(57)【要約】【課題】搭乗者を介助する介助者の安全性と、介助者による操作性の向上とを両立することが可能な倒立台車を提供する。【解決手段】搭乗部と、車輪を駆動する駆動部と、制御部と、ハンドル５と、補助スタンドと、ハンドル５の前部または側部に設けられたスタンド操作レバー７と、ロック機構８と、を備える倒立台車である。スタンド操作レバー７は、先端部７ａから軸方向Ｂに突出して設けられ軸方向Ｂに押し込まれている間はロック機構８による傾動の制限を解除するロック解除ボタン７ｂと、先端部７ａから軸方向Ｂに垂直な径方向に突出する突出部７ｃと、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
倒立制御を行う倒立台車であって、
搭乗者が搭乗する搭乗部と、
前記搭乗部に設けられ同軸に配置された二つの車輪を駆動する駆動部と、
前記搭乗部の前部に設けられ鉛直上方に延びるハンドルと、
前記搭乗部に設けられ接地する突出位置と接地しない格納位置に移動可能に構成され前記突出位置にあるときに前記搭乗部の傾きを制限する補助スタンドと、
前記搭乗部の前方を向く前記ハンドルの前部または前記車輪の軸方向を向く前記ハンドルの側部に設けられ、傾動することで前記補助スタンドの前記突出位置と前記格納位置とを機械的に切り替えるように構成されたスタンド操作レバーと、
前記スタンド操作レバーの傾動を制限するロック機構と、
前記駆動部を制御して倒立制御を行う制御部と、を備え、
前記スタンド操作レバーは、先端部から前記スタンド操作レバーの長手方向に突出して設けられ前記長手方向に押し込まれている間は前記ロック機構による前記傾動の制限を解除するロック解除ボタンと、前記先端部から前記長手方向に直交する短手方向に突出する突出部と、を有することを特徴とする倒立台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立状態を維持する倒立台車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から倒立状態を維持して走行する倒立型移動体およびその制御方法に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された倒立型移動体は、車両本体と、補助スタンドと、ロック機構とを備える。車両本体は、搭乗者が搭乗し、その搭乗者の重心移動に応じて左右方向に搖動する搖動機構を含む。補助スタンドは、車両本体に上下方向に搖動可能に設けられ、路面に接地する。ロック機構は、補助スタンドが上がった状態で、搖動機構の搖動を許可することで、この搖動機構をアンロック状態にする。また、ロック機構は、補助スタンドが下がった状態で搖動機構の搖動を禁止することで、この搖動機構をロック状態にする（同文献、請求項１等を参照）。
【０００３】
この倒立型移動体は、上記ロック機構を備えることで、乗降時には、補助スタンドを接地させ、車両本体を前後方向に安定させつつ、同時に、車両本体の左右方向への搖動をロックして車両本体を安定化させることができる。一方、乗車時には車両本体の左右方向への搖動のロックを解除して重心移動による走行が行え、平衡感覚訓練などが可能となる（同文献、段落００２１等を参照）。また、倒立型移動体は、操作ハンドルの上端部に降車スイッチが設けられている（段落００１１、図１等を参照）。この降車スイッチを押下すると、倒立型移動体の制御装置は、降車スイッチからの降車補助開始トリガ信号に応じて、降車補助制御を開始する。制御装置は、降車補助制御を開始すると、搖動装置を制御して補助スタンドを下げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０４９７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の倒立型移動体を用いた平衡感覚訓練などでは、補助スタンドを上げて搖動機構の搖動を許可し、搖動機構をアンロック状態にする操作を、当該訓練の対象者である倒立型移動体の搭乗者ではなく、訓練を介助する介助者が行うことがある。この場合、安全性の観点から、介助者は、上記操作を、倒立型移動体の前後方向ではなく、倒立型移動体の側方から行う必要がある。
