(57)【要約】  制御部は、シートの左右方向において路面が傾斜するときには、アシスト値を補正して傾斜アシスト値を求め、傾斜アシスト値に対応する右側補助動力および左側補助動力を与えることで車体を直進走行させる片流れ防止動作を実行し、片流れ防止動作において使用者が右側ハンドリムおよび左側ハンドリムの少なくとも一方を操作する、ハンドリム操作に応じて傾斜アシスト値を補正して右側補助動力および左側補助動力を調整する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者が着座するシートを有する車体と、
前記シートの右方向で前記使用者による右側ハンドリムの操作により回転する右側車輪に対して右側補助動力を与える右側駆動部と、
前記シートの左方向で前記使用者による左側ハンドリムの操作により回転する左側車輪に対して左側補助動力を与える左側駆動部と、
前記右側車輪および前記左側車輪に対するアシスト値を計算して前記右側補助動力および前記左側補助動力を決定する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記シートの左右方向において路面が傾斜するときには、前記アシスト値を補正して傾斜アシスト値を求め、前記傾斜アシスト値に対応する前記右側補助動力および前記左側補助動力を与えることで前記車体を直進走行させる片流れ防止動作を実行し、
前記片流れ防止動作において前記使用者が前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムの少なくとも一方を操作する、ハンドリム操作に応じて前記傾斜アシスト値を補正して前記右側補助動力および前記左側補助動力を調整する
ことを特徴とする電動アシスト車椅子。
【請求項２】
請求項１に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、
前記ハンドリム操作により前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差と、前記車体のヨー角速度とに基づいて前記車体の旋回方向における外乱値を推定し、前記外乱値に基づいて前記アシスト値を補正して前記傾斜アシスト値を求め、
前記ハンドリム操作があるときに前記外乱値を小さくする電動アシスト車椅子。
【請求項３】
請求項２に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、前記ハンドリム操作の有無に応じて前記外乱値を補正する電動アシスト車椅子。
【請求項４】
請求項３に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、前記補正された外乱値に対し、前記ハンドリム操作により前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記車体のヨー角速度とに基づきローパスフィルタ処理に施す電動アシスト車椅子。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差との少なくとも一方を補正することで前記外乱値を補正する電動アシスト車椅子。
【請求項６】
請求項５に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差との少なくとも一方に、１よりも小さくかつゼロよりも大きい補正係数を掛けて補正する電動アシスト車椅子。
【請求項７】
請求項５に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、
前記右側ハンドリムに加えられるトルク、前記左側ハンドリムに加えられるトルク、前記右側補助動力および前記左側補助動力に基づいて１以下でかつゼロよりも大きい補正係数を算出し、
前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差との少なくとも一方に前記補正係数を掛けて補正する電動アシスト車椅子。
【請求項８】
請求項５に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差との少なくとも一方に対し、前記ハンドリム操作により前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記車体のヨー角速度とに基づきローパスフィルタ処理に施す電動アシスト車椅子。
【請求項９】
請求項１に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記制御部は、
旋回方向の車輪速度により前記アシスト値をフィードバック制御して前記傾斜アシスト値を求め、
前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差と、フィードバック制御されたアシスト値とのうちの少なくとも一つを補正する電動アシスト車椅子。
【請求項１０】
請求項９に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記車体のロール角を検出するロール角検出部を備え、
前記制御部は、
前記ロール角検出部で検出されたロール角に対応する傾斜面補正値に基づいて前記アシスト値をフィードフォワード制御して前記傾斜アシスト値を求め、
前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差と、フィードバック制御されたアシスト値と、前記傾斜面補正値とのうちの少なくとも一つを補正する電動アシスト車椅子。
【請求項１１】
請求項１に記載の電動アシスト車椅子であって、
前記車体のロール角を検出するロール角検出部を備え、
前記制御部は、
前記ロール角検出部で検出されたロール角に対応する傾斜面補正値に基づいて前記アシスト値をフィードフォワード制御して前記傾斜アシスト値を求め、
前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、前記右側補助動力および前記左側補助動力の差と、前記傾斜面補正値とのうちの少なくとも一つを補正する電動アシスト車椅子。
【請求項１２】
車体のシートに着座する使用者が前記シートの左右方向にそれぞれ設けられる右側ハンドリムおよび左側ハンドリムを操作するのに対応してアシスト値を計算し、前記アシスト値に応じた右側補助動力および左側補助動力をそれぞれ右側車輪および左側車輪に与えて前記車体の走行をアシストする電動アシスト車椅子の制御方法であって、
前記シートの左右方向において路面が傾斜するときに前記アシスト値を補正して傾斜アシスト値を求める工程と、
前記傾斜アシスト値に対応する前記右側補助動力および前記左側補助動力を与えることで前記車体を傾斜する路面上で直進走行させる片流れ防止動作を実行する工程と、
前記片流れ防止動作において前記使用者が前記右側ハンドリムおよび前記左側ハンドリムの少なくとも一方を操作する、ハンドリムの操作に応じて前記傾斜アシスト値を補正する工程と
を備えることを特徴とする電動アシスト車椅子の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、使用者による左右車輪のハンドリムの操作に応じて車椅子の走行をアシストする電動アシスト車椅子およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
