(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者の漕ぎ動作に応じて回転する左車輪及び右車輪を備える車椅子であって、
前記左車輪の速度を取得する第１速度取得部と、
前記右車輪の速度を取得する第２速度取得部と、
前記第１速度取得部により取得された左車輪の速度の変化を、前記搭乗者の所定の漕ぎ動作によって生じると予測される前記左車輪及び前記右車輪の速度の予測変化と比較することにより、前記搭乗者が前記左車輪を漕いだか否かを判定し、前記第２取得部により取得された右車輪の速度の変化を前記予測変化と比較することにより、前記搭乗者が前記右車輪を漕いだか否かを判定する漕ぎ動作判定部と、
前記漕ぎ動作判定部による判定結果に応じて、前記左車輪及び前記右車輪の少なくとも一方の回転を制御する回転制御部とを備える車椅子。
【請求項２】
請求項１に記載の車椅子であって、
前記回転制御部は、前記漕ぎ動作判定部により前記搭乗者が前記左車輪及び前記右車輪を漕いでいないと判定された場合、前記左車輪及び前記右車輪の回転を停止させる、車椅子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車椅子であって、さらに、
前記漕ぎ動作判定部により前記搭乗者が前記左車輪及び前記右車輪を漕いだと判定された場合、前記漕ぎ動作が開始された後の前記左車輪及び前記右車輪の平均速度を推定する両側速度推定部を備え、
前記回転制御部は、前記推定された左車輪の平均速度と前記推定された右車輪の平均速度とを用いて、前記左車輪及び前記右車輪の少なくとも一方の回転を制御する、車椅子。
【請求項４】
請求項３に記載の車椅子であって、
前記回転制御部は、前記取得された左車輪の速度と前記取得された右車輪の速度との実測比が、前記推定された左車輪の平均速度と前記推定された右車輪の平均速度との基準比に一致するように、前記左車輪及び前記右車輪の少なくとも一方の回転を制御する、車椅子。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の車椅子であって、さらに、
前記漕ぎ動作判定部により前記搭乗者が前記左車輪及び前記右車輪の一方を漕いだと判定された場合、前記漕ぎ動作が開始された後の当該一方の車輪の平均速度を推定する片側速度推定部を備え、
前記回転制御部は、前記取得された左車輪の速度と前記取得された右車輪の速度との実測比が、前記推定された一方の車輪の平均速度と前記漕ぎ動作が開始されたときの他方の車輪の速度との基準比に一致するように、前記左車輪及び前記右車輪の回転を制御する、車椅子。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の車椅子であって、さらに、
前記実測比を前記基準比と比較し、その比較結果に基づいて、前記左車輪及び前記右車輪のいずれを制御するかを決定する制御対象決定部を備え、
前記回転制御部は、前記制御対象決定部により決定された車輪の回転を制御する、車椅子。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載の車椅子であって、さらに、
前記漕ぎ動作判定部により前記搭乗者が前記左車輪及び前記右車輪の一方を漕いだと判定された場合、前記漕ぎ動作が開始された後の当該一方の車輪の平均速度を推定する片側速度推定部を備え、
前記回転制御部は、前記一方の車輪の速度が前記速度推定部により推定された平均速度となるように、前記一方の車輪の回転を制御する、車椅子。
【請求項８】
請求項７に記載の車椅子であって、
前記回転制御部は、他方の車輪の速度が、前記搭乗者が漕ぎ動作を開始したときの速度となるように、前記他方の車輪の回転を制御する、車椅子。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の車椅子であって、さらに、
前記車椅子の前後方向の加速度を取得する加速度取得部を備え、
前記漕ぎ動作判定部は、前記加速度取得部により前方向の加速度が所定期間継続して取得された場合、前記搭乗者が前記左車輪及び前記右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定する、車椅子。
【請求項１０】
請求項１に記載の車椅子であって、
前記漕ぎ動作判定部は、
前記取得された左車輪の速度の変化と前記予測変化との第１相違度を算出し、前記取得された右車輪の速度の変化と前記予測変化との第２相違度を算出する相違度算出部と、
前記算出された第１相違度が所定の範囲に存在する場合、前記搭乗者が前記左車輪を漕いだと判定し、前記算出された第２相違度が前記所定の範囲に存在する場合、前記搭乗者が前記右車輪を漕いだと判定する相違度比較部とを含む、車椅子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車椅子であって、
前記相違度算出部は、複数の予測変化を取得し、前記第１相違度及び前記第２相違度を予測変化ごとに算出し、
前記相違度比較部は、各予測変化に対応する第１相違度のうち最小の第１相違度が前記所定の範囲に存在する場合、前記搭乗者が前記左車輪を漕いだと判定し、各予測変化に対応する第２相違度のうち最小の第２相違度が前記所定の範囲に存在する場合、前記搭乗者が前記右車輪を漕いだと判定する、車椅子。
【請求項１２】
搭乗者の漕ぎ動作に応じて回転する左車輪及び右車輪を備える車椅子に搭載され前記左車輪及び右車輪の回転を制御する制御装置、として動作するコンピュータに、
前記左車輪の速度を取得するステップと、
前記右車輪の速度を取得するステップと、
前記取得された左車輪の速度の変化を、前記搭乗者の所定の漕ぎ動作によって生じると予測される前記左車輪及び前記右車輪の速度の予測変化と比較することにより、前記搭乗者が前記左車輪を漕いだか否かを判定するステップと、
前記取得された右車輪の速度の変化を前記予測変化と比較することにより、前記搭乗者が前記右車輪を漕いだか否かを判定するステップと、
前記左車輪を漕いだか否かの判定結果及び前記右車輪を漕いだか否かの判定結果に応じて、前記左車輪の回転及び前記右車輪の少なくとも一方の回転を制御するステップとを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車椅子に関し、さらに詳しくは、搭乗者の漕ぎ動作に応じて回転する左車輪及び右車輪を備える車椅子に関する。
【背景技術】
【０００２】
車椅子は、歩行が困難な高齢者、障害者の移動を補助するために用いられる。車椅子の搭乗者は、車輪に取り付けられたハンドリムを操作することにより、車椅子を前後方向に動かすことができる。搭乗者は、左車輪の回転速度と右車輪の回転速度とを調整することによって、車椅子を旋回させることができる。
【０００３】
車椅子が斜面上を水平に移動する場合、車椅子が、搭乗者の意図に反して下方向に移動する現象（片流れ現象）が発生する。たとえば、歩道が車道に向かって傾斜している場合、車椅子は、搭乗者の意図に関係なく、歩道から車道の方へ移動する。このように、搭乗者が、車椅子を意図通りに動かせないことがある。
【０００４】
特許文献１には、左車輪及び右車輪にそれぞれ組み込まれたパウダブレーキを制御することによって、目標経路に沿って移動することができるパッシブ型移動台車が記載されている。しかし、特許文献１には、目標経路を設定する方法が具体的に記載されていない。
【０００５】
非特許文献１には、搭乗者が車椅子を漕いだときに発生する入力トルクの最大値と、入力トルクが最大値に達するまでの時間とを用いて、車椅子の走行軌道を推定することが記載されている。しかし、非特許文献１に記載されている方法は、搭乗者が車椅子を漕ぎ始めてから、入力トルクが最大値に達するまで、車椅子の走行軌道を制御することができない。