【０００６】
また、前記従来の倒立型移動体は、搖動機構をアンロック状態にするために、介助者は、操作ハンドルの前方から、補助スタンドを上げる操作を補助することが必要になる場合がある。この場合、補助スタンドの上げ下げを操作する上記降車スイッチは、操作ハンドルの前方に配置されている方が、介助者による補助を行いやすくなる。その反面、上記降車スイッチが操作ハンドルの前方に配置されていると、介助者が倒立型移動体の側方から操作を行うことが困難になるという課題がある。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、搭乗者を介助する介助者の安全性と、介助者による操作性の向上とを両立することが可能な倒立台車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】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明の倒立台車は、倒立制御を行う倒立台車であって、搭乗者が搭乗する搭乗部と、前記搭乗部に設けられ同軸に配置された二つの車輪を駆動する駆動部と、前記搭乗部の前部に設けられ鉛直上方に延びるハンドルと、前記搭乗部に設けられ接地する突出位置と接地しない格納位置に移動可能に構成され前記突出位置にあるときに前記搭乗部の傾きを制限する補助スタンドと、前記搭乗部の前方を向く前記ハンドルの前部または前記車輪の軸方向を向く前記ハンドルの側部に設けられ、傾動することで前記補助スタンドの前記突出位置と前記格納位置とを機械的に切り替えるように構成されたスタンド操作レバーと、前記スタンド操作レバーの傾動を制限するロック機構と、前記駆動部を制御して倒立制御を行う制御部と、を備え、前記スタンド操作レバーは、先端部から前記スタンド操作レバーの長手方向に突出して設けられ前記長手方向に押し込まれている間は前記ロック機構による前記傾動の制限を解除するロック解除ボタンと、前記先端部から前記長手方向に直交する短手方向に突出する突出部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の倒立台車によれば、搭乗者を介助する介助者は、搭乗部の前方を向く前記ハンドルの前部または車輪の軸方向を向くハンドルの側部に設けられたスタンド操作レバーを、倒立台車の側方から操作して傾動させることができる。このように、ハンドルの前部または側部にスタンド操作レバーを設けることで、介助者は、倒立台車の側方から、スタンド操作レバーを容易に操作することができ、補助スタンドを突出位置に移動させて接地させ、搭乗部の傾きを制限することができる。しかし、スタンド操作レバーを傾動させるためには、スタンド操作レバーの先端部からスタンド操作レバーの軸方向である長手方向に突出して設けられたロック解除ボタンを長手方向に押し込んで、ロック機構によるスタンド操作レバーの傾動の制限を解除する必要がある。
【００１０】
本発明の倒立台車のスタンド操作レバーは、その先端部からスタンド操作レバーの長手方向に突出して設けられたロック解除ボタンと、その先端部からロック解除ボタンの突出方向に直交するスタンド操作レバーの短手方向に突出する突出部と、を有している。これにより、介助者は、たとえば人さし指や中指など、親指以外の指をスタンド操作レバーの先端部から短手方向に突出した突出部にかけ、この突出部を指でつまむようにして、ロック解除ボタンを親指でスタンド操作レバーの長手方向に押し込むことができる。したがって、介助者は、倒立台車が急に移動したときに衝突の危険がある倒立台車の前方位置を避け、倒立台車の側方から片手を伸ばして、ロック機構によるスタンド操作レバーの傾動の制限を片手の肘から先だけで容易かつ安全に解除し、スタンド操作レバーを傾動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、搭乗者を介助する介助者の安全性と、介助者による操作性の向上とを両立することが可能な倒立台車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る倒立台車の斜視図。