足の不自由な方々の移動手段として電動アシスト車椅子が従来より提供されている。電動アシスト車椅子の一態様として、使用者による左右車輪のハンドリムの操作に応じて左右車輪内部に設置したモータがトルクを発生させ、車椅子の走行をアシストするものが知られている。すなわち、左右のハンドリムの操作により入力されるトルクに基づいてアシスト動作が実行される。しかしながら、路面状況によっては、電動アシスト車椅子が使用者の意図した運動と異なる運動を実行することがあった。例えば、傾斜した路面や凹凸した路面においては、いわゆる片流れの問題が発生することがある。【０００３】
そこで、路面状況に対応する外乱値を推定し、当該推定外乱値に基づいて左右車輪のアシスト量を制御する技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。また、例えば特許文献１に記載された技術、つまり車体のロール角に基づくフィードフォワード制御や左右駆動輪の実回転数に基づくフィードバック制御を行うという技術を上記電動アシスト車椅子に適用することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２７１８５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】金佳英ら、「パワーアシスト車椅子における人間親和型ヨー運動制御」、平成22年電気学会産業応用部門大会，Vol.2，pp.II-603 -- II-606，2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動アシスト車椅子は、路面状況に応じた適切なタイミングおよび大きさのトルクがハンドリムを通じて入力されることを前提としている。しかしながら、使用者が左右のハンドリムを常に最適タイミングおよび大きさで操作することは難しく、タイミングや大きさのズレが生じると、電動アシスト車椅子の制御部は旋回指令と判断し、使用者の意図と異なるアシスト動作を行うことがある。【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、使用者による左右車輪のハンドリムの操作に応じて車椅子の走行をアシストする電動アシスト車椅子を、使用者の意図に近づけた形で動作させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一態様は、電動アシスト車椅子であって、使用者が着座するシートを有する車体と、シートの右方向で使用者による右側ハンドリムの操作により回転する右側車輪に対して右側補助動力を与える右側駆動部と、シートの左方向で使用者による左側ハンドリムの操作により回転する左側車輪に対して左側補助動力を与える左側駆動部と、右側車輪および左側車輪に対するアシスト値を計算して右側補助動力および左側補助動力を決定する制御部と、を備え、制御部は、シートの左右方向において路面が傾斜するときには、アシスト値を補正して傾斜アシスト値を求め、傾斜アシスト値に対応する右側補助動力および左側補助動力を与えることで車体を直進走行させる片流れ防止動作を実行し、片流れ防止動作において使用者が右側ハンドリムおよび左側ハンドリムの少なくとも一方を操作する、ハンドリム操作に応じて傾斜アシスト値を補正して右側補助動力および左側補助動力を調整することを特徴としている。【０００９】
また、この発明の他の態様は、車体のシートに着座する使用者がシートの左右方向にそれぞれ設けられる右側ハンドリムおよび左側ハンドリムを操作するのに対応してアシスト値を計算し、アシスト値に応じた右側補助動力および左側補助動力をそれぞれ右側車輪および左側車輪に与えて車体の走行をアシストする電動アシスト車椅子の制御方法であって、シートの左右方向において路面が傾斜するときにアシスト値を補正して傾斜アシスト値を求める工程と、傾斜アシスト値に対応する右側補助動力および左側補助動力を与えることで車体を傾斜する路面上で直進走行させる片流れ防止動作を実行する工程と、片流れ防止動作において使用者が右側ハンドリムおよび左側ハンドリムの少なくとも一方を操作する、ハンドリムの操作に応じて傾斜アシスト値を補正する工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明では、片流れ防止動作において使用者が右側ハンドリムおよび左側ハンドリムの少なくとも一方を操作するのに応じてアシスト値を補正しているので、ハンドリム操作のタイミングや大きさが左右でずれたとしても、その影響が抑制される。その結果、電動アシスト車椅子を使用者の意図に近づけた形で動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる電動アシスト車椅子の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の電動アシスト車椅子の平面図である。
【図３】図１の電動アシスト車椅子および同車椅子の制御端末装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】コントローラのブロック線図である。
【図５】旋回方向の外乱値補正処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明にかかる電動アシスト車椅子の第２実施形態で実行される制御のブロック線図である。
【図７】本発明にかかる電動アシスト車椅子の第３実施形態で実行される制御のブロック線図である。
【図８】トルク差の補正処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明にかかる電動アシスト車椅子の第４実施形態で実行される制御を示す図である。
【図１０】本発明にかかる電動アシスト車椅子の第５実施形態で実行される制御を示す図である。
【図１１】本発明にかかる電動アシスト車椅子の第６実施形態で実行される制御を示す図である。
【図１２】本発明にかかる第７実施形態の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す電動アシスト車椅子で実行される制御のブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明にかかる電動アシスト車椅子の第１実施形態を示す側面図である。図２は、図１の電動アシスト車椅子の平面図である。図３は、図１の電動アシスト車椅子および同車椅子の制御端末装置の電気的構成を示すブロック図である。本発明にかかる電動アシスト車椅子（以下、単に「車椅子」という）１は、既存の折り畳み式手動車椅子に補助動力装置(Power Assist System) を装備したものである。車椅子１は、左右一対の車輪２Ｌ、２Ｒと、パイプ枠状のフレーム３と、左右一対のキャスタ４Ｌ、４Ｒを有している。
【００１３】
フレーム３の中央部には布製のシート５（図２）が張設され、このシート５にユーザが着座可能となっている。このフレーム３は複数のアームを有している。それらのうち左右一対のハンドルアーム３ｂはフレーム３の後方部で立設されている。各ハンドルアーム３ｂの上端部は後方に折曲され、その折曲部に対して介助者用のグリップ７が取り付けられている。
【００１４】
