(57)【要約】【課題】歩行路への適応性に優れる歩行支援装置の制御方法を提供する。【解決手段】第１モータ１０と、第２モータ２０と、第１モータ１０及び第２モータ２０を収容する本体ケース３０と、該本体ケース３０に設けられ、歩行者に把持される把持部４０と、同一円周上に配置される複数の自転軸５１を中心として回転可能な複数の駆動輪５０と、複数の自転軸５１を回転可能に支持するとともに、複数の自転軸５１の中心を回転軸６１として回転可能に本体ケース３０に支持されるハブケース６０と、を備え、第１モータ１０は、複数の駆動輪５０に動力伝達可能に接続され、第２モータ２０は、ハブケース６０及び本体ケース３０に動力伝達可能に接続される歩行支援装置１の制御方法であって、歩行者の移動の意思情報に応じて歩行支援装置１の進行方向への移動を支援するように第１モータ１０を制御する走行支援制御Ｓ１を行う。【選択図】図３
2019033818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１モータと、
第２モータと、
前記第１モータ及び前記第２モータを収容する本体ケースと、
該本体ケースに設けられ、歩行者に把持される把持部と、
同一円周上に配置される複数の自転軸を中心として回転可能な複数の駆動輪と、
複数の前記自転軸を回転可能に支持するとともに、複数の前記自転軸の中心を回転軸として回転可能に前記本体ケースに支持されるハブケースと、を備え、
前記第１モータは、複数の前記駆動輪に動力伝達可能に接続され、
前記第２モータは、前記ハブケースに動力伝達可能に接続されるとともに、前記本体ケースに動力伝達可能に接続される、歩行支援装置の制御方法であって、
歩行者の移動の意思情報に応じて前記歩行支援装置の進行方向への移動を支援するように前記第１モータを制御する走行支援制御を行う、歩行支援装置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
前記歩行支援装置の進行方向の重心をバランスさせるように前記第２モータを制御するバランス制御を行う、歩行支援装置の制御方法。
【請求項３】
請求項２に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
前記駆動輪が乗り越え困難な段差に接触した際、前記本体ケースの前傾によって前記本体ケースと前記ハブケースとが結合状態となり、接地している２つの前記駆動輪のうち、後続の前記駆動輪が先行する前記駆動輪を支点として浮き上がる状態が許容され、
前記本体ケースを前傾させるモーメントが前記第２モータから出力される前記本体ケースを進行方向に対して後傾させるトルクによって前記本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、前記トルクの反力で前記ハブケースが回転し複数の前記駆動輪が公転する、歩行支援装置の制御方法。
【請求項４】
請求項２に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
前記駆動輪が下り坂を下る際、前記駆動輪の回転を減速させるように前記第１モータを回生駆動し、前記駆動輪の回転を歩行者の歩行速度に合わせる、歩行支援装置の制御方法。
【請求項５】
請求項２に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
歩行者が止ろうとする際、前記駆動輪の回転を減速させるように前記第１モータを回生駆動し、前記駆動輪の回転を停止させる、歩行支援装置の制御方法。
【請求項６】
請求項２に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
歩行者が階段を登ろうとする際、前記本体ケースの前傾によって前記本体ケースと前記ハブケースとが結合状態となり、接地している２つの前記駆動輪のうち、後続の前記駆動輪が先行する前記駆動輪を支点として浮き上がる状態が許容され、
前記本体ケースを前傾させるモーメントが前記第２モータから出力される前記本体ケースを進行方向に対して後傾させるトルクによって前記本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、前記トルクの反力で前記ハブケースが回転し複数の前記駆動輪が公転する、歩行支援装置の制御方法。
【請求項７】
請求項２に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
歩行者が階段を降りようとする際、先行する前記駆動輪が段差から落ちて、支点が後続の前記駆動輪のみとなり、