【０００６】
また、非特許文献１に記載されている方法は、搭乗者が車椅子を操作することを前提としている。非特許文献１では、重力など、搭乗者の漕ぎ動作以外の要因によって車椅子が移動することが考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４１１４１５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「躍度最小軌道に基づくパワーアシスト車椅子の走行制御法」，電気学会論文誌Ｃ  １２５巻７号  １１３３〜１１３９ページ、関  弘和，杉本  武明，多田隈  進著、一般社団法人  電気学会、２００５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、搭乗者の漕ぎ動作以外の要因によって車椅子が移動する場合であっても、車輪の回転を制御できる車椅子を提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１０】
本発明の車椅子は、搭乗者の漕ぎ動作に応じて回転する左車輪及び右車輪を備える。本発明の車椅子は、第１速度取得部と、第２速度取得部と、漕ぎ動作判定部と、回転制御部とを備える。第１速度取得部は、左車輪の速度を取得する。第２速度取得部は、右車輪の速度を取得する。漕ぎ動作判定部は、第１速度取得部により取得された左車輪の速度と、第２速度取得部により取得された右車輪の速度とに基づいて、搭乗者が左車輪及び右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定する。回転制御部は、漕ぎ動作判定部による判定結果に応じて、左車輪及び右車輪の少なくとも一方の回転を制御する。
【００１１】
本発明によれば、漕ぎ動作判定部は、左車輪の速度と右車輪の速度とに基づいて、搭乗者が左車輪及び右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定する。回転制御部は、判定結果に応じて、左車輪及び右車輪の少なくとも一方の回転を制御する。これにより、搭乗者の漕ぎ動作以外の要因によって車椅子が移動する場合であっても、車輪の回転を制御することができる。
【００１２】
好ましくは、回転制御部は、漕ぎ動作判定部により搭乗者が左車輪及び右車輪を漕いでいないと判定された場合、左車輪及び右車輪の回転を停止させる。
【００１３】
本発明によれば、搭乗者が左車輪及び右車輪を漕いでいないと判定された場合、車椅子が停止する。これにより、車椅子が搭乗者の意図に反する動きをすることを防止できる。
【００１４】
好ましくは、本発明の車椅子はさらに、両側速度推定部を備える。両側速度推定部は、漕ぎ動作判定部により搭乗者が左車輪及び右車輪を漕いだと判定された場合、漕ぎ動作が開始された後の左車輪及び右車輪の平均速度を推定する。回転制御部は、推定された左車輪の平均速度と推定された右車輪の平均速度とを用いて、左車輪及び右車輪の少なくとも一方の回転を制御する。
【００１５】
本発明によれば、搭乗者が左車輪及び右車輪を漕いだと判定された場合、左車輪及び右車輪の平均速度が推定される。回転制御部は、左車輪及び右車輪の平均速度を用いて、左車輪及び右車輪の回転を制御する。これにより、搭乗者の意図する軌道に沿って車椅子を走行させることができる。
【００１６】
好ましくは、回転制御部は、取得された左車輪の速度と取得された右車輪の速度との実測比が、推定された左車輪の平均速度と推定された右車輪の平均速度との基準比に一致するように、左車輪及び右車輪の少なくとも一方の回転を制御する。これにより、搭乗者の意図する旋回半径に沿って車椅子を走行させることができる。
【００１７】
本発明によれば、左車輪及び右車輪の回転が、左車輪の速度と右車輪の速度との実測比が、左車輪の平均速度と右車輪の平均速度との基準比に一致するように制御される。これにより、搭乗者の意図する軌道に沿って車椅子を走行させることができる。
【００１８】
好ましくは、本発明の車椅子はさらに、片側速度推定部を備える。片側速度推定部は、漕ぎ動作判定部により搭乗者が左車輪及び右車輪の一方を漕いだと判定された場合、漕ぎ動作が開始された後の当該一方の車輪の平均速度を推定する。回転制御部は、取得された左車輪の速度と取得された右車輪の速度との実測比が、推定された一方の車輪の平均速度と漕ぎ動作が開始されたときの他方の車輪の速度との基準比に一致するように、左車輪及び右車輪の回転を制御する。
【００１９】
本発明によれば、搭乗者が一方の車輪を漕いだと判定された場合、一方の車輪の平均速度と、漕ぎ動作が開始されたときの他方の車輪との速度との基準比に基づいて、左車輪及び右車輪が制御される。これにより、搭乗者が一方の車輪のみを漕いだときであっても、搭乗者の意図する軌道に沿って車椅子を走行させることができる。
【００２０】
好ましくは、本発明の車椅子はさらに、制御対象決定部を備える。制御対象決定部は、実測比を基準比と比較し、その比較結果に基づいて、左車輪及び右車輪のいずれを制御するかを決定する。回転制御部は、制御対象決定部により決定された車輪の回転を制御する。
【００２１】
本発明によれば、回転制御部は、実測比を基準比と比較した結果に基づいて、左車輪及び右車輪のいずれか一方の回転を制御する。これにより、実測比を基準比に速やかに近づけることができる。
【００２２】
好ましくは、本発明の車椅子はさらに、片側速度推定部を備える。片側速度推定部は、漕ぎ動作判定部により搭乗者が左車輪及び右車輪の一方を漕いだと判定された場合、漕ぎ動作が開始された後の当該一方の車輪の平均速度を推定する。回転制御部は、一方の車輪の速度が速度推定部により推定された平均速度となるように、一方の車輪の回転を制御する。
【００２３】
本発明によれば、搭乗者が左車輪及び右車輪の一方を漕いだと判定された場合、一方の車輪の平均速度が推定される。一方の車輪の回転は、推定された平均速度となるように制御される。これにより、搭乗者が意図的に一方の車輪のみを漕いだ場合であっても、搭乗者の意図する軌道に沿って車椅子を走行させることができる。
【００２４】
好ましくは、回転制御部は、他方の車輪の速度が、搭乗者が漕ぎ動作を開始したときの速度となるように、他方の車輪の回転を制御する。
【００２５】
本発明によれば、他方の車輪の速度を、搭乗者が漕ぎ動作を開始したときの速度に維持される。このため、一方の車輪の回転のみを制御する場合に比べて、搭乗者の意図する軌道に沿って車椅子を走行させることが容易となる。
【００２６】
好ましくは、本発明の車椅子はさらに、加速度取得部を備える。加速度取得部は、車椅子の前後方向の加速度を取得する。漕ぎ動作判定部は、加速度取得部により前方向の加速度が所定期間継続して取得された場合、搭乗者が左車輪及び右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定する。
【００２７】
本発明によれば、漕ぎ動作判定部は、前方向の加速度が所定期間継続して取得された場合、搭乗者が左車輪及び右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定する。左車輪及び右車輪の速度が変化するたびに、搭乗者が左車輪及び右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定することがないため、左車輪及び右車輪の回転を安定的に制御できる。
【００２８】
好ましくは、漕ぎ動作判定部は、取得された左車輪の速度の変化を、搭乗者の所定の漕ぎ動作によって生じると予測される左車輪及び右車輪の速度の予測変化と比較することにより、搭乗者が左車輪を漕いだか否かを判定し、取得された右車輪の速度の変化を前記予測変化と比較することにより、搭乗者が前記右車輪を漕いだか否かを判定する。