【図２】図１に示す倒立台車の搭乗部に収容された駆動部および制御部のブロック図。
【図３】図１に示す倒立台車のスタンド操作レバーの拡大側面図。
【図４】図１に示す倒立台車のスタンド操作レバーの拡大正面図。
【図５】図１に示す倒立台車のスタンド操作レバーの拡大斜視図。
【図６】従来の倒立型移動体の降車スイッチを押し込んだ状態を示す図。
【図７】図３に示すスタンド操作レバーのロック解除ボタンを押し込んだ状態の図。
【図８】図３に示すスタンド操作レバーの変形例を示す拡大側面図。
【図９】図４に示すスタンド操作レバーの変形例を示す拡大正面図。
【図１０】図１に示す倒立台車の変形例１を示す斜視図。
【図１１】図１に示す倒立台車の変形例２を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の倒立台車の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る倒立台車１の斜視図である。図２は、図１に示す倒立台車１の搭乗部２の内部に収容された駆動部３および制御部４のブロック図である。本実施の形態の倒立台車１は、たとえば、バランス確保が不自由な搭乗者を載せてリハビリテーションを支援するバランスリハビリ搭乗装置である。本実施形態の倒立台車１は、たとえば、立ち乗り型パーソナル移動支援ロボットの倒立二輪技術を活用して倒立制御を行う。倒立台車１は、たとえば、搭乗部２と、駆動部３と、制御部４と、ハンドル５と、補助スタンド６と、スタンド操作レバー７と、ロック機構８と、介助ハンドル９と、を備えている。
【００１５】
搭乗部２は、たとえば、搭乗者が立った状態で搭乗することができるように、両足を載せるための左右のステップ２ａを有している。搭乗部２は、たとえば、左右のステップ２ａの上に載った搭乗者の前後左右の体重移動によって前後左右に傾くように、傾動可能に構成されている。搭乗部２の左右のステップ２ａの下に、同軸に配置された二つの車輪２ｂが設けられている。これら二つの車輪２ｂは、搭乗部２の内部に収容された駆動部３によって、制御部４の制御の下、独立して駆動させることができるようになっている。
【００１６】
搭乗部２の前部に、鉛直上方に延びるハンドル５が設けられている。搭乗部２に搭乗した搭乗者が、ハンドル５の上端部のグリップ５ａをつかんでハンドル５を前後に傾け、または、前後に体重移動して搭乗部２を前後に傾けることで、制御部４の制御の下、駆動部３によって二つの車輪２ｂが駆動され、倒立台車１を前後に移動させることができる。また、倒立台車１の搭乗者が、ハンドル５の上端部のグリップ５ａをつかんでハンドル５を左右に傾け、または、左右に体重移動して搭乗部２を左右に傾けることによって、たとえば制御部４の制御の下、駆動部３によって二つの車輪２ｂが独立して駆動され、倒立台車１を左右に旋回させることができる。
【００１７】
搭乗部２の前部の下方に、補助スタンド６が設けられている。補助スタンド６は、搭乗部２の下方へ延びて接地する突出位置と、上方に持ち上げられて接地しない格納位置とに移動可能に構成されている。補助スタンド６が突出位置に移動されて接地した状態では、倒立台車１の移動と搭乗部２の傾きが制限された状態になる。そのため、補助スタンド６を突出位置に移動させて接地させることで、搭乗者が搭乗部２に安全に乗降できるようになる。
【００１８】
制御部４は、駆動部３を制御して倒立台車１の倒立状態を維持する倒立制御を行う。制御部４は、たとえば、中央演算処理装置等の演算装置と、各種のプログラムやデータが記憶されたメモリ等の記憶装置とを備えている。また、倒立台車１が各種のセンサを備える場合には、各種のセンサからの情報を制御部４に入力するようにしてもよい。駆動部３は、たとえば、制御部４の制御の下、左右の車輪２ｂを独立して駆動させる複数のモータ、減速機、動力伝達機構等によって構成される。