前記本体ケースを前傾させるモーメントが前記第２モータから出力される前記本体ケースを進行方向に対し後傾させるトルクによって前記本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、前記トルクの反力で前記ハブケースが回転し、複数の前記駆動輪が公転する、歩行支援装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者の移動を支援する歩行支援装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行者の移動を支援する歩行支援装置が知られている。例えば、特許文献１には、４輪式の台車と、台車の駆動輪を駆動させるモータと、台車上に前後傾斜可能に立設されるステッキと、を備え、ステッキの前後操作に応じて自走する歩行支援装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２７３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示される歩行支援装置は、駆動輪の自転によって自走するに過ぎないので、凹凸の少ない平坦な歩行路（傾斜した歩行路を含む）での使用に限定され、歩行路への適応性に課題があった。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩行路への適応性に優れる歩行支援装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための構成は、以下の態様に示すとおりである。なお、括弧内には、一例として後述の実施形態において対応する要素を示しているが、これに限定されるものではない。
（１）  第１モータ（第１モータ１０）と、
第２モータ（第２モータ２０）と、
前記第１モータ及び前記第２モータを収容する本体ケース（本体ケース３０）と、
該本体ケースに設けられ、歩行者に把持される把持部（把持部４０）と、
同一円周上に配置される複数の自転軸（自転軸５１）を中心として回転可能な複数の駆動輪（駆動輪５０）と、
複数の前記自転軸を回転可能に支持するとともに、複数の前記自転軸の中心を回転軸（回転軸６１）として回転可能に前記本体ケースに支持されるハブケース（ハブケース６０）と、を備え、
前記第１モータは、複数の前記駆動輪に動力伝達可能に接続され、
前記第２モータは、前記ハブケースに動力伝達可能に接続されるとともに、前記本体ケースに動力伝達可能に接続される、歩行支援装置（歩行支援装置１）の制御方法であって、
歩行者の移動の意思情報に応じて前記歩行支援装置の進行方向への移動を支援するように前記第１モータを制御する走行支援制御（走行支援制御Ｓ１）を行う。
【０００７】
（２）  （１）に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
前記歩行支援装置の進行方向の重心をバランスさせるように前記第２モータを制御するバランス制御（バランス制御Ｓ２）を行う。
【０００８】
（３）  （２）に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
前記駆動輪が乗り越え困難な段差に接触した際、前記本体ケースの前傾によって前記本体ケースと前記ハブケースとが結合状態となり、接地している２つの前記駆動輪のうち、後続の前記駆動輪が先行する前記駆動輪を支点として浮き上がる状態が許容され、
前記本体ケースを前傾させるモーメントが前記第２モータから出力される前記本体ケースを進行方向に対して後傾させるトルクによって前記本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、前記トルクの反力で前記ハブケースが回転し複数の前記駆動輪が公転する。
【０００９】
（４）  （２）に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
前記駆動輪が下り坂を下る際、前記駆動輪の回転を減速させるように前記第１モータを回生駆動し、前記駆動輪の回転を歩行者の歩行速度に合わせる。
【００１０】
（５）  （２）に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
歩行者が止ろうとする際、前記駆動輪の回転を減速させるように前記第１モータを回生駆動し、前記駆動輪の回転を停止させる。
【００１１】
（６）  （２）に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
歩行者が階段を登ろうとする際、前記本体ケースの前傾によって前記本体ケースと前記ハブケースとが結合状態となり、接地している２つの前記駆動輪のうち、後続の前記駆動輪が先行する前記駆動輪を支点として浮き上がる状態が許容され、
前記本体ケースを前傾させるモーメントが前記第２モータから出力される前記本体ケースを進行方向に対して後傾させるトルクによって前記本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、前記トルクの反力で前記ハブケースが回転し複数の前記駆動輪が公転する。
【００１２】
（７）  （２）に記載の歩行支援装置の制御方法であって、
歩行者が階段を降りようとする際、先行する前記駆動輪が段差から落ちて、支点が後続の前記駆動輪のみとなり、