【００２９】
本発明によれば、漕ぎ動作判定部は、左車輪及び右車輪の速度の変化を予測変化と比較することにより、搭乗者が左車輪を漕いだか否かを判定し、搭乗者が右車輪を漕いだか否かを判定する。これにより、左車輪に対する漕ぎ動作の有無と、右車輪に対する漕ぎ動作の有無を個別に判定できる。
【００３０】
好ましくは、漕ぎ動作判定部は、相違度算出部と、相違度比較部とを備える。相違度算出部は、取得された左車輪の速度の変化と予測変化との第１相違度を算出し、取得された右車輪の速度の変化と予測変化との第２相違度を算出する。相違度比較部は、算出された第１相違度が所定の範囲に存在する場合、搭乗者が左車輪を漕いだと判定し、算出された第２相違度が所定の範囲に存在する場合、搭乗者が右車輪を漕いだと判定する。
【００３１】
本発明によれば、搭乗者が左車輪を漕いだか否かが、左車輪の速度の変化と予測変化との第２相違度に基づいて判定される。搭乗者が右車輪を漕いだか否かが、右車輪の速度の変化と予測変化との第２相違度に基づいて判定される。これにより、左車輪に対する漕ぎ動作の有無と、右車輪に対する漕ぎ動作の有無とを高い精度で判定できる。
【００３２】
好ましくは、相違度算出部は、複数の予測変化を取得し、第１相違度及び第２相違度を予測変化ごとに算出する。相違度比較部は、各予測変化に対応する第１相違度のうち最小の第１相違度が所定の範囲に存在する場合、搭乗者が左車輪を漕いだと判定し、各予測変化に対応する第２相違度のうち最小の第２相違度が所定の範囲に存在する場合、搭乗者が右車輪を漕いだと判定する。
【００３３】
本発明によれば、第１相違度及び第２相違度を予測変化ごとに算出し、最小の第１相違度及び最小の第２相違度を用いて、搭乗者が左車輪及び右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定する。これにより、搭乗者が左車輪及び右車輪の少なくとも一方を漕いだか否かを判定する精度を向上させることができる。
【００３４】
本発明のプログラムは、本発明の車椅子が備える制御装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態による車椅子の背面図である。
【図２】図１に示す車椅子の左側面図である。
【図３】図１に示す車椅子の上面図である。
【図４】図１に示す制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図５Ａ】図１に示す車椅子を搭乗者が漕いだときにおける左車輪の速度の変化を示す図である。
【図５Ｂ】図１に示す車椅子を搭乗者が漕いだときにおける右車輪の速度の変化を示す図である。
【図６】図４に示す速度検出プログラムのフローチャートである。
【図７】図４に示す車椅子制御プログラムのフローチャートである。
【図８】図５Ａに示す左車輪の速度の変化を拡大したグラフである。
【図９】図7に示すマッチング処理のフローチャートである。
【図１０】図１に示す車椅子と旋回半径との関係を示す図である。
【図１１】図７に示す軌道制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３７】
｛車椅子の構造｝
図１は、本実施の形態による車椅子１の背面図である。図２は、車椅子１の左側面図である。図３は、車椅子１の上面図である。図１〜図３を参照して、車椅子１は、ブレーキ１７ａ，１７ｂが左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂにそれぞれ取り付けられたパッシブ型車椅子である。車椅子１は、ブレーキ１７ａ，１７ｂを用いて左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御することにより、走行経路を制御できる。
【００３８】
車椅子１は、シート１１と、左車輪１２ａと、右車輪１２ｂと、ハンドリム１３ａ，１３ｂと、キャスタ１４ａ，１４ｂと、フレーム１５と、回転角センサ１６ａ，１６ｂと、ブレーキ１７ａ，１７ｂと、制御装置２とを備える。
【００３９】
フレーム１５は、車椅子１の本体を形成する。フレーム１５には、シート１１と、左車輪１２ａと、右車輪１２ｂと、キャスタ１４ａ、１４ｂとが取り付けられる。左車輪１２ａは、車椅子１の左後輪である。右車輪１２ｂは、車椅子１の右後輪である。ハンドリム１３ａは、左車輪１２ａの外側に取り付けられる。ハンドリム１３ｂは、右車輪１２ｂの外側に取り付けられる。キャスタ１４ａは、車椅子１の左前輪である。キャスタ１４ｂは、車椅子１の右前輪である。
【００４０】
搭乗者は、シート１１に座り、ハンドリム１３ａ，１３ｂを回すことにより、車椅子１を前後に移動させる。すなわち、搭乗者は、ハンドリム１３ａを回すことにより、左車輪１２ａを漕ぐことができ、ハンドリム１３ｂを回すことにより、右車輪１２ｂを漕ぐことができる。
【００４１】
回転角センサ１６ａは、左車輪１２ａの回転軸に取り付けられ、左車輪１２ａの回転位置を検出する。回転角センサ１６ｂは、右車輪１２ｂの回転軸に取り付けられ、右車輪１２ｂの回転位置を検出する。ブレーキ１７ａは、左車輪１２ａに取り付けられ、左車輪１２ａの回転を抑制するためのブレーキトルクを発生させる。ブレーキ１７ｂは、右車輪１２ｂに取り付けられ、右車輪１２ｂの回転を抑制するためのブレーキトルクを発生させる。回転角センサ１６ａ，１６ｂと、ブレーキ１７ａ，１７ｂとは、図示しない配線によって、制御装置２と接続される。
【００４２】
制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの速度の変化に応じて、ブレーキ１７ａ，１７ｂを制御する装置である。制御装置２は、シート１１の下に取り付けられる。制御装置２は、たとえば、マイクロコンピュータである。制御装置２の詳細については、後述する。
【００４３】
｛制御装置２の構成｝
図４は、制御装置２の構成を示す機能ブロック図である。図４を参照して、制御装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、インタフェース２３と、フラッシュメモリ２４とを備える。
【００４４】
ＣＰＵ２１は、フラッシュメモリ２４に格納されたプログラムを実行する。ＲＡＭ２２は、制御装置２のメインメモリである。ＣＰＵ２１は、プログラムをＲＡＭ２２にロードし、ロードされたプログラムを実行して制御装置２を制御する。
【００４５】
フラッシュメモリ２４は、書き換え可能な不揮発性の半導体メモリであり、車椅子制御プログラム３と、速度検出プログラム４と、複数のモデル化データ５と、左速度データ６と、右速度データ７とを格納する。フラッシュメモリ２４に格納される各種データは、プログラムの動作に応じて、ＲＡＭ２２にロードされる。
【００４６】
車椅子制御プログラム３は、速度検出プログラム４により取得される左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの速度に基づいて、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方を漕いだか否かを判定する。車椅子制御プログラム３は、判定結果に応じて、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方を制御する。
【００４７】
速度検出プログラム４は、回転角センサ１６ａから出力される回転位置に基づいて、左車輪１２ａの速度を取得し、回転角センサ１６ｂから出力される回転位置に基づいて、右車輪１２ｂの速度を取得する。速度検出プログラム４は、角速度を検出してもよいし、車輪の接線方向の速度（以下、「線速度」と呼ぶ。）を取得してもよい。以下、特に説明のない限り、速度検出プログラム４が、線速度を検出する場合を説明する。図２を参照して、速度ＶＬは、速度検出プログラム４により取得された左車輪１２ａの線速度であり、速度ＶＲは、速度検出プログラム４により取得された右車輪１２ｂの線速度である。