各ハンドルアーム３ｂの中間高さ位置から車体前方にアーム３ｃが車体前方に水平に延びている。このように設けられた左右一対のアーム３ｃの前端部は略直角に折り曲げられて垂直下方に延びている。そして、左右アーム３ｃの下端部に対してキャスタ４Ｌ、４Ｒがそれぞれ回転自在に支持されている。
【００１５】
左右アーム３ｃの下方には、左右一対のアーム３ｄが配置されている。各アーム３ｄの前方部分は車体前方に向かって斜め下方に延出されており、各延出端（前端部）にステップ９が取り付けられている。こうして左右一対のステップ９が設けられ、ユーザの足置きとして機能する。
【００１６】
キャスタ４Ｌ、４Ｒの後方側で、車輪２Ｌ、２Ｒがそれぞれフレーム３の左右部に対して着脱自在に取り付けられ、キャスタ４Ｌ、４Ｒと協働してフレーム３を移動自在に支持する。図示を省略するが、各車輪２Ｌ、２Ｒはフレーム３に溶接されたボス部に支持された車軸にボールベアリングを介して回転自在に支承されている。
【００１７】
車輪２Ｌの外側には、リング状のハンドリム１３Ｌが設けられ、ユーザによる車輪２Ｌの手動操作を可能としている。また、当該左側ハンドリム１３Ｌをユーザが操作することで車輪２Ｌに加えられるトルクを検出するトルクセンサ１４Ｌが設けられ、トルク値に応じた信号が車輪２Ｌを制御する左輪コントローラ３０Ｌ（図３）に出力される。一方、車輪２Ｌの内側には、車輪２Ｌに補助動力を与えるための駆動モータ（補助動力源）２１Ｌと、左輪コントローラ３０Ｌとが設けられている。左輪コントローラ３０Ｌは駆動モータ２１Ｌを制御して車輪２Ｌに与えられる補助動力を調整する。なお、車輪２Ｒに対しても、車輪２Ｌと同様に、外側にハンドリム１３Ｒが設けられてユーザによる車輪２Ｌの手動操作を可能とするとともに、内側に駆動モータ２１Ｒおよび右輪コントローラ３０Ｒ（図３）が設けられて車輪２Ｒへの補助動力の調整可能となっている。また、ユーザがハンドリム１３Ｒを手動操作した際に、車輪２Ｒに加えられるトルクをトルクセンサ１４Ｒが検出し、その検出値に応じた信号が右輪コントローラ３０Ｒに出力される。なお、車輪に対するハンドリムおよび駆動モータの取り付け構造の詳細については、周知であるため、ここでは上記構造の説明については省略する。
【００１８】
駆動モータ２１Ｌ、２１Ｒおよびコントローラ３０Ｌ、３０Ｒへの電力供給を行うために、バッテリ２２が車椅子１に搭載されている。本実施形態では、当該バッテリ２２は車輪２Ｒの近傍位置で脱着可能に取り付けられ、駆動モータ２１Ｒおよび右輪コントローラ３０Ｒに直接的に給電する。また、車体（フレーム）３にワイヤーハーネス２３が車輪２Ｒ側から車輪２Ｌ側に設置されており、バッテリ２２はワイヤーハーネス２３を介して駆動モータ２１Ｌにおよび左輪コントローラ３０Ｌに給電する。
【００１９】
次に、左輪コントローラ３０Ｌおよび右輪コントローラ３０Ｒの構成について図３を参照しつつ説明する。ここでは、左輪コントローラ３０Ｌの構成を説明した後で、右輪コントローラ３０Ｒについて説明する。左輪コントローラ３０Ｌは、主制御部３１と、不揮発性メモリ３２と、モータ出力Ｉ／Ｆ３３と、エンコーダＩ／Ｆ３４と、トルクセンサＩ／Ｆ３５と、右輪コントローラ３０Ｒとの間で通信を行うための通信Ｉ／Ｆ３６とを備えている。主制御部３１はＣＰＵ等を有するコンピュータにより構成されており、不揮発性メモリ３２に記憶されているプログラムやデータに基づいてアシスト値を計算するとともに、当該計算されたアシスト値に基づいて駆動モータ２１Ｌを作動させる。なお、本実施形態では、片流れを防止するために単に推定外乱値を用いるのではなく、左輪コントローラ３０Ｌはユーザのハンドリム操作に応じて推定外乱値を補正する。そして、補正された推定外乱値を上記計算されたアシスト値から除去してアシスト値を補正し、当該アシスト値に相当する補助動力が得られるようにモータ出力Ｉ／Ｆ３３を介して駆動モータ２１Ｌを制御する。
【００２０】
また、本実施形態では、主制御部３１は、駆動モータ２１Ｌに取り付けられたエンコーダ２４Ｌから出力される信号をエンコーダＩ／Ｆ３４を介して受け取り、駆動モータ２１Ｌを高精度に制御可能となっている。エンコーダ２４Ｌは駆動モータ２１Ｌに内蔵される内蔵タイプを用いてもよいし、外付けタイプを用いてもよい。
【００２１】
また、本実施形態では、主制御部３１はエンコーダ２４Ｌからの信号に基づいて車輪２Ｌの速度、つまり車輪速度（Wheel Speed）を検出可能となっているが、車輪２Ｌの回転を直接検出して信号を出力するセンサを別途設け、当該センサからの信号に基づいて車輪速度を求めるように構成してもよい。
【００２２】
主制御部３１はトルクセンサ１４Ｌから出力される信号をトルクセンサＩ／Ｆ３５を介して受け取り、左側ハンドリム１３Ｌの操作により車輪２Ｌに与えられたトルクを正確に検出可能となっている。なお、同図中の符号３７Ｌは左輪コントローラ３０Ｌ用のスイッチである。
【００２３】
右輪コントローラ３０Ｒは、制御端末装置２００との通信を行うための通信Ｉ／Ｆ３８を追加装備している点を除き、基本的に左輪コントローラ３０Ｌと同一構成を有している。すなわち、右輪コントローラ３０Ｒの主制御部３１は、トルクセンサ１４Ｒから出力される信号に基づいて右側ハンドリム１３Ｒの操作により車輪２Ｒに与えられたトルクを検出するとともに、エンコーダ２４Ｒからの信号に基づき車輪２Ｒの車輪速度を検出する。なお、同図中の符号３７Ｒは右輪コントローラ３０Ｒ用のスイッチである。また、本明細書では、車輪２Ｒ、２Ｌを区別せずに説明する際には単に「車輪２」と称し、ハンドリム１３Ｒ、１３Ｌを区別せずに説明する際には単に「ハンドリム１３」と称し、トルクセンサ１４Ｒ、１４Ｌを区別せずに説明する際には単に「トルクセンサ１４」と称し、駆動モータ２１Ｒ、２１Ｌを区別せずに説明する際には単に「駆動モータ２１」と称し、エンコーダ２４Ｒ、２４Ｌを区別せずに説明する際には単に「エンコーダ２４」と称し、コントローラ３０Ｒ、３０Ｌを区別せずに説明する際には単に「コントローラ３０」と称する。
【００２４】
また、右輪コントローラ３０Ｒおよび左輪コントローラ３０Ｌは通信Ｉ／Ｆ３６を有しており、双方向通信が可能となっている。さらに、右輪コントローラ３０Ｒは通信Ｉ／Ｆ３８を介して制御端末装置２００と双方向通信が可能となっている。このため、ハンドリム１３の操作により車輪２に与えられたトルク、駆動モータ２１により車輪２に与えられるトルクならびに各車輪２の車輪速度は右輪コントローラ３０Ｒおよび左輪コントローラ３０Ｌに共有されており、これらに基づいてコントローラ３０は車体走行を制御する。
【００２５】
さらに、車椅子１は図３に示すように右輪コントローラ３０Ｒを経由して制御端末装置２００と通信可能となっている。ここで、制御端末装置２００としては、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）、携帯電話やスマートフォンなどを用いることができる。制御端末装置２００は、主制御部２１０と、不揮発性メモリ２２０と、通信Ｉ／Ｆ２３０と、操作入出力Ｉ／Ｆ２４０と、タッチパネルなどの操作パネル２５０とを備えている。主制御部２１０はＣＰＵ等を有するコンピュータにより構成されており、不揮発性メモリ２２０に記憶されているプログラムにしたがって動作し、車椅子１の制御に必要な情報を設定可能となっている。
【００２６】