【００１９】
図３は、図１に示す倒立台車１のスタンド操作レバー７の拡大側面図である。図４は、図１に示す倒立台車１のスタンド操作レバー７の拡大正面図である。図５は、図１に示す倒立台車１のスタンド操作レバー７の拡大斜視図である。
【００２０】
スタンド操作レバー７は、前述の補助スタンド６を操作するためのレバーであり、搭乗部２の前方を向くハンドル５の前部に設けられている。スタンド操作レバー７は、たとえば、ガイド溝８ａに沿って傾動し、車輪２ｂの軸方向Ａに垂直な面に沿って傾動することで、補助スタンド６の突出位置と格納位置とを機械的に切り替えるように構成されている。より具体的には、たとえば、ワイヤ、プーリ、リンク、ギアなどの構成要素によって、スタンド操作レバー７と補助スタンド６の間に動力伝達機構を構成することができる。なお、スタンド操作レバー７と補助スタンド６の間の動力伝達機構は、スタンド操作レバー７の傾動によって駆動されるモータによって、補助スタンドを突出位置と格納位置との間で移動させるようにしてもよい。
【００２１】
スタンド操作レバー７は、たとえば、車輪２ｂの軸方向Ａに垂直な面に沿って上下に円弧状に延在するガイド溝８ａに配置される。これにより、スタンド操作レバー７は、車輪２ｂの軸方向Ａに垂直な面に沿って上下に傾動するようになっている。スタンド操作レバー７は、ガイド溝８ａの下端部に位置してスタンド操作レバー７の軸方向である長手方向Ｂと鉛直方向Ｃとのなす角が相対的に大きくなる下方位置と、ガイド溝８ａの上端部に位置してスタンド操作レバー７の長手方向Ｂと鉛直方向Ｃとのなす角が相対的に小さくなる上方位置との間で傾動する。
【００２２】
スタンド操作レバー７を下方位置に傾動させることで、たとえば前述の動力伝達機構によって、補助スタンド６を突出位置に移動させて接地させることができる。また、スタンド操作レバー７を上方位置に傾動させることで、たとえば前述の動力伝達機構によって、補助スタンド６を格納位置に移動させて接地させないようにすることができる。このように、スタンド操作レバー７は、補助スタンド６の突出位置と格納位置とを機械的に切り替えるように構成されている。
【００２３】
ロック機構８は、たとえば、スタンド操作レバー７の傾動を機械的に制限する機構である。具体的には、たとえば、スタンド操作レバー７の傾動軸の回転を機械的に阻止することで、スタンド操作レバー７が傾動しない状態にして、スタンド操作レバー７をロックする。ロック機構８は、たとえば、スプリング、ピン、ギア、ラッチ等の機械的な構成要素によって構成することができる。また、後述するロック解除ボタン７ｂによって駆動されるモータを用いてロック機構８を構成してもよい。
【００２４】
スタンド操作レバー７は、先端部７ａから長手方向Ｂに突出して設けられて長手方向Ｂに押し込まれている間はロック機構８による傾動の制限を解除するロック解除ボタン７ｂと、先端部７ａから長手方向Ｂに直交する径方向である短手方向に突出する突出部７ｃと、を有している。
【００２５】
ロック解除ボタン７ｂは、たとえば、スプリングによって突出方向に付勢されている。たとえば、ロック解除ボタン７ｂは、たとえば前述のような機械的な構成要素によって、ロック機構８と機械的に連結されている。これにより、ロック解除ボタン７ｂが押し込まれたときに、ロック機構８によってスタンド操作レバー７の傾動軸の回転が制限された状態を解除することができるようになっている。
【００２６】
すなわち、ロック解除ボタン７ｂを突出方向と反対の長手方向Ｂへ指で先端部７ａに押し込むことで、ロック機構８によるスタンド操作レバー７の傾動の制限が解除され、スタンド操作レバー７の傾動の制限が解除される。また、ロック解除ボタン７ｂを指で押し込んだ状態から、指を放してロック解除ボタン７ｂを解放することで、ロック解除ボタン７ｂは元の突出した状態に戻り、ロック機構８によってスタンド操作レバー７の傾動軸の回転が阻止され、スタンド操作レバー７の傾動が制限される。
【００２７】