【００４８】
モデル化データ５は、搭乗者の所定の漕ぎ動作によって生じると予測される速度ＶＬ，ＶＲの変化（予測変化）を記録したデータである。各モデル化データ５は、互いに異なる複数種類の漕ぎ動作に対応する予測変化を記録している。モデル化データ５の詳細は、後述する。
【００４９】
左速度データ６は、速度検出プログラム４に取得された速度ＶＬを時系列に記録したデータである。右速度データ７は、速度検出プログラム４に取得された速度ＶＲを時系列に記録したデータである。
【００５０】
｛制御装置２の動作の概略｝
以下、制御装置２の動作の概略を説明する。
【００５１】
制御装置２は、回転角センサ１６ａから入力される左車輪１２ａの回転位置に基づいて、速度ＶＬを取得する。制御装置２は、回転角センサ１６ｂから入力される右車輪１２ｂの回転位置に基づいて、速度ＶＲを取得する。
【００５２】
制御装置２は、速度ＶＬの変化とモデル化データ５に記録された予測変化との相違度を左車輪１２ａの相違度として算出する。左車輪１２ａの相違度が所定の範囲に存在する場合、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだと判定する。同様に、制御装置２は、速度ＶＲの変化と予測変化との相違度を右車輪１２ｂの相違度として算出する。右車輪１２ｂの相違度が所定の範囲に存在する場合、制御装置２は、搭乗者が右車輪１２ｂを漕いだと判定する。
【００５３】
制御装置２は、判定結果に応じて、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方の回転を制御する。たとえば、制御装置２は、左車輪１２ａの回転を制御する場合、ブレーキ１７ａのブレーキトルクを調整する。ブレーキ１７ａ，１７ｂのブレーキトルクを調整することにより、車椅子１の走行経路を制御することができる。
【００５４】
このように、制御装置２は、速度ＶＬ，ＶＲの変化に基づいて、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方を漕いだか否かを判定する。制御装置２は、判定結果に応じて左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方の回転を制御する。これにより、漕ぎ動作以外の要因で車椅子１が移動する場合であっても、車椅子１の動きを制御することができる。
【００５５】
たとえば、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂを漕いでいないと判定した場合、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を停止させる。搭乗者が車椅子１を漕いでいないにもかかわらず、車椅子１が動き始めた場合（車椅子１が斜面を下り始めた場合など）に、車椅子１を強制的に停止させることができる。
【００５６】
また、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂを漕いだと判定した場合、搭乗者が漕ぎ動作を開始した後の左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの平均速度を推定する。制御装置２は、速度ＶＬと速度ＶＲとの比（実測比）が、推定された左車輪１２ａの平均速度と推定された右車輪１２ｂの平均速度との比（基準比）に一致するように、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御する。すなわち、制御装置２は、車椅子１が、基準比に基づいて定められる旋回半径に沿って曲がることができるように、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御する。これにより、制御装置２は、搭乗者の意図する経路に沿って、車椅子１を移動させることができる。
【００５７】
｛漕ぎ動作の判定の原理｝
以下、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方を漕いだか否かを判定する原理を説明する。制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂが漕がれたか否かを車輪ごとに個別に判定する。以下、左車輪１２ａを例にして説明する。
【００５８】
左車輪１２ａの位置を示すパラメータとして、ｘ（ｔ）を定義する。ｘ（ｔ）は、時刻ｔにおける、車椅子１が移動する平面１００（図３参照）上での左車輪１２ａの位置（左車輪１２ａの重心の位置）を示す。
【００５９】
本実施の形態では、躍度最小軌道モデルを搭乗者の漕ぎ動作に適用する。制御装置２は、速度ＶＬの変化を、躍度最小軌道モデルにより得られる車輪の速度変化と比較することによって、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだか否かを判定する。なお、躍度最小軌道モデルにより得られる車輪の速度変化は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂで共通である。
【００６０】
躍度最小軌道モデルにおいて、ｘ（ｔ）は、（式１）に示すように、評価関数Ｃｊを最小にする関数として定義される。（式１）において、ｔｆは、漕ぎ動作に要する時間である。ｄ３（ｘ）／ｄｔ３は、躍度である。
【数１】
0005948149.tif 000002
【００６１】
評価関数Ｃｊが最小となる極値を有する場合、ｘ（ｔ）は、オイラーポアソン方程式を満たすため、ｘ（ｔ）は、（式２）で表わされる。（式２）より、ｘ（ｔ）は、５次式で表わされる。
【数２】
0005948149.tif 000003
【００６２】
次に、ｘ（ｔ）を（式２）から求めるための条件を設定する。搭乗者が、停止している車椅子１を漕ぎ、所望の位置に車椅子１を停止させると仮定する。つまり、搭乗者は、左車輪１２ａを回転させる動作と、左車輪１２ａの回転を停止させる動作とを、連続して行う。この仮定に基づいて、搭乗者が漕ぎ動作を開始したとき（ｔ＝０）における左車輪１２ａの位置をｘ０と設定し、搭乗者が漕ぎ動作を終了したとき（ｔ＝ｔｆ）における左車輪１２ａの位置をｘｆと設定する。漕ぎ動作の開始時（ｔ＝０）及び終了時（ｔ＝ｔｆ）における、左車輪１２ａの速度及び接線方向の加速度を０に設定する。
【００６３】
（式２）をこれらの設定の下で解くことにより、ｘ（ｔ）は、（式３）、（式４）で表わされる。
【数３】
0005948149.tif 000004
【数４】
0005948149.tif 000005
【００６４】
（式３）及び（式４）において、ｘ０，ｘｆ，ｔｆが、漕ぎ動作を特定するためのパラメータとなる。（式３）及び（式４）により示される車椅子１の予測軌道（躍度最小軌道モデルに基づく軌道）をｘ（ｘｆ，ｔｆ）（ｔ）と定義する。また、左車輪１２ａの実際の軌道（実測軌道）をｘｒｅａｌ（ｔ）と定義する。下記（式５）に示すように、実測軌道ｘｒｅａｌ（ｔ）を予測軌道ｘ（ｘｆ，ｔｆ）（ｔ）から差し引いた値の絶対値を積分する。（式５）により得られる積分値は、実測軌道が予測軌道と相違する度合いを示す。
【数５】
0005948149.tif 000006
【００６５】
積分値が予め定められた基準値よりも小さい場合、実測軌道が予測軌道に整合すると判定される。つまり、左車輪１２ａは、漕ぎ動作により移動したと判定される。積分値が基準値以上である場合、実測軌道は、予測軌道と整合しないと判定される。つまり、左車輪１２ａは、漕ぎ動作以外の要因により移動したと判定される。