上記のように構成された車椅子１では、使用者によるハンドリム１３の操作に応じて左右車輪２内部に設置したモータ２１がトルクを発生させ、車椅子１の走行をアシストするが、片流れの問題を図４および図５に示す片流れ防止動作を実行することで解消している。以下、図４および図５を参照しつつ本発明の第１実施形態について詳述する。
【００２７】
図４はコントローラのブロック線図である。また、図５は旋回方向の外乱値補正処理を示すフローチャートである。なお、図４では右輪コントローラ３０Ｒを中心に記載されているが、左輪コントローラ３０Ｌも基本的に右輪コントローラ３０Ｒと同様に構成されている。以下においては、右輪側について詳述し、左輪側については同一また相当符号を付して説明を省略する。
【００２８】
右輪コントローラ３０Ｒでは、不揮発性メモリ３２に記憶されているプログラムやデータに基づいて主制御部３１が、アシスト計算部３１１、アシスト制限部３１２、符号調整部３１３、駆動指令生成部３１４、車体に加わるトルク推定部（以下、単に「トルク推定部」という）３１５、旋回方向の外乱値補正部（以下、単に「外乱値補正部」という）３１６および車輪の外乱値推定部（以下、単に「外乱値推定部」という）３１７として機能する。
【００２９】
アシスト計算部３１１は、右側ハンドリム１３Ｒの操作により車輪２Ｒに与えられたトルクＴＲＨと、左側ハンドリム１３Ｌの操作により車輪２Ｌに与えられたトルクＴＬＨとに基づいて車輪２Ｒに対するアシスト値を計算し、アシスト制限部３１２に出力する。なお、トルクＴＲＨはトルクセンサＩ／Ｆ３５を介してトルクセンサ１４Ｒから直接与えられる一方、トルクＴＬＨは通信Ｉ／Ｆ３６を介して左輪コントローラ３０Ｌから与えられる。
【００３０】
アシスト制限部３１２は、アシスト計算部３１１で計算されたアシスト値が予め設定されたアシスト範囲に収まっているか否かを判断する。というのも、駆動モータ２１Ｒの出力限界や温度などの要因によって、車輪２Ｒに与えることができる補助動力に上限値が存在するからである。そこで、本実施形態では、アシスト制限部３１２を設けることによって、上記計算されたアシスト値が上限値を超えないときには、アシスト計算部３１１での計算値をそのままアシスト値とする一方、上限値を超えているときには、上限値を新たなアシスト値として書き換える。
【００３１】
こうしてアシスト値が求まると、符号調整部３１３でアシスト値の符号が調整された後、駆動指令生成部３１４がアシスト値に応じた駆動指令信号を駆動モータ２１Ｒに与えて右側車輪２Ｒを駆動する。なお、車椅子１では、左右車輪２Ｌ、２Ｒはシート５を挟んで鏡合わせ状態に配置されているため、一方の車輪２が正回転するとき、他方の車輪２が逆回転することを考慮し、符号調整部３１３を設けている。したがって、例えば右側車輪２Ｒの回転を基準に設定するのであれば、右輪コントローラ３０Ｒには符号調整部３１３を設けずに、左輪コントローラ３０Ｌにのみ符号調整部３１３を設けてもよい。
【００３２】
ここで、アシスト計算部３１１で計算されたアシスト値のみに基づいて車輪２への補助動力を決定する場合、上記した片流れの問題が発生することがある。そこで、本実施形態では、トルク推定部３１５、外乱値補正部３１６および外乱値推定部３１７を設けて路面状況に対応する外乱値を推定するとともに、使用者によるハンドリム操作に応じて当該外乱値を補正する。そして、補正された外乱値に基づいてアシスト制限部３１２から出力されるアシスト値を補正して傾斜アシスト値を求め、当該傾斜アシスト値に基づいて片流れ防止動作におけるモータトルクを決定している。より詳しくは、以下に示すように推定外乱値を用いて片流れ防止動作を実行する。
【００３３】
図４に示すように、エンコーダ２４Ｒからの出力に基づく車輪２Ｒの車輪速度ωＲとエンコーダ２４Ｌからの出力に基づく車輪２Ｌの車輪速度ωＬとが右輪コントローラ３０Ｒに与えられ、トルク推定部３１５が車輪速度の差（＝ωＲ−ωＬ）から車体（＝フレーム３＋シート５）に加わるトルクを推定する。また、トルク推定部３１５で推定されたトルクに対し、ハンドリム操作によってハンドリム１３に加わるトルクの差、つまりハンドリムトルク差（＝ＴＲＨ−ＴＬＨ）と、駆動モータ２１Ｒから右側車輪２Ｒに与えられるモータトルクＴＲＭと駆動モータ２１Ｌから左側車輪２Ｌに与えられるモータトルクＴＬＭとの差、つまりモータトルク差（＝ＴＲＭ−ＴＬＭ）とが減算されて旋回方向（車体ヨー方向）の推定外乱値
【数１】
2017037898.tif 000003
【００３４】
（なお、本明細書では、推定外乱値ｄＲＯＴハットと称する）が求められる。
【００３５】
ここで、旋回方向の推定外乱値ｄＲＯＴハットから右側車輪２Ｒの外乱値
【数２】
2017037898.tif 000004
【００３６】
（なお、本明細書では、推定外乱値ｄＲハットと称する）を推定し、その推定外乱値ｄＲハットでアシスト値を補正してもよい。つまり、旋回方向の推定外乱値ｄＲＯＴハットを外乱値推定部３１７に与えるように構成してもよい。ただし、このような制御を行う場合、仮に使用者は直進しようとしているにもかかわらず、ハンドリム操作のタイミングや大きさが左右でずれると、推定外乱値ｄＲＯＴハットが大きくなり、その結果、使用者の意図と異なるアシスト動作を行うことがある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、図５に示すように外乱値補正部３１６でハンドリム操作に応じて推定外乱値ｄＲＯＴハットを補正した上でアシスト値の補正を行うように構成している。すなわち、外乱値補正部３１６では、片流れ防止動作を行っている間に、ハンドリム１３Ｌ、１３Ｒのいずれに対しても使用者による操作がなかったか否かを判定する（ステップＳ１１）。そして、いずれの操作もないときには、推定外乱値ｄＲＯＴハットをそのまま外乱値推定部３１７に出力する。一方、少なくとも一方のハンドリム１３に対して操作がなされたとき、つまり（ＴＲＨ≠０）ｏｒ（ＴＬＨ≠０）のとき、推定外乱値ｄＲＯＴハットに「１」よりも小さく、かつゼロよりも大きい値、例えば０．５〜０．６の補正係数を掛けたものを新たな推定外乱値ｄＲＯＴハットとし（ステップＳ１２）、これを外乱値推定部３１７に出力する。なお、補正係数については、予め不揮発性メモリ３２に設定しておいてもよいし、制御端末装置２００を通じて設定するようにしてもよい。また、補正係数は０．５〜０．６に限定されるものではない。また、補正係数を左右で一致させることは必須ではなく、使用者の利き腕や車体バランスなどの要因に応じて左右で異なる値に設定してもよい。
【００３８】
そして、外乱値推定部３１７で右側車輪２Ｒの外乱値ｄＲハットが推定され、その推定外乱値ｄＲハットで右側車輪２Ｒ用のアシスト値を補正し、補正アシスト値を算出する。また、左側車輪２Ｌについても、外乱値
【数３】
2017037898.tif 000005
【００３９】
（なお、本明細書では、推定外乱値ｄＬハットと称する）が推定され、その推定外乱値ｄＬハットで左側車輪２Ｌ用のアシスト値を補正して補正アシスト値を算出する。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、ハンドリム１３に加えられるトルクＴＲＨ、ＴＬＨと、車椅子１の走行をアシストするために車輪２に与えられるモータトルクＴＲＭ、ＴＬＭと、車輪速度ωＲ、ωＬとに基づいて旋回方向の推定外乱値ｄＲＯＴハットを求めている。しかも、使用者が左右のハンドリム１３の少なくとも一方に対して操作したときには、推定外乱値ｄＲＯＴハットを５割ないし６割程度に減じている。したがって、直進走行中に使用者が意図していないハンドリム１３への入力のタイミングや大きさのズレが生じた場合であっても、左右にぶれて走行することなく、車椅子１を直進させることができる。このように使用者の意図に近づけた形で車椅子１を動作させることができる。