前記本体ケースを前傾させるモーメントが前記第２モータから出力される前記本体ケースを進行方向に対し後傾させるトルクによって前記本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいので、前記トルクの反力で前記ハブケースが回転し、複数の前記駆動輪が公転する。
【発明の効果】
【００１３】
（１）によれば、第１モータ及び第２モータの駆動に応じて自転及び公転が可能な複数の駆動輪を備え、複数の駆動輪の公転によって様々な歩行路への適応が可能な歩行支援装置において、歩行者の移動の意思情報に応じて歩行支援装置を進行方向へ移動させることができる。
【００１４】
（２）によれば、歩行支援装置の進行方向の重心をバランスさせるように第２モータを制御するので、歩行者に与える負荷を低減しつつ、歩行者の移動を支援できる。
【００１５】
（３）によれば、駆動輪が乗り越え困難な段差に接触した際、本体ケースの前傾によって本体ケースとハブケースとが結合状態となり、接地している２つの駆動輪のうち、後続の駆動輪が先行する駆動輪を支点として浮き上がる状態が許容される。そして、本体ケースを前傾させるモーメントが第２モータから出力される本体ケースを進行方向に対して後傾させるトルクによって本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、トルクの反力でハブケースが回転し複数の駆動輪が公転するので、歩行支援装置が段差を乗り越えることができる。
【００１６】
（４）によれば、駆動輪が下り坂を下る際、駆動輪の回転を減速させるように第１モータを回生駆動し、駆動輪の回転を歩行者の歩行速度に合わせるので、下り坂における歩行支援装置の加速を抑制できるだけでなく、歩行者の前方への体重負荷も受け止めることができる。
【００１７】
（５）によれば、歩行者が止ろうとする際、駆動輪の回転を減速させるように第１モータを回生駆動し、駆動輪の回転を停止させるので、歩行者の歩行速度に合わせて歩行支援装置をスムーズに停止させることができる。
【００１８】
（６）によれば、歩行者が階段を登ろうとする際、本体ケースの前傾によって本体ケースとハブケースとが結合状態となり、接地している２つの駆動輪のうち、後続の駆動輪が先行する駆動輪を支点として浮き上がる状態が許容される。そして、本体ケースを前傾させるモーメントが第２モータから出力される本体ケースを進行方向に対して後傾させるトルクによって本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、トルクの反力でハブケースが回転し複数の前記駆動輪が公転するので、歩行支援装置が階段を登ることができる。
【００１９】
（７）によれば、歩行者が階段を降りようとする際、先行する駆動輪が段差から落ちて、支点が後続の駆動輪のみとなる。そして、本体ケースを前傾させるモーメントが第２モータから出力される本体ケースを進行方向に対し後傾させるトルクによって本体ケースを後傾させるモーメントよりも大きいことで、トルクの反力でハブケースが回転し、複数の前記駆動輪が公転するので、歩行支援装置が階段を降りることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置を示す図であり、（ａ）は歩行支援装置の正面図、（ｂ）は歩行支援装置の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置のトルク伝達機構及びその配置を示すスケルトン図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の駆動輪及びハブケースの内部を示す概略側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の不可逆回転伝動体の動作を模式的に説明する説明図であり、（ａ）は入力軸側からトルクが入力された状態の不可逆回転伝動体を示す説明図、（ｂ）は出力軸側からトルクが入力された状態の不可逆回転伝動体を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の状況に応じた不可逆回転伝動体の挙動を示す説明図であり、（ａ）は通常歩行時における不可逆回転伝動体の挙動を示す説明図、（ｂ）は段差乗り越え時及び階段登り時における不可逆回転伝動体の挙動を示す説明図、（ｃ）はつんのめり時における不可逆回転伝動体の挙動を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の制御構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の制御方法（メインルーチン）を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の制御方法（走行支援制御）を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の制御方法（バランス制御）を