【００６６】
各モデル化データ５に記録される左車輪１２ａの速度の変化（予測変化）を、上述した予測軌道から計算することができる。したがって、（式５）において、予測軌道ｘ（ｘｆ，ｔｆ）（ｔ）を予測変化に置き換え、実測軌道ｘｒｅａｌ（ｔ）を速度ＶＬの変化に置き換えることにより、積分値は、速度ＶＬの変化と予測変化との相違度を示す。速度ＶＬの変化と予測変化との相違度に基づいて、速度ＶＬが漕ぎ動作により変化したか否かを判定することができる。
【００６７】
様々なｘｆ，ｔｆを設定することにより、互いに異なる複数の予測軌道を計算できる。つまり、搭乗者が左車輪１２ａを強く漕いだり、弱い力でゆっくり漕いだりした場合など、搭乗者の様々な動作に応じた複数の予測軌道を計算できる。これらの予測軌道から、搭乗者の様々な動作に応じた複数の予測変化を計算できる。このようにして計算された複数の予測変化が、各モデル化データ５に記録される。
【００６８】
制御装置２は、複数のモデル化データ５を用いて、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだか否かを判定する。制御装置２は、各モデル化データ５を用いて算出された複数の左車輪１２ａの相違度の中で、最小の相違度を選択する。最小の相違度がしきい値よりも小さければ、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだと判定する。
【００６９】
制御装置２は、搭乗者が右車輪１２ｂを漕いだか否かを判定するときにも、左車輪１２ａと共通のモデル化データ５を使用する。右車輪１２ｂの物理特性（半径など）は、左車輪１２ａの物理的特性が同じであるため、左車輪１２ａと同じ予測軌道が得られるためである。
【００７０】
｛実測変化と予測変化との比較｝
図５Ａ及び図５Ｂは、漕ぎ動作により車椅子１が右旋回したときにおける各車輪の速度の変化を示すグラフである。図５Ａは、左車輪１２ａの速度ＶＬの変化を示す。図５Ｂは、右車輪１２ｂの速度ＶＲの変化を示す。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、速度ＶＬ，ＶＲを実線で示し、予測変化を破線で示す。
【００７１】
図５Ａ及び図５Ｂを参照して、車椅子１が右旋回しているため、速度ＶＬが、速度ＶＲよりも大きくなる。また、速度ＶＬ，ＶＲが、予測変化にほぼ整合している。
【００７２】
なお、図５Ａを参照して、１．７５〜３．０秒の期間において、速度ＶＬが、予測変化を上回る傾向にある。この理由は、躍度最小軌道モデルにおいて、搭乗者が左車輪１２ａを停止させる動作を行うことが考慮されているのに対して、実際の車椅子１の操作では、搭乗者が、車椅子１を漕ぐたびに、車輪を停止させることがないためである。図５Ｂを参照して、実測変化は、全ての期間において、予測変化を下回る傾向にある。この理由は、搭乗者が、車椅子１を右旋回させるために、右車輪１２ｂの回転を抑制しようとしているためであると考えられる。
【００７３】
制御装置２は、速度ＶＬ，ＶＲの立ち上がり期間（図５Ａ及び図５Ｂに示す例では、０．１〜０．２秒の期間）に、速度ＶＬ，ＶＲを予測変化と比較して相違度を算出する。この期間では、速度ＶＬ，ＶＲは、予測変化にほぼ一致しているため、制御装置２は、速度ＶＬ，ＶＲが漕ぎ動作により変化したか否かを高い精度で判定できる。
【００７４】
なお、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂを漕いで車椅子１を直進させる場合、速度ＶＬ，ＶＲの比は、ほぼ１対１となる。速度ＶＬ，ＶＲは、同一の予測変化に整合する。
【００７５】
以下、制御装置２の動作について詳しく説明する。
【００７６】
｛各車輪の速度及び車椅子１の加速度の算出｝
図６は、速度検出プログラム４のフローチャートである。以下、図６を参照して、速度検出プログラム４を実行する制御装置２の動作を説明する。
【００７７】
制御装置２は、左車輪１２ａの回転位置が回転角センサ１６ａから入力された場合（ステップＳ２１においてＹｅｓ）、入力された回転位置に基づいて、速度ＶＬを計算する（ステップＳ２２）。具体的には、制御装置２は、直前に入力された回転位置と、新たに入力された回転位置とから、左車輪１２ａの回転角の変化を算出する。制御装置２は、算出された回転角の変化と、回転位置との入力間隔と、左車輪１２ａの半径とから、速度ＶＬを算出する。制御装置２は、算出された速度ＶＬを左速度データ６に記録する（ステップＳ２３）。
【００７８】
一方、制御装置２は、左車輪１２ａの回転位置が入力されない場合（ステップＳ２１においてＮｏ）、右車輪１２ｂの回転位置が回転角センサ１６ｂから入力されたか否かを確認する（ステップＳ２４）。右車輪１２ｂの回転位置が入力されない場合（ステップＳ２４においてＮｏ）、制御装置２は、ステップＳ２１に戻る。
【００７９】
制御装置２は、右車輪１２ｂの回転位置が入力された場合（ステップＳ２４においてＹｅｓ）、速度ＶＲを算出する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の処理は、ステップＳ２２の処理と同様である。制御装置２は、算出された速度ＶＲを、右速度データ７に記録する（ステップＳ２６）。
【００８０】
制御装置２は、ステップＳ２３又はステップＳ２６の後に、車椅子１の加速度を算出する（ステップＳ２７）。具体的には、制御装置２は、左速度データ６に記録された過去２つの速度から、左車輪１２ａの矢印Ａ方向（図３参照）の加速度を算出する。同様に、右車輪１２ｂの加速度が算出される。制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの加速度の平均値を、車椅子１の加速度として算出する。車椅子１の加速度は、ＲＡＭ２２に時系列に記録される。
【００８１】
制御装置２は、車椅子１の加速度を算出した後に、ステップＳ２１に戻る。制御装置２は、電源が入力されている間、ステップＳ２１〜Ｓ２７の処理を繰り返し実行する。
【００８２】
｛車輪の回転制御｝
図７は、車椅子制御プログラム３のフローチャートである。以下、図7を参照して、車椅子制御プログラム３を実行する制御装置２の動作を説明する。制御装置２は、車椅子１が停止しているときに、車椅子制御プログラム３を開始すると仮定する。また、制御装置２は、車椅子制御プログラム３と並行して、速度検出プログラム４を実行している。
【００８３】
制御装置２は、ＲＡＭ２２に記録された加速度を参照して、車椅子１の前方向（矢印Ａ方向）の加速度がΔｔ１の期間継続して検出されたか否かを確認する（ステップＳ１）。Δｔ１は、たとえば、０．１秒である。
【００８４】
前方向の加速度が継続して検出された場合（ステップＳ１においてＹｅｓ）、制御装置２は、搭乗者が車椅子１を漕いだ可能性があると判断し、ブレーキを解除する（ステップＳ２）。具体的には、制御装置２は、ブレーキの解除を指示する制御信号を、ブレーキ１７ａ，１７ｂに出力する。これにより、制御装置２は、ブレーキ１７ａ，１７ｂの影響を受けることなく、速度ＶＬ，ＶＲを検出できる。
【００８５】
制御装置２は、マッチング処理（ステップＳ３）を実行することにより、複数のモデル化データ５に記録された予測変化の中から、速度ＶＬの変化に最も整合する予測変化と、速度ＶＲの変化に最も整合する予測変化とを決定する。
【００８６】
次に、制御装置２は、マッチング処理（ステップＳ３）の結果に基づいて、搭乗者が車椅子１を漕いだか否かを判定する（ステップＳ４）。搭乗者が車椅子１を漕いだと判定された場合、制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方の回転を制御する軌道制御処理を実行する（ステップＳ５）。これにより、制御装置２は、搭乗者の意図に応じた軌道に沿って、車椅子１を走行させることができる。搭乗者が車椅子１を漕いでいないと判定された場合、制御装置２は、車椅子１を緊急停止させる（ステップＳ４５）。漕ぎ動作判定処理（ステップＳ４）の詳細は、後述する。