【００４１】
Ｂ．第２実施形態
図６は本発明にかかる電動アシスト車椅子の第２実施形態で実行される制御のブロック線図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、外乱値補正部３１６から出力される推定外乱値ｄＲＯＴハットに対してローパスフィルタ処理を加えるＬＰＦ処理部３１８が追加されている点である。なお、その他の構成は第１実施形態と同一であるため、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
第１実施形態では、使用者によるハンドリム操作の有無に応じて旋回方向の推定外乱値ｄＲＯＴハットを補正している。具体的には、ハンドリム操作が行われている間、推定外乱値ｄＲＯＴハットを半分程度に減少させている。したがって、使用者がハンドリム１３から手を離すと、推定外乱値ｄＲＯＴハットが直ちに元に戻って車椅子１の急激な動作変化、例えば急停止などが発生するおそれがある。
【００４３】
そこで、第２実施形態では、図６に示すように、外乱値補正部３１６と外乱値推定部３１７との間にＬＰＦ処理部３１８を介挿させ、推定外乱値ｄＲＯＴハットの急激な変化を抑えている。特に、本実施形態では、ハンドリム１３へ加わるトルクとヨー角速度（左右車輪相対速度）の状況に応じて推定外乱値ｄＲＯＴハットを補正すべく、次式
【数４】
2017037898.tif 000006
【００４４】
ただし、
Ｙ（ｓ）はローパスフィルタ処理後の推定外乱値であり、
Ｕ（ｓ）はローパスフィルタ処理前の推定外乱値であり、
Ａ、Ｂは定数であり、
τは時定数である、
で示すローパスフィルタ処理をＬＰＦ処理部３１８で実行する。
【００４５】
以上のように、第２実施形態によれば、旋回方向における推定外乱値をそのまま用いるのではなく、当該推定外乱値に対して上記時定数τでローパスフィルタ処理した値を旋回方向における推定外乱値ｄＲＯＴハットとして用いている。このため、上記第１実施形態で得られる作用効果に加え、ハンドリム操作による入力がなくなった瞬間に推定外乱値が大きく変化するのを緩和して車椅子１を滑らかに動作させることができる。
【００４６】
Ｃ．第３実施形態
図７は本発明にかかる電動アシスト車椅子の第３実施形態で実行される制御のブロック線図である。また、図８はトルク差の補正処理を示すフローチャートである。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、推定外乱値ｄＲＯＴハット自体を補正する代わりに、推定外乱値ｄＲＯＴハットを導出するのに用いるハンドリムトルク差およびモータトルク差を補正している点である。つまり、主制御部３１は図７に示すようにハンドリムトルク差の補正部３１９とモータトルク差の補正部３２０が設けられている。
【００４７】
補正部３１９では、図８に示すようにしてハンドリムトルク差の補正が行われる。つまり、ステップＳ３１で制御端末装置２００により設定されて不揮発性メモリ３２に記憶されている補正係数を読み出した後、ハンドリムトルク差（＝ＴＲＨ−ＴＬＨ）に補正係数を掛けてハンドリムトルク差を補正する（ステップＳ３２）。この実施形態では、補正係数は「１」よりも小さく、かつゼロよりも大きい値、例えば０．５〜０．６に設定されており、補正処理によってハンドリムトルク差は小さくなる。また、モータトルク差の補正部３２０においても、補正部３１９での補正処理と同様に、０．５〜０．６に設定された補正係数を読み出した後、モータトルク差（＝ＴＲＭ−ＴＬＭ）に補正係数を掛けてモータトルク差を補正する。
【００４８】
これらの補正処理を行う理由は次のとおりである。ハンドリム操作による入力のタイミングや大きさのズレが大きくなるほど、ハンドリムトルク差とモータトルク差は大きくなる。これによって、電動アシスト車椅子１は、使用者の意図と異なる運動を実行してしまうことがある。そこで、上記補正処理を行うことでハンドリムトルク差とモータトルク差を実際の値よりも小さくしている。そのため、推定外乱値ｄＲＯＴハットを導出するために上記のように補正されたハンドリムトルク差とモータトルク差を用いているので、推定外乱値ｄＲＯＴハットも小さくなる。その結果、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４９】
なお、本実施形態では、補正係数を制御端末装置２００によって設定しているが、予め不揮発性メモリ３２に設定しておいてもよい。また、補正係数は０．５〜０．６に限定されるものではない。また、補正係数を左右で一致させることは必須ではなく、使用者の利き腕や車体バランスなどの要因に応じて左右で異なる値に設定してもよい。
【００５０】
また、第３実施形態では、ハンドリムトルク差およびモータトルク差に対して補正処理を施しているが、いずれか一方のみに補正処理を施すように構成してもよい。
【００５１】
Ｄ．第４実施形態
上記第３実施形態では、図８に示すようにハンドリムトルク差に補正係数を掛けるという比較的単純な補正処理が行われているが、補正処理の内容はこれに限定されるものではなく、例えばハンドリムトルク差の補正部３１９を図９に示すように構成してもよい。以下、図９を参照しつつ第４実施形態について説明する。
【００５２】
図９は本発明にかかる電動アシスト車椅子の第４実施形態で実行される制御を示す図である。この第４実施形態では、図９に示すように、ハンドリム操作によってハンドリム１３に入力されるトルクのうち、旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨと、直進方向の入力トルクＴＳＴＲＨとを次式、
ＴＲＯＴＨ＝（ＴＲＨ−ＴＬＨ）
ＴＳＴＲＨ＝（ＴＲＨ＋ＴＬＨ）／２
に基づいて求めている。また、車輪速度ωＲ、ωＬから旋回方向の車輪速度ωＲＯＴと、直進方向の車輪速度ωＳＴＲとを
ωＲＯＴＨ＝（ωＲＨ−ωＬＨ）
ωＳＴＲＨ＝（ωＲＨ＋ωＬＨ）／２
に基づいて求めている。なお、上記旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨはハンドリムトルク差に相当している。
【００５３】
そして、これら４つの成分（ＴＲＯＴＨ、ＴＳＴＲＨ、ωＲＯＴ、ωＳＴＲ）から補正係数αを演算している。ここで、補正係数αが「１」以上となると、ハンドリムトルク差を大きくさせる方向に作用する。そこで、演算された補正係数αが「１」以上であるときには、補正係数αを強制的に「１」に設定する。一方、演算された補正係数αが「１」未満であるときには、演算された補正係数αをそのまま用いる。
【００５４】
こうして求められた補正係数αをハンドリムトルク差（ＴＲＨ−ＴＬＨ）に掛けてハンドリムトルク差の補正処理を行っている。したがって、第４実施形態においても、推定外乱値ｄＲＯＴハットを導出するために上記のように補正されたハンドリムトルク差を用いているので、推定外乱値ｄＲＯＴハットも小さくなり、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、第４実施形態では、旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨ、直進方向の入力トルクＴＳＴＲＨ、旋回方向の車輪速度ωＲＯＴおよび直進方向の車輪速度ωＳＴＲから補正係数αを導出し、これを用いているため、第３実施形態よりも高度にハンドリムトルク差の補正を行うことができる。その結果、推定外乱値が大きく変化するのを緩和して車椅子１を滑らかに動作させることができる。
