部３０を電動駆動する車輪駆動機構部９１を含む。特に、第１実施形態では、左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒを各々独立に制御すべく、左右の車輪駆動機構部９１Ｌ及び９１Ｒが個別に設けられている（先出の図３を参照）。
【００３２】
電源部１００は、ユーザインタフェイス部６０、センサ部７０、制御部８０、及び、電動機構部９０に電力供給を行う手段である。なお、電源部１００としては、車体部１０に着脱可能な二次電池（リチウムイオン電池やニッケル水素電池など）を用いればよい。
【００３３】
図４は、車輪駆動機構部９１Ｌ及び９１Ｒの一構成例を示す機能ブロック図である。車輪駆動機構部９１Ｌ及び９１Ｒは、それぞれ、モータ９１１Ｌ及び９１１Ｒと、モータドライバ９１２Ｌ及び９１２Ｒと、電流センサ９１３Ｌ及び９１３Ｒと、回転角センサ９１４Ｌ及び９１４Ｒと、を含む。
【００３４】
モータ９１１Ｌ及び９１１Ｒは、それぞれ、左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒを独立に回転駆動させる。モータドライバ９１２Ｌ及び９１２Ｒは、それぞれ、制御部８０からの制御信号に応じてモータ９１１Ｌ及び９１１Ｒの駆動電流を生成するインバータ回路である。電流センサ９１３Ｌ及び９１３Ｒは、それぞれ、モータ９１１Ｌ及び９１１Ｒに流れる駆動電流を検出する。回転角センサ９１４Ｌ及び９１４Ｒは、それぞれ、モータ９１１Ｌ及び９１１Ｒの回転角を検出する。車輪駆動制御部８２は、電流センサ９１３Ｌ及び９１３Ｒと回転角センサ９１４Ｌ及び９１４Ｒの各出力に応じて、モータ９１１Ｌ及び９１１Ｒの回転方向や回転速度を目標値と一致させるように、モータドライバ９１２Ｌ及び９１２Ｒのフィードバック制御を行う。
【００３５】
図５及び図６は、それぞれ、把持センサ７１の一構成例を示す斜視図及び平面展開図であり、符号Ａ〜Ｄは、両図に示された把持センサ７１の四隅を対応付けるものである。把持センサ７１は、複数の圧力センサＰＳがマトリクス配置されたシート状の部材であり、把持部２０に巻き付けて使用される。複数の圧力センサＰＳは、各々に加わる圧力の大きさに応じて信号レベル（例えば電圧値）が変動する電気信号を出力する。従って、使用者が把持部２０を握っている状態では、その把持状態に応じた圧力の分布が把持センサ７１（両手操作時には左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒの双方、片手操作時には左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒのいずれか一方、以下も同様）で検出されることになる。
【００３６】
なお、本構成例では、左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒが物理的に分離されているが、把持センサ７１の構造はこれに限定されるものではなく、左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒを互いに分離することなく一体的に形成しても良いし、逆に左手把持センサ７１Ｌ及び右手把持センサ７１Ｒのそれぞれをさらに分割しても良い。
【００３７】
図７は、手動推進時（前進時、後退時、及び、制動時）の圧力分布図であり、圧力が強い部分ほど黒色が濃くなるように表現されている。例えば、使用者が把持部２０を押して歩行補助車１を前進させている場合には、一般的に把持部２０を握る掌の母指球や小指球（手首に近い肉厚部分）が把持センサ７１に強く当接することから、把持センサ７１の手前側（使用者から見て近いＢＣ端側）により大きな圧力が加わっている状態、言い換えれば、歩行補助車１の進行方向（ｘ軸方向）において正の作用力（前進方向に押し出す力）が勝っている状態となる。このような圧力の分布状態が検出されたとき、制御部８０は、軽快かつ安全に歩行補助車１を前進することができるように、車輪駆動機構部９１の各種パラメータを設定する。
【００３８】
一方、使用者が把持部２０を引いて歩行補助車１を後退させている場合には、一般的に把持部２０を握る四指（人差し指、中指、薬指、小指）の腹が把持センサ７１に強く当接することから、把持センサ７１の奥側（使用者から見て遠いＡＤ端側）により大きな圧力が加わっている状態、言い換えれば、歩行補助車１の進行方向（ｘ軸方向）において負の作用力（後退方向に引き込む力）が勝っている状態となる。このような圧力の分布状態が検出されたとき、制御部８０は、軽快かつ安全に歩行補助車１を後退することができるように、車輪駆動機構部９１の各種パラメータを設定する。