【００８７】
制御装置２は、前方向の加速度をΔｔ１の期間継続して検出するまで（ステップＳ６においてＹｅｓ）、軌道制御処理（ステップＳ５）を繰り返し実行する。搭乗者が車椅子１を漕ぐなどして、前方向への加速が新たに検出された場合（ステップＳ６においてＹｅｓ）、制御装置２は、搭乗者が車椅子１を新たに漕いだかどうかを判定するために、ステップＳ２に戻る。
【００８８】
以下、車椅子制御プログラム３の各ステップを詳しく説明する。
【００８９】
｛マッチング処理（ステップＳ３）｝
図８は、図５Ａに示すグラフの拡大図であり、０〜０．５秒の期間の速度ＶＬの変化を示している。図８を参照して、期間Δｔ１（０〜０．１秒）は、前方向の加速度を検出するための期間である（ステップＳ１、図７参照）。０．１秒よりも後の期間において、ブレーキ１７ａ，１７ｂは、解除される（ステップＳ２）。制御装置２は、期間Δｔ１以降の車輪の速度を用いて、相違度を算出する。
【００９０】
図９は、マッチング処理（ステップＳ３）のフローチャートである。制御装置２は、期間Δｔ２における速度ＶＬを左速度データ６から取得し、期間Δｔ２における速度ＶＲを右速度データ７から取得する（ステップＳ３１）。また、制御装置２は、複数のモデル化データ５をフラッシュメモリ２４からＲＡＭ２２にロードすることにより、複数のモデル化データ５を取得する。ブレーキ１７ａ，１７ｂは、既に解除されているため（ステップＳ２）、期間Δｔ２における速度ＶＬ，ＶＲは、ブレーキの影響を受けていない。
【００９１】
制御装置２は、全てのモデル化データ５を用いて相違度を計算したか否かを確認する（ステップＳ３２）。制御装置２は、全てのモデル化データ５を使用していない場合（ステップＳ３２においてＮｏ）、相違度の計算に使用していないモデル化データ５を選択する（ステップＳ３３）。
【００９２】
制御装置２は、期間Δｔ２における速度ＶＬの変化と、選択されたモデル化データ５に記録されている予測変化との相違度を計算する（ステップＳ３４）。モデル化データ５には、期間Δｔ２（ｔ＝０．１〜０．２秒）に対応する予測変化が記録されている。制御装置２は、速度ＶＬを予測変化から差し引いた値の絶対値を合計することにより、相違度を算出する。制御装置２は、期間Δｔ２における速度ＶＲの変化と、選択されたモデル化データ５に記録されている予測変化との相違度を計算する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５の処理は、速度ＶＲが用いられる点を除き、ステップＳ３４と同様である。
【００９３】
制御装置２は、全てのモデル化データ５を使用するまで（ステップＳ３２においてＹｅｓ）、ステップＳ３３〜Ｓ３５を繰り返す。これにより、複数の左車輪１２ａの相違度と、複数の右車輪１２ｂの相違度とが計算される。
【００９４】
制御装置２は、全てのモデル化データ５を使用した場合（ステップＳ３２においてＹｅｓ）、複数の左車輪１２ａの相違度の中から、最小の相違度（以下、「左最小相違度」と呼ぶ。）を選択する（ステップＳ３６）。制御装置２は、複数の右車輪１２ｂの相違度の中から、最小の相違度（以下、「右最小相違度」と呼ぶ。）を選択する。
【００９５】
｛漕ぎ動作判定処理（ステップＳ４）｝
以下、図７を参照して、漕ぎ動作判定処理（ステップＳ４）を説明する。制御装置２は、マッチング処理（ステップＳ３）により選択された左最小相違度及び右最小相違度を、予め設定されたしきい値と比較する（ステップＳ４１〜Ｓ４３）。
【００９６】
左最小相違度及び右最小相違度の両者がしきい値以上である場合（ステップＳ４１においてＹｅｓ）、制御装置２は、速度ＶＬ，ＶＲの変化が躍度最小軌道モデルに整合しないと判断する。制御装置２は、速度ＶＬ，ＶＲが搭乗者の漕ぎ動作以外の要因により変化したと判断し、車椅子１を緊急停止させる（ステップＳ４５）。制御装置２は、最大のブレーキトルクを指示する信号をブレーキ１７ａ，１７ｂに出力する。
【００９７】
右最小相違度のみがしきい値以上である場合（ステップＳ４１においてＮｏ、ステップＳ４２においてＹｅｓ）、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａのみを漕いだと判定し、ステップＳ４６を実行する。左最小相違度のみがしきい値以上である場合（ステップＳ４１においてＮｏ、ステップＳ４２においてＮｏ、ステップＳ４３においてＹｅｓ）、制御装置２は、搭乗者が右車輪１２ｂのみを漕いだと判定し、ステップＳ４７を実行する。ステップＳ４６，Ｓ４７の詳細は、後述する。
【００９８】
左最小相違度及び右最小相違度の両者がしきい値よりも小さい場合（ステップＳ４１においてＮｏ、ステップＳ４２においてＮｏ、ステップＳ４３においてＮｏ）、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂを漕いだと判定する。制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの平均速度を推定し、基準比を算出する（ステップＳ４４）。基準比は、推定された左車輪１２ａの平均速度と、推定された右車輪１２ｂの平均速度との比である。
【００９９】
左車輪１２ａを例にして、平均速度の推定方法を詳しく説明する。各モデル化データ５は、躍度最小軌道モデルのパラメータｘｆ，ｔｆを記録している。ｘｆは、搭乗者が漕ぎ動作を終了した時刻（ｔ＝ｔｆ）における車輪の位置である。
【０１００】
制御装置２は、左最小相違度に対応するモデル化データ５から、ｘｆ，ｔｆを抽出する。以下、左最小相違度に対応するモデル化データ５から抽出されたｘｆ，ｔｆを、ｘＬ＿ｆ，ｔＬ＿ｆと記述する。制御装置２は、（式６）を用いて、左車輪１２ａの平均速度ＶＬ＿ｅｓｔを推定する。
【数６】
0005948149.tif 000007
【０１０１】
同様に、右車輪１２ｂの平均速度ＶＲ＿ｅｓｔは、（式７）で表わされる。（式７）において、ｘＲ＿ｆ，ｔＲ＿ｆは、右最小相違度に対応するモデル化データ５から抽出されたｘｆ，ｔｆである。
【数７】
0005948149.tif 000008
【０１０２】
制御装置２は、算出された平均速度ＶＬ＿ｅｓｔ，ＶＲ＿ｅｓｔを用いて、基準比を算出する。基準比は、（式８）により求められる。（式８）において、ＤＳは、基準比を示す。平均速度ＶＬ＿ｅｓｔ，ＶＲ＿ｅｓｔ及び基準比Ｄｓは、軌道制御処理（ステップＳ５）で用いられる。
【数８】
0005948149.tif 000009
【０１０３】
右最小相違度のみがしきい値以上である場合（ステップＳ４２においてＹｅｓ）、制御装置２は、ステップＳ４６を実行する。制御装置２は、（式６）を用いて、平均速度ＶＬ＿ｅｓｔを推定する。制御装置２は、モデル化データ５を用いて平均速度ＶＲ＿ｅｓｔを推定できない。このため、制御装置２は、漕ぎ動作が開始されたとき（ｔ＝０秒）の速度ＶＲを、平均速度ＶＲ＿ｅｓｔに設定する。制御装置２は、（式８）を用いて、基準比Ｄｓを算出する。なお、制御装置２は、平均速度ＶＲ＿ｅｓｔとして、漕ぎ動作が開始されてから（ｔ＝０）、相違度の計算に用いられる速度ＶＲの取得が終了するまで（ｔ＝０．２秒）のいずれかの速度ＶＲを設定すればよい。
【０１０４】
左最小相違度のみがしきい値以上である場合（ステップＳ４３においてＹｅｓ）、制御装置２は、ステップＳ４７を実行する。制御装置２は、（式７）を用いて、平均速度ＶＲ＿ｅｓｔを推定する。制御装置２は、モデル化データ５を用いて平均速度ＶＬ＿ｅｓｔを推定できない。このため、制御装置２は、漕ぎ動作が開始されたとき（ｔ＝０秒）の速度ＶＬを、平均速度ＶＬ＿ｅｓｔに設定する。制御装置２は、（式８）を用いて、基準比Ｄｓを算出する。なお、制御装置２は、平均速度ＶＬ＿ｅｓｔとして、０〜０．２秒の期間のいずれかの速度ＶＬを設定すればよい。