突出部７ｃは、スタンド操作レバー７の先端部７ａに、スタンド操作レバー７の短手方向に突出して設けられている。突出部７ｃは、たとえば、スタンド操作レバー７の先端部７ａの全周にわたって環状に設けることができる。スタンド操作レバー７は、たとえば、人さし指と中指の間に挟むことができるように、５ｃｍ以下の直径を有している。突出部７ｃは、たとえば、人さし指と中指をかけることができるように、数ｍｍから数ｃｍ程度の高さでスタンド操作レバー７の外周面から突出している。突出部７ｃは、たとえば、人さし指と中指の間にスタンド操作レバー７を挟んだ状態で、これらの指と親指によって長手方向Ｂの両側からつまむことができるように、数ｍｍから数ｃｍ程度の厚さにされている。
【００２８】
介助ハンドル９は、ハンドル５の上端部のグリップ５ａの近傍に設けられている。介助ハンドル９は、たとえば、搭乗者を介助する介助者が、ハンドル５の傾動を補助するために設けられている。介助ハンドル９は、スタンド操作レバー７の上方で搭乗部２の前方を向くハンドル５の前部に設けられ、鉛直下方へ延びている。
【００２９】
以下、本実施形態の倒立台車１の作用について説明する。
倒立台車１は、前述のように、搭乗部２に搭乗者を搭乗させ、倒立状態を維持する倒立制御を行う。倒立台車１は、前述のように、搭乗者が搭乗する搭乗部２と、この搭乗部２に設けられ同軸に配置された二つの車輪２ｂを駆動する駆動部３と、この駆動部３を制御して倒立制御を行う制御部４と、搭乗部２の前部に設けられ鉛直上方に延びるハンドル５と、を備えている。
【００３０】
これにより、たとえば、バランス確保が不自由な搭乗者が、搭乗部２に搭乗してハンドル５の上端部のグリップ５ａを握り、安定した姿勢で体重移動を行って搭乗部２を傾動させることができる。また、搭乗者が搭乗部２を傾動させるときに、制御部４によって駆動部３を制御して倒立制御を行うことで、バランス確保が不自由な搭乗者のリハビリテーションを支援することができる。
【００３１】
また、倒立台車１は、前述のように、搭乗部２に設けられ、接地する突出位置と接地しない格納位置に移動可能に構成され、突出位置にあるときに搭乗部２の傾きを制限する補助スタンド６を備えている。これにより、搭乗者が搭乗部２に乗降するときに、補助スタンド６を突出位置に移動させて接地させることで、搭乗部２の傾きが制限され、搭乗者が安全に乗降を行うことができる。
【００３２】
また、本実施形態の倒立台車１は、前述のように、搭乗部２の前方を向くハンドル５の前部に設けられ、傾動することで補助スタンド６の突出位置と格納位置とを機械的に切り替えるように構成されたスタンド操作レバー７を備えている。これにより、倒立台車１の側方から、搭乗者を介助する介助者がスタンド操作レバー７を操作するのが容易になる。したがって、介助者は、容易かつ安全に、倒立台車の側方からスタンド操作レバー７を操作して、補助スタンド６を突出位置に移動させて搭乗部２の傾きを制限し、補助スタンド６を格納位置に移動させて搭乗部２の傾きの制限を解除することができる。
【００３３】
また、本実施形態の倒立台車１は、前述のように、スタンド操作レバー７の傾動を制限するロック機構８を備えている。これにより、意図せずスタンド操作レバー７が傾動して、補助スタンド６が突出位置に移動したり格納位置に移動したりすることを防止して、倒立台車１の安全性を向上させることができる。
【００３４】
図６は、従来の倒立型移動体の降車スイッチを押し込んだ状態を示す図である。従来の倒立型移動体の降車スイッチは、図６に示すように、親指以外の指で操作ハンドルを握り込んだ状態でなければ、降車スイッチを親指で押し込むことができなかった。さらに、従来の倒立型移動体の降車スイッチは、操作ハンドルの上端部に設けられているため、介助者が倒立型移動体の側方から降車スイッチを操作するには、腕全体を大きく動かす必要がある。そのため、介助者は、倒立型移動体が急に移動したときに衝突の危険がある倒立型移動体の前方から降車スイッチを操作せざるを得ず、安全性と操作性に課題がある。
【００３５】