【００３９】
また、使用者が把持部２０を握り締めて歩行補助車１を制動している場合には、一般的に把持部２０を握る掌の全面が把持センサ７１に強く当接することから、把持センサ７１の全面に大きな圧力が加わっている状態、言い換えれば、歩行補助車１の進行方向（ｘ軸方向）において正負双方の作用力が所定の閾値を超えており、かつ、両者の差分値が所定の範囲内に収まっている状態となる。このような圧力の分布状態が検出されたとき、制御部８０は、軽快かつ安全に歩行補助車１を制動することができるように、車輪駆動機構部９１の各種パラメータを設定する。
【００４０】
一方、制御部８０は、左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒのいずれにも所定の閾値を超える圧力が加えられていないときには、使用者が把持部２０を把持していないと判定し、車輪部３０の電動駆動を停止または制動を掛けるように、車輪駆動機構部９１を制御する。従って、例えば、下り坂の歩行中に使用者が把持部２０から手を離してしまったとしても、歩行補助車１は自動的に減速ないし停止されるので、歩行補助車１が制動不能のままで下り坂を滑り落ちていくことはない。
【００４１】
また、制御部８０は、左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒの両方に所定の閾値を超える圧力が加えられているときに、使用者が把持部２０を両手で把持していると判定し、左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒの一方にのみ所定の閾値を超える圧力が加えられているときに、使用者が把持部２０を片手で把持していると判定する。そして、制御部８０は、この判定結果に応じて適切な方向転換補助制御を行う。例えば、駆動輪３１が対向二輪型である場合には、左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒの回転方向や回転速度を独立に制御することによって、歩行補助車１の方向転換を支援することが可能である。以下、具体例を挙げて詳細に説明する。
【００４２】
図８は、両手操作時における方向転換補助機能の説明図である。把持センサ７１の出力を監視する処理部８１は、使用者が把持部２０を両手で操作していると判定したときに、左手で加えられる圧力の分布と右手で加えられる圧力の分布との比較結果に応じて、方向転換目標値を決定する。
【００４３】
例えば、歩行補助車１を両手で左旋回させる場合、使用者は、左手と比べて右手でより強く把持部２０を前方に押し出すようにして、若しくは、右手で把持部２０を前方に押し出しながら左手で把持部２０を手前に引き込むようにして、歩行補助車１に左向きの旋回力を与える。逆に、歩行補助車１を両手で右旋回させる場合、使用者は、右手と比べて左手でより強く把持部２０を前方に押し出すようにして、若しくは、左手で把持部２０を前方に押し出しながら右手で把持部２０を手前に引き込むようにして、歩行補助車１に右向きの旋回力を与える。従って、左手で把持部２０に加えられる作用力をＦｘＬとし、右手で把持部２０に加えられる作用力をＦｘＲとした場合、左旋回時にはＦｘＬ＜ＦｘＲとなり、右旋回時にはＦｘＬ＞ＦｘＲとなる。
【００４４】
処理部８１は、左右作用力の差分値（ＦｘＬ−ＦｘＲ）に応じた方向転換目標値を設定する。例えば、左駆動輪３１Ｌの駆動力をＤＬとして、右駆動輪３１Ｒの駆動力をＤＲとした場合、処理部８１は、左旋回時（ＦｘＬ＜ＦｘＲ）にはＤＬ＜ＤＲとする一方、右旋回時（ＦｘＬ＞ＦｘＲ）にはＤＬ＞ＤＲとするように、モータ９１１Ｌ及び９１１Ｒの回転方向と回転速度の各目標値を個別に決定する。その結果、左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒは、歩行補助車１の左旋回ないし右旋回を補助するように独立して駆動制御される。
【００４５】
なお、使用者が歩行補助車１を直進させる意図を持っていても、使用者の歩行状態や路面状態に応じて、左右双方の作用力ＦｘＬ及びＦｘＲには少なからず差違が生じる。そのため、把持センサ７１の出力に応じた方向転換補助制御は、上記差分値の絶対値｜ＦｘＬ−ＦｘＲ｜が所定の閾値を超えているときにのみ実施することが望ましい。このような構成とすることにより、歩行補助車１の直進性を損なうことなく、適切に歩行補助車１の方向転換を支援することが可能となる。
【００４６】