【００５５】
なお、第４実施形態では、ハンドリムトルクの補正部３１９のみで補正係数αを用いた補正処理を行っているが、モータトルク差の補正部３２０においても補正係数αを用いた補正処理を行ってもよい。また、ハンドリムトルクの補正部３１９およびモータトルク差の補正部３２０の両方で、補正係数αを用いた補正処理を行ってもよいことは言うまでもない。
【００５６】
Ｅ．第５実施形態
第３実施形態および第４実施形態では、ハンドリムトルク差やモータトルク差に補正係数を掛けて小さくなるように補正しているが、図１０に示すように、補正部３１９、３２０としてＬＰＦ処理部３１８Ｈ、３１８Ｍをそれぞれ設けてもよい。例えば補正部３１９としてＬＰＦ処理部３１８Ｈを設けることで、ＬＰＦ処理部３１８Ｈでは、第２実施形態のＬＰＦ処理部３１８と同様のローパスフィルタ処理を行う。なお、ここでは、
Ｙ（ｓ）はローパスフィルタ処理後のハンドリムトルク差であり、
Ｕ（ｓ）はローパスフィルタ処理前のハンドリムトルク差であり、
当該ハンドリムトルク差に対して上記時定数τでローパスフィルタ処理した値を用いて推定外乱値ｄＲＯＴハットが導出される。したがって、補正部３１９としてＬＰＦ処理部３１８Ｈを設けることで、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。この点については、補正部３２０としてＬＰＦ処理部３１８Ｍを設ける場合も同様である。なお、図１０に示す第５実施形態では、ＬＰＦ処理部３１８Ｈ、３１８Ｍを設けているが、いずれか一方のみを設けるように構成してもよい。
【００５７】
Ｆ．第６実施形態
上記第１実施形態ないし第５実施形態では、ハンドリム操作に応じて推定外乱値ｄＲＯＴハットを小さくするための具体的構成は相互に異なっている。ここで、説明の便宜から、それらの具体的構成をまとめると、
・第１実施形態：推定後の外乱値補正処理（これを「構成Ａ」という）
・第２実施形態：推定後のローパスフィルタ処理（これを「構成Ｂ」という）
・第３実施形態：推定前のトルク差の第１補正処理（これを「構成Ｃ」という）
・第４実施形態：推定前のトルク差の第２補正処理（これを「構成Ｄ」という）
・第５実施形態：推定前のトルク差の第３補正処理（これを「構成Ｅ」という）
となる。そして、これらの構成を適宜組み合わせることも可能である。例えば図１１に示すように、構成Ａと構成Ｂと構成Ｃとを組み合わせてもよく、それらの構成による相乗効果によって車椅子１を使用者の意図に近づけた形で円滑に動作させることができる。
【００５８】
なお、上記構成の組み合わせは図１１に示すものに限定されず、例えば以下のような組み合わせ、
・構成Ａ＋構成Ｂ＋構成Ｄ
・構成Ａ＋構成Ｂ＋構成Ｅ
・構成Ａ＋構成Ｄ
・構成Ａ＋構成Ｅ
においても、図１１に示す第６実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５９】
Ｇ．第７実施形態
上記第１実施形態ないし第６実施形態では、上記したように外乱値の推定を行って片流れ防止動作を実行する車椅子１に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、外乱値を推定せずに片流れ防止動作を実行する車椅子１に対して本発明を適用することができる。ここで、「外乱値の推定を行って片流れ防止動作を実行する」とは、上記第１実施形態ないし第６実施形態で説明したように、ハンドリム１３を介して入力されるハンドリムトルクと、その時の車椅子１の動き（車輪速度）とに基づき車椅子モデルを作成し、入力したトルク以外の力、つまり外乱値を推定するとともに、当該推定外乱値によりアシスト値を補正して傾斜アシスト値を求め、当該傾斜アシスト値に基づくアシスト制御によって片流れを防止することを意味している。これに対し、「外乱値を推定せずに片流れ防止動作を実行する」とは、例えば特許文献１に記載されたフィードフォワード制御やフィードバック制御によりアシスト値を補正して傾斜アシスト値を求め、当該傾斜アシスト値に基づくアシスト制御によって片流れを防止することを意味している。以下、外乱値を推定せずに片流れ防止動作を実行する車椅子１に対して本発明を適用した第７実施形態を図１２および図１３を参照しつつ説明する。
【００６０】
図１２は本発明にかかる第７実施形態の電気的構成を示すブロック図である。図１２（第７実施形態）と図３（第１実施形態）との比較から明らかなように、第７実施形態にかかる車椅子１が第１実施形態と大きく相違する点は、車体３がロール軸周りに回転して傾斜したときのロール角を検出するロール角センサ４１Ｌ、４１Ｒが追加されている点であり、その他の電気的構成は第１実施形態と同一である。ただし、第７実施形態では、フィードフォワード制御やフィードバック制御によりアシスト値を補正して片流れ防止を図っており、制御方式は大きく相違している。
【００６１】
図１３は図１２に示す電動アシスト車椅子で実行される制御のブロック線図である。各コントローラ３０Ｒ、３０Ｌでは、不揮発性メモリ３２に記憶されているプログラムやデータに基づいて主制御部３１が種々の演算処理などを行い、両主制御部３１で車椅子１全体を制御する。ここでは、第７実施形態の理解を容易にするため、まず本発明の特徴部分（ハンドリムトルク差を補正する第１補正部３２１、旋回方向におけるアシストトルクを補正する第２補正部３２２、フィードバック制御後の旋回方向におけるアシストトルクを補正する第３補正部３２３および傾斜面補正値をさらに補正する第４補正部３２４）を除き、両主制御部３１による基本的なアシスト制御の内容について説明する。その後で、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４で実行される調整内容について説明する。
【００６２】
主制御部３１は、図１３に示すように、ハンドリム操作によってハンドリム１３に入力されるトルクＴＲＨ、ＴＬＨに基づいて、直進方向の入力トルクＴＳＴＲＨと、旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨとを求める。すなわち、次式
ＴＳＴＲＨ＝（ＴＲＨ＋ＴＬＨ）／２
ＴＲＯＴＨ＝（ＴＲＨ−ＴＬＨ）
により入力トルクＴＳＴＲＨ、ＴＲＯＴＨを求める。
【００６３】
また、直進方向については入力トルクＴＳＴＲＨに対して関数
【数５】
2017037898.tif 000007
【００６４】
ただし、
αＳＴＲ：直進方向アシスト率、
τＳＴＲ：直進方向アシストトルク用時定数
を掛け合わせて直進方向のアシストトルクＴＳＴＲＡを求める。
【００６５】
また、旋回方向については入力トルクＴＲＯＴＨに対して関数
【数６】
2017037898.tif 000008
【００６６】
ただし、
αＲＯＴ：旋回方向アシスト率、
τＲＯＴ：旋回方向アシストトルク用時定数