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は放置状態の歩行支援装置を示す正面図、（ｂ）は放置状態の歩行支援装置を示す側面図、（ｃ）は放置状態の歩行支援装置にカバンを吊り下げた状態を示す正面図、（ｄ）は放置状態の歩行支援装置にカバンを吊り下げた状態を示す側面図、（ｅ）は電源ＯＮ状態の歩行支援装置を示す正面図、（ｆ）は電源ＯＮ状態の歩行支援装置を示す側面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は歩行開始時の歩行支援装置を示す側面図、（ｂ）は段差つんのめり時の歩行支援装置を示す側面図、（ｃ）は段差乗り越え開始時の歩行支援装置を示す側面図、（ｄ）は段差乗り越え中の歩行支援装置を示す側面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は歩行状態から停止状態に移行する歩行支援装置を示す側面図、（ｂ）は下り坂の歩行支援装置を示す側面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は階段登り始め時の歩行支援装置を示す側面図、（ｂ）は階段登り途中の歩行支援装置を示す側面図、（ｃ）は階段登り完了時の歩行支援装置を示す側面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る歩行支援装置の動作を示す説明図であり、（ａ）は階段降り始め時の歩行支援装置を示す側面図、（ｂ）は階段降り途中の歩行支援装置を示す側面図、（ｃ）は階段降り完了時の歩行支援装置を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る歩行支援装置１の構成及び制御方法の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。また、適宜、歩行支援装置１の進行方向を前後方向、歩行支援装置１の幅方向を左右方向という。
【００２２】
［歩行支援装置］
図１〜図４に示すように、本発明の一実施形態に係る歩行支援装置１は、第１モータ１０と、第２モータ２０と、第１モータ１０及び第２モータ２０を収容する本体ケース３０と、該本体ケース３０に設けられ、歩行者に把持される把持部４０と、同一円周上に配置される複数の自転軸５１を中心として回転可能な複数の駆動輪５０と、複数の自転軸５１（駆動輪５０）を回転可能に支持し、且つ複数の自転軸５１の中心を回転軸６１として回転可能に本体ケース３０に支持されるハブケース６０と、第１モータ１０から複数の駆動輪５０へトルクを伝達する自転トルク伝達機構７０と、第１モータ１０と複数の駆動輪５０との間のトルク伝達経路上に設けられる制動機構８０と、第２モータ２０からハブケース６０へトルクを伝達する公転トルク伝達機構９０と、第２モータ２０から本体ケース３０へトルクを伝達するバランストルク伝達機構１００と、第２モータ２０とハブケース６０及び本体ケース３０との間のトルク伝達経路上に設けられる不可逆回転伝動体１１０と、歩行者の移動の意思情報に応じて第１モータ１０、第２モータ２０及び制動機構８０を制御する制御部１２０（図７参照）と、第１モータ１０、第２モータ２０などに電気的に接続されるバッテリ１３０と、を備える。
【００２３】
（第１モータ）
第１モータ１０は、モータカバー１１の内周部に固定されるステータ１２と、ステータ１２の内周側に回転可能に配置されるロータ１３と、ロータ１３の内周部に結合され、モータカバー１１に回転可能に支持されるロータ軸１４と、を備える。モータカバー１１は、本体ケース３０に固定されており、ロータ軸１４から出力されるトルクが自転トルク伝達機構７０を介して複数の駆動輪５０に伝達される。
【００２４】
（第２モータ）
第２モータ２０は、モータカバー２１の内周部に固定されるステータ２２と、ステータ２２の内周側に回転可能に配置されるロータ２３と、ロータ２３の内周部に結合され、モータカバー２１に回転可能に支持されるロータ軸２４と、を備える。第２モータ２０は、不可逆回転伝動体１１０を介して公転トルク伝達機構９０及びバランストルク伝達機構１００に接続され、ロータ軸２４又はモータカバー２１から出力されるトルクがハブケース６０又は本体ケース３０に伝達される。
【００２５】
（本体ケース）
本体ケース３０は、第１モータ１０及び第２モータ２０を収容するモータ収容部３１と、モータ収容部３１の左右方向一方側に連結され、公転トルク伝達機構９０を収容する公転トルク伝達機構収容部３２と、モータ収容部３１の左右方向他方側に連結され、自転トルク伝達機構７０及び制動機構８０を収容する自転トルク伝達機構収容部３３と、自転トルク伝達機構収容部３３の外側に連結され、バランストルク伝達機構１００を収容するバランストルク伝達機構収容部３４と、把持部４０とモータ収容部３１の上部を連結し、且つバッテリ１３０を収容する筒状部３５と、を備える。
【００２６】