図９は、片手操作時（本図の例では左手操作時）における方向転換補助機能の説明図である。把持センサ７１の出力を監視する処理部８１は、使用者が把持部２０を片手で操作していると判定したときに、片手で圧力が加えられる領域（左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒが分離して設けられている場合には、片手で握られている方の把持センサ）を第１サブ領域（左半分領域）と第２サブ領域（右半分領域）に分割した上で、第１サブ領域に加えられる圧力の分布と第２サブ領域に加えられる圧力の分布との比較結果に応じて、方向転換目標値を決定する。
【００４７】
例えば、歩行補助車１を左手で左旋回させる場合、使用者は、左手の母子球で把持部２０を前方に押し出しながら四指の腹で把持部２０を手前に引き込むようにして手首を左側に捻ることにより、歩行補助車１に左向きの旋回力を与える。逆に、歩行補助車１を左手で右旋回させる場合、使用者は、左手の小指球で把持部２０を前方に押し出しながら四指の腹で把持部２０を手前に引き込むようにして手首を右側に捻ることにより、歩行補助車１に右向きの旋回力を与える。従って、例えば、左手で把持部２０に加えられる作用力について、左手把持センサ７１Ｌの第１サブ領域７１Ｌ１に加えられる作用力をＦｘＬ１とし、第２サブ領域７１Ｌ２に加えられる作用力をＦｘＬ２とした場合、左旋回時にはＦｘＬ１＜ＦｘＬ２となり、右旋回時にはＦｘＬ１＞ＦｘＬ２となる。
【００４８】
処理部８１は、各サブ領域に加えられる作用力の差分値（ＦｘＬ１−ＦｘＬ２）に応じた方向転換目標値を設定する。例えば、左駆動輪３１Ｌの駆動力をＤＬとして、右駆動輪３１Ｒの駆動力をＤＲとした場合、処理部８１は、左旋回時（ＦｘＬ１＜ＦｘＬ２）にはＤＬ＜ＤＲとする一方、右旋回時（ＦｘＬ１＞ＦｘＬ２）にはＤＬ＞ＤＲとするように、モータ９１１Ｌ及び９１１Ｒの回転方向と回転速度の各目標値を個別に決定する。その結果、左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒは、歩行補助車１の左旋回ないし右旋回を補助するように独立して駆動制御される。
【００４９】
なお、使用者が歩行補助車１を直進させる意図を持っていても、使用者の歩行状態や路面状態に応じて、各サブ領域に加えられる作用力ＦｘＬ１及びＦｘＬ２には少なからず差違が生じる。そのため、把持センサ７１の出力に応じた方向転換補助制御は、上記差分値の絶対値｜ＦｘＬ１−ＦｘＬ２｜が所定の閾値を超えているときにのみ実施することが望ましい。このような構成とすることにより、歩行補助車１の直進性を損なうことなく、適切に歩行補助車１の方向転換を支援することが可能となる。
【００５０】
上記したように、第１実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１は、車体部１０と、使用者が歩行時に把持するための把持部２０と、使用者の歩行に合わせて車体部１０を移動させるための車輪部３０と、車輪部３０を電動駆動する車輪駆動機構部９１と、把持部２０に加わる圧力の分布を監視する把持センサ７１と、把持センサ７１の出力に応じて車輪駆動機構部９１のパラメータを設定する制御部８０と、を有する。このような構成とすることにより、把持部２０に加わる圧力の分布を監視するという簡易な構成で、使用者の意図や歩行姿勢に応じた人力補助を行うことが可能となる。
【００５１】
なお、第１実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１において、車輪部３０は、独立に駆動制御される左右駆動輪３２Ｌ及び３２Ｒを含み、制御部８０は、把持センサ７１の出力に応じて方向転換目標値を決定する処理部８１と、方向転換目標値に応じて左右駆動輪３２Ｌ及び３２Ｒの回転方向と回転速度を制御する車輪駆動制御部８２を含む。このような構成とすることにより、使用者の意図に応じて方向転換を支援することが可能となる。
【００５２】
また、第１実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１において、処理部８１は、把持センサ７１の出力に応じて把持部２０が両手で操作されているか片手で操作されているかを判定し、両手で操作されていると判定したときには、左手で加えられる圧力の分布と右手で加えられる圧力の分布との比較結果に応じて方向転換目標値を決定する一方、片手で操作されていると判定したときには、片手で圧力が加えられる領域を第１サブ領域と第２サブ領域に分割した上で第１サブ領域に加えられる圧力の分布と第２サブ領域に加えられる圧力の分布との比較結果に応じて方向転換目標値を決定する。このような構成とすることにより、把持部２０が両手で操作されているか片手で操作されているかに依ることなく使用者の意図に応じて方向転換を支援することが可能となる。