これに対し、本実施形態の倒立台車１において、スタンド操作レバー７は、図３から図５に示すように、先端部７ａから長手方向Ｂに突出して設けられ、長手方向Ｂに押し込まれている間はロック機構８による傾動の制限を解除するロック解除ボタン７ｂを備えている。さらに、本実施形態の倒立台車１において、スタンド操作レバー７は、先端部７ａから長手方向Ｂに垂直な短手方向に突出する突出部７ｃを有している。
【００３６】
図７は、図３から図５に示すスタンド操作レバー７のロック解除ボタン７ｂを押し込んだ状態を示す図である。前記したスタンド操作レバー７の構成により、倒立台車１の側方から搭乗者を介助する介助者は、図７に示すように、たとえば、人さし指や中指など親指以外の指でスタンド操作レバー７の先端部７ａを短手方向の両側から挟み、これらの指を短手方向に突出した突出部７ｃにかけることができる。さらに、介助者は、このように突出部７ｃに指をかけた状態で、この突出部７ｃを親指とそれ以外の指でつまむようにして、ロック解除ボタン７ｂを親指で長手方向Ｂに押し込むことができる。
【００３７】
そのため、搭乗者を介助する介助者は、倒立台車１が急に移動したときに衝突の危険がある倒立台車１の前方を避け、倒立台車１の側方から片手の肘から先だけで、容易かつ安全に、スタンド操作レバー７を操作することができる。したがって、本実施形態によれば、搭乗者を介助する介助者の安全性と、介助者による操作性の向上とを両立することが可能な倒立台車１を提供することができる。なお、本発明は、図１から図５に示す本実施形態の倒立台車１の構成に限定されない。以下、本実施形態の倒立台車１の変形例をいくつか説明する。
【００３８】
図８および図９は、図３および図４に示すスタンド操作レバー７の変形例を示す拡大側面図および拡大正面図である。スタンド操作レバー７の突出部７ｃは、図３および図４に示すような円板状またはフランジ状の形状に限定されない。たとえば、図８および図９に示すように、スタンド操作レバー７は、先端部７ａに、スタンド操作レバー７の周方向に間隔をあけて、スタンド操作レバー７の短手方向へ放射状に突出する複数の突出部７ｃを有してもよい。これにより、図３および図４に示すスタンド操作レバー７と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
図１０は、図１に示す倒立台車１の変形例１を示す斜視図である。図１に示す倒立台車１は、スタンド操作レバー７が介助ハンドル９の下方に配置されていたが、図１０に示すように、スタンド操作レバー７は介助ハンドル９の上方に配置されていてもよい。図１０に示す倒立台車１の変形例１においても、図１に示す倒立台車１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
図１１は、図１に示す倒立台車１の変形例２を示す斜視図である。図１に示す倒立台車１は、スタンド操作レバー７が搭乗部２の前方を向くハンドル５の前部に設けられていたが、図１１に示すように、スタンド操作レバー７は、車輪２ｂの軸方向Ａを向くハンドル５の側部に設けられていてもよい。図１１に示す倒立台車１の変形例２においても、図１に示す倒立台車１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１    倒立台車
２    搭乗部
２ｂ  車輪
３    駆動部
４    制御部
５    ハンドル
６    補助スタンド
７    スタンド操作レバー
７ａ  先端部
７ｂ  ロック解除ボタン
７ｃ  突出部
８    ロック機構
Ａ    軸方向（車輪の軸方向）
Ｂ    長手方向（スタンド操作レバーの長手方向）
【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５】
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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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