【０１０５】
｛軌道制御処理（ステップＳ５）｝
以下、平均速度ＶＬ＿ｅｓｔ，ＶＲ＿ｅｓｔが、ステップＳ４４の処理により推定された場合を例にして、軌道制御処理（ステップＳ５）を説明する。
【０１０６】
最初に、搭乗者の意図する軌道を、基準比Ｄｓに基づいて特定できる原理を説明する。図１０は、車椅子１が左方向に旋回する場合における、速度ＶＬ，ＶＲと、車椅子１の旋回半径Ｒａとの関係を示す図である。図１０を参照して、Ｔは、左車輪１２ａと右車輪１２ｂとの距離を示す。図１０に示す車椅子１は、図３に示す上面図に対応する。この場合、車椅子１の旋回半径Ｒａは、（式９）で表わされる。
【数９】
0005948149.tif 000010
【０１０７】
距離Ｔは固定値であるため、旋回半径Ｒａは、速度ＶＬ，ＶＲに依存する。すなわち、速度ＶＬと速度ＶＲとの比が一定であれば、車椅子１は、速度ＶＬ又は速度ＶＲが変化したとしても、旋回半径Ｒａを維持することができる。制御装置２は、速度ＶＬと速度ＶＲとの比を基準比に一致させるように、ブレーキ１７ａ，１７ｂを制御する。これにより、制御装置２は、車椅子１を、搭乗者の意図する旋回半径Ｒａで走行させることができる。
【０１０８】
図１１は、軌道制御処理（ステップＳ５）のフローチャートである。図１１を参照して、制御装置２は、実測比Ｄｃを算出する（ステップＳ５１）。実測比Ｄｃは、現在の速度ＶＬと現在の速度ＶＲとの比である。実測比Ｄｃは、（式１０）で表わされる。
【数１０】
0005948149.tif 000011
【０１０９】
制御装置２は、実測比Ｄｃを基準比Ｄｓと比較して、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂのいずれを制御するかを決定する（ステップＳ５２）。つまり、制御装置２は、実測比Ｄｃを基準比Ｄｓに一致させるためには、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂのいずれにブレーキをかける必要があるかを判定する。
【０１１０】
制御装置２は、基準比Ｄｓが実測比Ｄｃよりも大きい場合、速度ＶＬが過剰であると判定する。制御装置２は、速度ＶＬを抑制するために、ブレーキ１７ａを制御することを決定する。つまり、左車輪１２ａが、制御対象として決定される。一方、制御装置２は、基準比Ｄｓが実測比Ｄｃよりも小さい場合、速度ＶＲが過剰であると判定する。制御装置２は、速度ＶＲを抑制するために、ブレーキ１７ｂを制御することを決定する。つまり、右車輪１２ｂが、制御対象として決定される。
【０１１１】
右車輪１２ｂが制御対象に決定された場合（ステップＳ５３においてＹｅｓ）、制御装置２は、右車輪１２ｂの目標速度ＶＲ＿ｒｅｆを決定する（ステップＳ５４）。目標速度ＶＲ＿ｒｅｆは、（式１１）で表わされる。
【数１１】
0005948149.tif 000012
【０１１２】
（式１１）において、速度ＶＬが、左車輪１２ａの目標速度ＶＬ＿ｒｅｆとして代入される。速度ＶＬを基準比Ｄｓの逆数に乗算することにより、目標速度ＶＲ＿ｒｅｆを算出することができる。制御装置２は、算出された目標速度ＶＲ＿ｒｅｆを用いて、ブレーキ１７ｂを制御する（ステップＳ５５）。制御装置２は、算出された目標速度ＶＲ＿ｒｅｆに基づいて、ブレーキ１７ｂのブレーキトルクを決定し、決定したブレーキトルクに対応する制御信号をブレーキ１７ｂに出力する。
【０１１３】
一方、左車輪１２ａが制御対象に決定された場合（ステップＳ５３においてＮｏ）、制御装置２は、目標速度ＶＬ＿ｒｅｆを決定する（ステップＳ５６）。目標速度ＶＬ＿ｒｅｆは、（式１２）で表わされる。
【数１２】
0005948149.tif 000013
【０１１４】
（式１２）において、速度ＶＲが、目標速度ＶＲ＿ｒｅｆとして代入される。速度ＶＬを基準比Ｄｓに乗算することにより、目標速度ＶＬ＿ｒｅｆを算出することができる。制御装置２は、算出された目標速度ＶＬ＿ｒｅｆを用いて、ブレーキ１７ａを制御する（ステップＳ５７）。制御装置２は、算出された目標速度ＶＬ＿ｒｅｆに基づいて、ブレーキ１７ａのブレーキトルクを決定し、決定したブレーキトルクに対応する制御信号をブレーキ１７ａに出力する。
【０１１５】
前方向の加速度が継続して検出されるまで（ステップＳ６においてＹｅｓ，図６参照）、軌道制御処理（ステップＳ５）が繰り返し実行される。制御装置２は、フィードバック制御により、実測比Ｄｃを基準比Ｄｓに近づけることにより、搭乗者の意図する軌道に沿って、車椅子１を走行させることができる。
【０１１６】
前方向の加速度が継続して検出された場合、制御装置２は、マッチング処理（ステップＳ３）を新たに実行する。このとき、マッチング処理を開始（ｔ＝０．１秒）するときの速度ＶＬ，ＶＲが、モデル化データ５に記録される予測変化の初期速度（Ｖ＝０）に一致しない場合がある。この場合、制御装置は、ｔ＝０．１秒における速度ＶＬ，ＶＲを予測変化に加算して、マッチング処理を実行する。
【０１１７】
また、搭乗者が左車輪１２ａのみを漕いだと判定した場合、搭乗者が右車輪１２ｂのみを漕いだと判定した場合も同様の処理が実行される。これにより、搭乗者が一方の車輪を漕いだ場合であっても、制御装置２は、搭乗者の意図する経路に沿って車椅子１を走行させることができる。車椅子が斜面を水平に走行しているときに、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂのいずれか一方を漕ぐことが考えられる。このような場合に、制御装置２は、実測比Ｄｃを基準比Ｄｓに近づけるように、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御することにより、搭乗者の意図に沿った経路で車椅子１を走行させることができる。
【０１１８】
以上説明したように、制御装置２は、速度ＶＬ，ＶＲの変化が躍度最小軌道モデルに整合するかどうかを判定する。これにより、搭乗者が車椅子１を漕いでいないときに、車椅子１が移動を開始したとしても、車椅子１を適切に制御できる。また、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方を漕いだと判定した場合、実測比Ｄｃを基準比Ｄｓに近づけるように、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方の回転を制御する。これにより、制御装置２は、搭乗者の意図する軌道に沿って、車椅子１を走行させることができる。
【０１１９】
なお、上記実施の形態において、搭乗者が左車輪１２ａのみを漕いだと判定した場合（ステップＳ４２においてＹｅｓ）、又は、搭乗者が右車輪１２ｂのみを漕いだと判定した場合（ステップＳ４３においてＹｅｓ）、基準比Ｄｓが算出される例を説明したが、これに限られない。この場合、制御装置２は、搭乗者により漕がれた一方の車輪を平均速度に維持するようにブレーキを制御してもよい。他方の車輪の速度は、ユーザが漕ぎ動作を介したときの速度に維持される。たとえば、搭乗者が車椅子１を左方向に急旋回させる場合、左車輪１２ａはほとんど回転しないため、基準比Ｄｓを算出することができないと考えられる。このように、制御装置２は、基準比Ｄｓを算出することなく、車輪の回転を制御してもよい。
【０１２０】