【００５３】
また、第１実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１において、制御部８０は、把持センサ７１の出力に応じて、使用者が把持部２０を把持していないことを検出したとき、車輪部３０の電動駆動を停止または制動を掛けるように車輪駆動機構部９１を制御する。このような構成とすることにより、歩行中に使用者が把持部２０から手を離してしまった場合には、歩行補助車（手動推進車両）１が速やかに停止するので、特に下り坂を歩行する際の安全性を高めることが可能となる。
【００５４】
また、第１実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１において、把持センサ７１は、複数の圧力センサＰＳがマトリクス配置されたシート状部材であり、把持部２０に巻き付けて使用される。このような構成とすることにより、簡易な構成で把持部２０に加わる圧力の分布を監視することが可能となる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
図１０は、歩行補助車１の第２実施形態を示す外観図である。第２実施形態は、先出の第１実施形態と基本的に同一の構成であり、使用者のもたれ掛かり歩行状態を検出するための構成要素として、把持部２０全体に把持センサ７１が設けられている点に特徴を有する。そこで、第１実施形態と同様の構成要素については、図１と同一符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第２実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
【００５６】
把持センサ７１は、使用者が両手で把持する部分だけでなく、把持部２０全体をカバーするように設けられている。すなわち、把持センサ７１は、左手把持センサ７１Ｌと右手把持センサ７１Ｒを左右に分離した構成ではなく、双方を一体的に設けた構成とされている。また、このような構成変更に伴い、滑り止めのグリップ２２は、把持部２０全体をカバーする形状に変更されており、ユーザインタフェイス部６０は、把持センサ７１と干渉しない位置（例えば把持部２０の左右端部）にその位置が変更されている。
【００５７】
図１１は、車輪部３０及び車輪駆動機構部９１の一構成例を示す模式図であり、図１２は、車輪駆動機構部９１の一構成例を示す機能ブロック図である。第２実施形態の歩行補助車１において、先の第１実施形態で説明した方向転換補助機能を実装しない場合には、左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒを独立に駆動制御する必要がないので、左右駆動輪３１Ｌ及び３１Ｒに対して車輪駆動機構部９１を一元化することができる。
【００５８】
図１３は、使用者の歩行姿勢と把持センサ７１で検出される圧力分布との相関説明図である。健常者が使用する手動推進車両であれば、ある程度の操作技能と運動能力を前提とした電動アシスト制御が許容される。一方、高齢者や歩行に不安を抱える人の外出をサポートするための歩行補助車１においては、使用者の歩行姿勢に応じてきめ細かい電動アシスト制御が要求される。例えば、適正な姿勢での歩行時と不適正な姿勢での歩行時（もたれ掛かり歩行時）とでは、異なる電動アシスト制御が求められる。
【００５９】
紙面左側で示したように、使用者が適正な姿勢で把持部２０を両手で押しながら歩行補助車１を前進させている場合、把持センサ７１で検出される圧力の分布状態は、使用者が両手で把持している領域に圧力が集中しており、かつ、歩行補助車１の進行方向（ｘ軸方向）において正の作用力（前進方向に押し出す力）が勝っている状態となる。このような圧力の分布状態が検出されたとき、制御部８０は、軽快かつ安全に歩行補助車１を前進することができるように、車輪駆動機構部９１の各種パラメータを設定する。例えば、制御部８０は、歩行補助車１の進行方向（ｘ軸方向）における正の作用力に応じて、歩行補助車１の速度や加速度、ないしは、駆動トルクの各目標値を適宜設定することにより、使用者の負担を軽減するための電動アシストを行う。
【００６０】
一方、紙面右側で示したように、使用者が把持部２０にもたれ掛かりながら歩行補助車１を前進させている場合には、把持センサ７１で検出される圧力の分布状態は、使用者の前腕から把持部２０の上面に対して地面方向（ｚ軸方向）に加えられる圧力（荷重）が把持部２０の延伸方向（ｙ軸方向）に広く連続的に分布している状態となる。このような圧力の分布状態が検出されたとき、制御部８０は、安全かつ円滑に歩行補助車１を制動することができるように、車輪駆動機構部９１の各種パラメータを設定する。例えば、制御部８０は、歩行補助車（手動推進車両）１の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように車輪駆動機構部９１を制御する。