を掛け合わせて旋回方向のアシストトルクＴＲＯＴＡを求める。さらに、旋回方向については、現時点での旋回方向のモータトルクＴＲＯＴＭからアシストトルクＴＲＯＴＡを減算する。このモータトルクＴＲＯＴＭは車椅子１の走行をアシストするために車輪２に与えられるモータトルクＴＲＭ、ＴＬＭの差（＝ＴＲＭ−ＴＬＭ）である。
【００６７】
また、上記のようにしてモータトルクＴＲＯＴＭに基づく旋回方向のアシストトルクのフィードバック補正によって得られたフィードバック後の旋回方向のアシストトルクＴＦＢに対し、傾斜面補正値ＴＲＯＬＬを加算して旋回方向のアシストトルクをフィードフォワード補正する。この傾斜面補正値ＴＲＯＬＬは、ロール角センサ４１Ｌ、４１Ｒで検出された車体（＝フレーム３＋シート５）のロール角θに基づいて傾斜面補正部３２５が路面の傾斜している方向と傾斜角とから重力に従って落ちてしまう力を算出し、これを補正するためのモータトルク（モータ出力調整値）を傾斜面補正値ＴＲＯＬＬとして出力する。
【００６８】
さらに傾斜面補正値ＴＲＯＬＬで旋回方向のアシストトルクをフィードフォワード補正して得られる旋回方向のアシストトルクＴ′ＲＯＴＡの半分の値と、上記直進方向のアシストトルクＴＳＴＲＡとに基づいて、右側車輪２ＲのアシストトルクＴＲＡと左側車輪２ＬのアシストトルクＴＬＡとを求める。すなわち、次式
ＴＲＡ＝ＴＳＴＲＡ＋（Ｔ′ＲＯＴＡ／２）
ＴＬＡ＝ＴＳＴＲＡ−（Ｔ′ＲＯＴＡ／２）
によりアシストトルクＴＲＡ、ＴＬＡが決定され、駆動モータ２１が駆動される。
【００６９】
このようにフィードバック制御とフィードフォワード制御とを加えることで片流れ防止動作を実行している。
【００７０】
しかしながら、上記のように構成された車椅子１においても、ハンドリム操作による入力のタイミングや大きさのズレが大きくなるほど、ハンドリムトルク差とモータトルク差は大きくなり、使用者の意図と異なる運動を実行してしまう。
【００７１】
そこで、第７実施形態では、第１補正部３２１が、第３実施形態の補正部３１９と同様に、制御端末装置２００により設定されて不揮発性メモリ３２に記憶されている補正係数を読み出した後、旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨに補正係数を掛けて旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨを補正する。この実施形態では、補正係数は「１」よりも小さく、かつゼロよりも大きい値、例えば０．５〜０．６に設定されており、補正処理によって旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨは小さくなる。
【００７２】
この補正処理を行う理由は次のとおりである。ハンドリム操作による入力のタイミングや大きさのズレが大きくなるほど、ハンドリムトルク差、つまり旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨが大きくなる。これによって、電動アシスト車椅子１は、使用者の意図と異なる運動を実行してしまうことがある。そこで、第１補正部３２１での補正処理により旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨを実際の値よりも小さくすることで、旋回方向のアシストトルクＴ′ＲＯＴＡも小さくなる。その結果、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００７３】
また、第７実施形態では、第２補正部３２２が、第３実施形態の補正部３１９と同様に、制御端末装置２００により設定されて不揮発性メモリ３２に記憶されている補正係数を読み出した後、フィードバック制御前の旋回方向のアシストトルクＴＲＯＴＡ、つまり左右車輪２のアシストトルクの差に補正係数を掛けて旋回方向のアシストトルクＴＲＯＴＡを補正する。この実施形態では、補正係数は「１」よりも小さく、かつゼロよりも大きい値、例えば０．５〜０．６に設定されており、補正処理によって旋回方向のアシストトルクＴＲＯＴＡは小さくなる。その結果、第１補正部３２１と同様の作用効果が得られる。
【００７４】
また、第７実施形態では、第３補正部３２３が制御端末２００により設定されて不揮発性メモリ３２に記憶されている補正係数を読み出した後、フィードバック後の旋回方向のアシストトルクＴＦＢに補正係数を掛けてアシストトルクＴＦＢを補正する。この実施形態では、補正係数は「１」よりも小さく、かつゼロよりも大きい値、例えば０．５〜０．６に設定されており、補正処理によってフィードバック後の旋回方向のアシストトルクＴＦＢは小さくなる。その結果、第１補正部３２１と同様の作用効果が得られる。
【００７５】
さらに、第７実施形態では、第４補正部３２４が制御端末２００により設定されて不揮発性メモリ３２に記憶されている補正係数を読み出した後、傾斜面補正値ＴＲＯＬＬに補正係数を掛けて傾斜面補正値ＴＲＯＬＬを補正する。この実施形態では、補正係数は「１」よりも小さく、かつゼロよりも大きい値、例えば０．５〜０．６に設定されており、補正処理によって傾斜面補正値ＴＲＯＬＬは小さくなる。その結果、第１補正部３２１と同様の作用効果が得られる。
【００７６】
このように第７実施形態では、旋回方向のアシストトルクＴ′ＲＯＴＡ、ＴＦＢが本発明の「傾斜アシスト値」に相当しており、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４を設けることでハンドリム操作に応じた傾斜アシスト値の補正が行われている。ただし、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４の一部のみを設けるように構成してもよい。要は、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４のうちの少なくとも１つを設けることで、車椅子１を使用者の意図に近づけた形で動作させることができる。
【００７７】
Ｈ．第８実施形態
上記第７実施形態では、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４は図１３に示すように補正対象（旋回方向の入力トルクＴＲＯＴＨ、フィードバック制御前の旋回方向のアシストトルクＴＲＯＴＡ、フィードバック後の旋回方向のアシストトルクＴＦＢ、傾斜面補正値ＴＲＯＬＬ）に対し、補正係数を掛けるという比較的単純な補正処理が行われている。しかしながら、補正処理の内容はこれに限定されるものではない。例えば第４実施形態と同様に、４つの成分（ＴＲＯＴＨ、ＴＳＴＲＨ、ωＲＯＴ、ωＳＴＲ）から補正係数αを演算し、当該補正係数αに基づいて補正対象を補正するようにしてもよい。なお、第８実施形態においても、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４の全部を設けることは必須要件ではなく、これらのうちの少なくとも１つを設けることで、車椅子１を使用者の意図に近づけた形で動作させることができる。
【００７８】
Ｉ．第９実施形態
第７実施形態および第８実施形態では、補正対象に補正係数を掛けて小さくなるように補正しているが、第５実施形態と同様に、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４としてＬＰＦ処理部をそれぞれ設けてもよい。また、第９実施形態においても、第１補正部３２１ないし第４補正部３２４の全部を設けることは必須要件ではなく、これらのうちの少なくとも１つを設けることで、車椅子１を使用者の意図に近づけた形で動作させることができる。