上記実施の形態において、車椅子１が、ブレーキ１７ａ，１７ｂを備える例を説明したが、これに限られない。車椅子１は、ブレーキ１７ａ，１７ｂに代えて、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂをそれぞれ駆動させるモータを備えてもよい。あるいは、ブレーキ及びモータが、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂのそれぞれに取り付けられてもよい。つまり、制御装置２は、ブレーキ又はモータを制御することにより、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御することができればよい。
【０１２１】
上記実施の形態において、制御装置２は、マッチング処理（ステップＳ３）の結果に応じて、緊急停止（ステップＳ４５）又は軌道制御処理（ステップＳ５）を実行する例を説明したが、これに限られない。たとえば、車椅子制御プログラム３において、軌道制御処理（ステップＳ５）を省略してもよい。この場合、制御装置２は、左最小相違度及び右最小相違度がしきい値以上である場合に限り（ステップＳ４１においてＹｅｓ）、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御して、車椅子１を緊急停止させる（ステップＳ４５）。これにより、車椅子１が搭乗者の意図に関係なく動き出すことを防止できる。あるいは、制御装置２は、緊急停止（ステップＳ４５）を省略してもよい。
【０１２２】
上記実施の形態において、制御装置２は、回転角センサ１６ａ，１６ｂを用いて、速度ＶＬ，ＶＲを取得する例を説明したが、これに限られない。制御装置２は、回転角センサ１６ａ，１６ｂに代えて、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂに角速度センサをそれぞれ取り付けてもよい。この場合であっても、制御装置２は、速度ＶＬ，ＶＲを取得することができる。
【０１２３】
上記実施の形態において、制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの線速度を用いて、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御する例を説明したが、これに限られない。制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの角速度を用いて、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの回転を制御してもよい。
【０１２４】
上記実施の形態において、制御装置２は、軌道制御処理（ステップＳ５）を実行するときに、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂのいずれか一方の回転を制御する例を説明した。しかし、制御装置２は、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの両者の回転を制御することによって、実測比Ｄｃを基準比Ｄｓに近づけてもよい。
【０１２５】
上記実施の形態において、制御装置２は、左最小相違度及び右最小相違度がしきい値よりも小さい場合（ステップＳ４３においてＮｏ）、実測比Ｄｃが基準比Ｄｓに一致するように、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの一方の車輪の回転を制御する例を説明した（ステップＳ５）。しかし、制御装置２は、左最小相違度及び右最小相違度がしきい値よりも小さい場合（ステップＳ４３においてＮｏ）、軌道制御処理（ステップＳ５）において、下記の処理を実行してもよい。制御装置２は、左車輪１２ａの速度ＶＬが平均速度ＶＬ＿ｅｓｔとなるようにブレーキ１７ａを制御し、右車輪１２ｂの速度ＶＲが平均速度ＶＲ＿ｅｓｔとなるようにブレーキ１７ｂを制御する。すなわち、制御装置２は、搭乗者が左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂを漕いだと判定した場合（ステップＳ４３においてＮｏ）、平均速度ＶＬ＿ｅｓｔ，ＶＲ＿ｅｓｔを用いて、左車輪１２ａ及び右車輪１２ｂの少なくとも一方の回転を制御すればよい。
【０１２６】
上記実施の形態において、予測変化が、躍度最小軌道モデルにより得られる例を説明したが、躍度最小軌道モデル以外のモデルを用いて、予測変化を計算してもよい。つまり、予測変化は、搭乗者の漕ぎ動作をモデル化した関数により得ることができればよい。
【０１２７】
上記実施の形態において、制御装置２は、左車輪１２ａの相違度を算出し（ステップＳ３４）、左車輪１２ａの相違度に基づいて、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだか否かを判定する例を説明した（ステップＳ４）。しかし、制御装置２は、相違度を算出する方法以外の方法を用いて、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだか否かを判定してもよい。たとえば、制御装置２は、速度ＶＬの変化に整合する予測変化を、最小二乗法を用いて特定することができた場合、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだと判定してもよい。すなわち、制御装置２は、速度ＶＬの変化を予測変化と比較することにより、搭乗者が左車輪１２ａを漕いだか否かを判定すればよい。右車輪１２ｂについても同様である。
【０１２８】
上記実施の形態において、制御装置２は、フラッシュメモリ２４に記憶されているモデル化データ５を取得する例を説明した。しかし、制御装置２は、予め設定された関数を用いて、予測変化を生成してもよい。たとえば、制御装置２には、搭乗者の漕ぎ動作をモデル化することにより得られた関数ｆ（ｔ）が設定されている。制御装置２は、期間Δｔ２における予測変化を関数ｆ（ｔ）から生成し、生成した予測変化を速度ＶＬ，ＶＲと比較すればよい。この場合、フラッシュメモリ２４は、複数種類の関数ｆ（ｔ）を記憶してもよい。あるいは、フラッシュメモリ２４は、１つの関数ｆ（ｔ）を記憶し、関数ｆ（ｔ）に含まれる定数に関して、様々な値を記憶してもよい。この場合、制御装置２は、複数の予測変化を１つの関数ｆ（ｔ）から取得することができる。
【０１２９】
上記実施の形態において、車椅子制御プログラム３及び速度検出プログラム４が、マイクロコンピュータにインストールされている例を説明した。これらのプログラムをインストールする方法は、特に限定されない。たとえば、車椅子制御プログラム３は、ネットワークに接続されたサーバからダウンロードされ、マイクロコンピュータにインストールされてもよい。あるいは、車椅子制御プログラム３を記録したコンピュータ読み取り可能な媒体（たとえば、光ディスク、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、フレキシブルディスクなど）が配布されている場合、車椅子制御プログラム３は、その媒体からマイクロコンピュータにインストールされてもよい。
【０１３０】
上記実施の形態において、制御装置２がマイクロコンピュータである場合を例に説明したが、これに限られない。制御装置２は、ハードウェア回路により構成されてもよい。
【０１３１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１  車椅子
２  制御装置
３  車椅子制御プログラム
４  速度検出プログラム
５  モデル化データ
１２ａ  左車輪
１２ｂ  右車輪
１３ａ，１３ｂ  ハンドリム
１６ａ，１６ｂ  回転角センサ
１７ａ，１７ｂ  ブレーキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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