【００６１】
このように、把持センサ７１で検出される圧力の分布状態（特にこれまで考慮されていなかった地面方向（ｚ軸方向）の圧力分布状態）から使用者の歩行姿勢を推定する構成であれば、使用者の両足や上半身の位置を検出せずに済むので、多数のセンサを設ける必要がなくなる。
【００６２】
図１４は、把持部２０の高さと把持センサ７１で検出される圧力分布との相関説明図である。紙面中央で示したように、把持部２０の高さが適切である場合には、使用者から把持部２０に加えられる力が進行方向（ｘ軸方向）と地面方向（ｚ軸方向）の双方に程良く分配される。このとき、地面方向（ｚ軸方向）に加えられる圧力の時間平均値は、所定範囲内に収まった状態となる。
【００６３】
一方、紙面右側で示したように、把持部２０の高さが低い場合には、使用者から把持部２０に加えられる力が進行方向（ｘ軸方向）よりも地面方向（ｚ軸方向）に大きく分配される。このとき、地面方向（ｚ軸方向）に加えられる圧力の時間平均値は、所定の上限値を上回った状態（所定範囲を外れた状態）となる。
【００６４】
また、紙面左側で示したように、把持部２０の高さが高い場合には、使用者から把持部２０に加えられる力が地面方向（ｚ軸方向）よりも進行方向（ｘ軸方向）に大きく分配される。このとき、地面方向（ｚ軸方向）に加えられる圧力の時間平均値は、所定の下限値を下回った状態（所定範囲を外れた状態）となる。
【００６５】
把持部２０の高さが不適切なままで歩行を続けると、使用者への負担が大きくなり、思わぬ怪我や事故の原因となり得る。そこで、制御部８０は、把持センサ７１の出力に応じて、使用者の歩行中に把持部２０に対して地面方向に加えられる圧力の時間平均値が所定範囲外であることを検出したとき、把持部２０の高さ調整を推奨する旨の報知を行うように報知部６２を制御する。なお、使用者への報知方法については、ブザーやスピーカを用いて警告音や音声案内を出力しても良いし、或いは、発光ダイオードなどを用いてランプ表示を行ったり、液晶ディスプレイなどを用いてメッセージ表示を行ったりしても良い。
【００６６】
上記したように、第２実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１において、制御部８０は、把持センサ７１の出力に応じて、使用者の歩行中に把持部２０に対して地面方向に加えられる圧力が把持部２０の延伸方向に連続して分布していることを検出したとき、歩行補助車（手動推進車両）１の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように車輪駆動機構部９１を制御する。このような構成とすることにより、もたれ掛かり歩行時における転倒等の危険性を低減することが可能となる。
【００６７】
また、第２実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１は、使用者に報知を行う報知部６２をさらに有し、制御部８０は、把持センサ７１の出力に応じて、使用者の歩行中に把持部２０に対して地面方向に加えられる圧力の時間平均値が所定範囲外であることを検出したとき、把持部２０の高さ調整を推奨する旨の報知を行うように報知部６２を制御する。このような構成とすることにより、把持部２０の高さが不適切であることを使用者に気付かせて高さ調整を促すことができるので、歩行時における安全性の向上や負担の軽減を実現することが可能となる。
【００６８】
＜第３実施形態＞
図１５は、歩行補助車１の第３実施形態を示す機能ブロック図である。第３実施形態は先の第１実施形態と基本的に同一の構成であり、車輪部３０の接地状態に応じた安全機能を実現するための構成要素として、接地センサ７２が追加されている点に特徴を有する。そこで、第１実施形態と同様の構成要素については、図２と同一符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第３実施形態の特徴部分について重点的な説明を行う。
【００６９】
接地センサ７２は、従動輪３１と駆動輪３２の接地状態を各々検知する。接地センサ７２としては、車体部１０と車輪部３０との間に設けられたサスペンション型の荷重センサを用いることができる。なお、駆動輪３２の接地状態については、荷重センサを別途設けるのではなく、先出の電流センサ９１３の出力から推測することも可能である。例えば、モータ９１１に流れる駆動電流が急峻に低下して所定の閾値を下回ったとき、駆動輪３２が非接地状態になったと判定することができる。