【００７９】
Ｊ．その他
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能であり、以下のように構成してもよい。
【００８０】
上記第１実施形態ないし第６実施形態では、右側車輪２Ｒについては右輪コントローラ３０Ｒにより制御し、左側車輪２Ｌについては左輪コントローラ３０Ｌにより制御しているが、例えば右輪コントローラ３０Ｒで上記制御を行い、モータへの動作指令のみを共有するように構成してもよい。一方、上記第７実施形態ないし第９実施形態において、第１実施形態ないし第６実施形態と同様に、左右それぞれが図１３に示す制御を行うように構成してもよい。
【００８１】
上記第７実施形態ないし第９実施形態では、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせているが、いずれか一方のみを行って片流れ防止動作を行う電動アシスト車椅子に対して本発明を適用することができる。
【００８２】
上記実施形態では、補正係数のすべてを０．５〜０．６に設定しているが、補正係数はこれに限定されるものではなく、また全てが必ずしも一致している必要はなく、制御端末２００などにより適宜設定してもよい。
【００８３】
以上説明したように、上記実施形態においては、シート５が取り付けられたフレーム３が本発明の「車体」の一例に相当している。また、駆動モータ２１Ｒ、２１Ｌがそれぞれ本発明の「右側駆動部」および「左側駆動部」の一例に相当している。また、外乱値補正部３１６による外乱値補正、補正部３１９によるハンドリムトルク差の補正、補正部３２０によるモータトルク差の補正、ＬＰＦ処理部３１８、３１８Ｈ、３１８Ｍによるローパスフィルタ処理、第１補正部３２１によるハンドリムトルク差の補正、第２補正部３２２による旋回方向におけるアシストトルクの補正、第３補正部３２３によるフィードバック制御後の旋回方向におけるアシストトルクの補正、ならびに第４補正部３２４による傾斜面補正値の補正が、本発明の「ハンドリム操作に応じてアシスト値を補正」の一例に相当している。さらに、ロール角センサ４１Ｒ、４１Ｌが本発明の「ロール角検出部」の一例に相当している。
【００８４】
以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明は以下にように構成してもよい。
【００８５】
制御部は、ハンドリム操作により右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、右側補助動力および左側補助動力の差と、車体のヨー角速度とに基づいて車体の旋回方向における外乱値を推定し、外乱値に基づいてアシスト値を補正して傾斜アシスト値を求め、ハンドリム操作があるときに外乱値を小さくする。
【００８６】
制御部はハンドリム操作の有無に応じて外乱値を補正する。
【００８７】
制御部は、補正された外乱値に対し、ハンドリム操作により右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、車体のヨー角速度とに基づきローパスフィルタ処理に施す。
【００８８】
制御部は、右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、右側補助動力および左側補助動力の差との少なくとも一方を補正することで外乱値を補正する。
【００８９】
制御部は、右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、右側補助動力および左側補助動力の差との少なくとも一方に、１よりも小さくかつゼロよりも大きい補正係数を掛けて補正する。
【００９０】
制御部は、右側ハンドリムに加えられるトルク、左側ハンドリムに加えられるトルク、右側補助動力および左側補助動力に基づいて１以下でかつゼロよりも大きい補正係数を算出し、右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、右側補助動力および左側補助動力の差との少なくとも一方に補正係数を掛けて補正する。
【００９１】
制御部は、右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、右側補助動力および左側補助動力の差との少なくとも一方に対し、ハンドリム操作により右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、車体のヨー角速度とに基づくローパスフィルタ処理に施す。
【００９２】
制御部は、旋回方向の車輪速度によりアシスト値をフィードバック制御して傾斜アシスト値を求め、右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、右側補助動力および左側補助動力の差と、フィードバック制御されたアシスト値とのうちの少なくとも一つを補正する。
【００９３】
車体のロール角を検出するロール角検出部を備え、制御部は、ロール角検出部で検出されたロール角に対応する傾斜面補正値に基づいてアシスト値をフィードフォワード制御して傾斜アシスト値を求め、右側ハンドリムおよび左側ハンドリムに加えられるトルクの差と、右側補助動力および左側補助動力の差と、傾斜面補正値とのうちの少なくとも一つを補正する。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、使用者による左右車輪のハンドリムの操作に応じて車椅子の走行をアシストする電動アシスト車椅子およびその制御方法全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１…電動アシスト車椅子
２Ｌ，２Ｒ…車輪
３…フレーム（車体）
５…シート（車体）
１３Ｌ…左側ハンドリム
１３Ｒ…右側ハンドリム
２１Ｌ，２１Ｒ…駆動モータ
３０Ｌ…左輪コントローラ
３０Ｒ…右輪コントローラ
３１…主制御部
４１Ｌ，４１Ｒ…ロール角センサ（ロール角検出部）
３１９，３２０…補正部
３１６…外乱値補正部
３１７…外乱値推定部
３１８Ｈ，３１８Ｍ…ＬＰＦ処理部
３２１…第１補正部
３２２…第２補正部
３２３…第３補正部
３２４…第４補正部
【図１】
2017037898.tif 000009
【図２】
2017037898.tif 000010
【図３】
2017037898.tif 000011
【図４】
2017037898.tif 000012
【図５】
2017037898.tif 000013
【図６】
2017037898.tif 000014
【図７】
2017037898.tif 000015
【図８】
2017037898.tif 000016
【図９】
2017037898.tif 000017
【図１０】
2017037898.tif 000018
【図１１】
2017037898.tif 000019
【図１２】
2017037898.tif 000020
【図１３】
2017037898.tif 000021
【国際調査報告】
2017037898.tif 000022
2017037898.tif 000023
2017037898.tif 000024
2017037898.tif 000025