【００７０】
制御部８０は、接地センサ７２の出力に応じて、駆動輪３２が接地していないことを検出したときに、車輪部３０の電動駆動を停止または制動を掛けるように車輪駆動機構部９１の各種パラメータを設定する。また、制御部８０は、接地センサ７２の出力に応じて、従動輪３１が接地していないこと検出したときに、歩行補助車（手動推進車両）１の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように車輪駆動機構部９１の各種パラメータを設定する。
【００７１】
上記したように、第３実施形態の歩行補助車（手動推進車両）１は、車輪部３０に含まれる駆動輪３１と従動輪３２の接地状態を各々検知する接地センサ７２をさらに有し、制御部８０は、接地センサ７２の出力に応じて、駆動輪３１が接地していないことを検出したときに車輪部３０の電動駆動を停止または制動を掛けるように車輪駆動機構部９１を制御し、従動輪３２が接地していないことを検出したときに歩行補助車（手動推進車両）１の速度及び加速度の目標値を定常時よりも引き下げるように車輪駆動機構部９１を制御する。このような構成とすることにより、駆動輪３１及び従動輪３２の非接地時における安全性を高めることが可能となる。
【００７２】
＜その他の変形例＞
なお、上記の実施形態では、歩行補助車を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、その他の手動推進車両（ベビーカー、台車、車椅子など）にも広く適用することが可能である。
【００７３】
また、上記の実施形態では、ストレート型（Ｔ字型）の把持部を例に挙げたが、使用者の意図や歩行姿勢に応じて把持部に加わる圧力分布の変化を検出することができる限り、他の形状（Ｕ字型やドロップ型など）を採用しても構わない（図１６を参照）。
【００７４】
このように、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全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り、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、手動推進車両の安全性向上や利便性向上のために利用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１    歩行補助車（手動推進車両）
１０    車体部
１１    荷物室
２０    把持部
２１    支持部
２２（２２Ｌ、２２Ｒ）    グリップ（左右）
３０    車輪部
３１（３１Ｌ、３１Ｒ）    駆動輪（左右）
３２（３２Ｌ、３２Ｒ）    従動輪（左右）
４０    着座部（兼荷物室上部蓋）
５０    背もたれ部
６０    ユーザインタフェイス部
６１    手動操作部
６２    報知部（スピーカ）
７０    センサ部
７１（７１Ｌ、７１Ｒ）    把持センサ（左右）
７２    接地センサ
８０    制御部
８１    処理部
８２    車輪駆動制御部
９０    電動機構部
９１（９１Ｌ、９１Ｒ）    車輪駆動機構部（左右）
９１１（９１１Ｌ、９１１Ｒ）    モータ（左右）
９１２（９１２Ｌ、９１２Ｒ）    モータドライバ（左右）
９１３（９１３Ｌ、９１３Ｒ）    電流センサ（左右）
９１４（９１４Ｌ、９１４Ｒ）    回転角センサ（左右）
１００    電源部
ＰＳ    圧力センサ
【図１】
2014227065.tif 000003
【図２】
2014227065.tif 000004
【図３】
2014227065.tif 000005
【図４】
2014227065.tif 000006
【図５】
2014227065.tif 000007
【図１０】
2014227065.tif 000008
【図１１】
2014227065.tif 000009
【図１２】
2014227065.tif 000010
【図１５】
2014227065.tif 000011
【図１６】
2014227065.tif 000012
【図６】
2014227065.tif 000013
【図７】
2014227065.tif 000014
【図８】
2014227065.tif 000015
【図９】
2014227065.tif 000016
【図１３】
2014227065.tif 000017
【図１４】
2014227065.tif 000018