本体ケース３０は、モータ収容部３１の下方であって、左右方向において公転トルク伝達機構収容部３２と自転トルク伝達機構収容部３３及びバランストルク伝達機構収容部３４との間に、ハブケース６０及び複数の駆動輪５０を配置するための空間Ｓを備える。ハブケース６０の回転軸６１は、公転トルク伝達機構収容部３２の下端部内側面と自転トルク伝達機構収容部３３の下端部内側面との間で回転可能に支持される。
【００２７】
なお、図１及び図２では省略しているが、本体ケース３０には、手提げバッグなどの荷物Ｂを吊り下げるためのフック部３６（図１１以降参照）が設けられている。本実施形態のフック部３６は、筒状部３５の上端部（把持部４０の下方近傍）から左右いずれか一方側に突出する吊り下げ状態と、筒状部３５の上端部内に格納される格納状態と、に出没操作される。
【００２８】
また、本体ケース３０の下端部左右外側面には、放置状態の歩行支援装置１を自立させるためのスタンド３７（図１１参照）が設けられている。スタンド３７は、本体ケース３０の下端部左右外側面から斜め下方に延出し、先端部が接地することで歩行支援装置１の左右方向への転倒を規制する開き状態と、本体ケース３０の下端部左右外側面に沿って格納される閉じ状態と、に開閉操作される。また、本実施形態のスタンド３７は、歩行支援装置１の電源操作具に兼用されており、スタンド３７を閉じ状態にすると、電源スイッチ１２１（図７参照）がＯＮとなり、スタンド３７を開き状態にすると、電源スイッチ１２１がＯＦＦとなる。
【００２９】
（把持部）
把持部４０には、歩行者の移動の意思情報を取得するセンサ装置や入力装置が設けられている。センサ装置としては、本体ケース３０の前後傾斜を検出する本体傾斜検出センサ１２２（図７参照：３軸加速度センサなど）が設けられ、把持部４０における本体ケース３０の前傾操作に基づいて歩行者が移動（前進）しようとする意思情報を取得し、把持部４０における本体ケース３０の後傾操作に基づいて歩行者が止ろうとする意思情報を取得する。また、入力装置としては、把持部４０を握った手の指で操作される操作レバー４１が設けられ、該操作レバー４１の操作に基づいて歩行者が歩行支援装置１を放置状態に戻そうとする意思情報を取得する。なお、歩行者の移動の意思情報を取得するセンサ装置や入力装置は、上記のものに限定されず、例えば、感圧センサ、操作ボタン、アクセルハンドル、音声認識装置などを設けてもよい。
【００３０】
（駆動輪）
本実施形態の歩行支援装置１は、同一円周上に配置される３つの駆動輪５０を備える。段差の乗り越え、及び階段の登り降りを除く通常の走行状態では、３つの駆動輪５０のうち、接地する２つの駆動輪５０が自転することで歩行支援装置１を進行方向に移動させる。なお、本実施形態の駆動輪５０は、図４に示すように、小さな段差を自転のみで乗り越えられる程度の直径Ａを有するとともに、接地する２つの駆動輪５０の進行方向前端から進行方向後端までの距離Ｂがエレベータに入れる程度に設定され、さらに、隣接する駆動輪５０の前端部間の距離Ｃが公転によって階段を登り降りできる程度に設定されているが、これらの寸法や駆動輪５０の個数は、歩行支援装置１の用途や使用環境に応じて任意に変更することができる。
【００３１】
（ハブケース）
ハブケース６０は、その回転中心となる中空円筒形状の回転軸６１と、回転軸６１の左右方向一方側から外径方向に延出する３つの第１駆動輪支持ケース６２と、回転方向において第１駆動輪支持ケース６２と同相となるように回転軸６１の左右方向他方側から外径方向に延出する３つの第２駆動輪支持ケース６３と、を備え、第１駆動輪支持ケース６２及び第２駆動輪支持ケース６３の先端部間で駆動輪５０の自転軸５１を回転可能に支持している。また、回転軸６１及び第２駆動輪支持ケース６３は、自転トルク伝達機構７０の一部を収容する伝動ケースに兼用されている。
【００３２】
（自転トルク伝達機構）
自転トルク伝達機構７０は、本体ケース３０の自転トルク伝達機構収容部３３に収容される上流側自転トルク伝達機構７１と、ハブケース６０の第２駆動輪支持ケース６３に収容される下流側自転トルク伝達機構７２と、ハブケース６０の回転軸６１内を通り、上流側自転トルク伝達機構７１と下流側自転トルク伝達機構７２とをトルク伝達可能に連結する貫通軸７３と、を備える。
【００３３】
上流側自転トルク伝達機構７１は、第１モータ１０のロータ軸１４に連結される第１伝動軸７１１と、自転トルク伝達機構収容部３３の下端側で回転可能に支持される第２伝動軸７１２と、を備え、第１伝動軸７１１には、小径プーリ７１１ａが設けられ、第２伝動軸７１２には、大径プーリ７１２ａ及び小径ギヤ７１２ｂが設けられている。第１モータ１０のロータ軸１４から第１伝動軸７１１にトルクが出力されると、第１伝動軸７１１の小径プーリ７１１ａから伝動ベルト７１３を介して第２伝動軸７１２の大径プーリ７１２ａにトルクが伝達されるとともに、このトルクが第２伝動軸７１２の小径ギヤ７１２ｂから貫通軸７３の一端部に設けられる小径ギヤ７３ａに伝達される。
【００３４】
下流側自転トルク伝達機構７２は、貫通軸７３の他端部から外径方向に沿って延出する３本の伝動軸７２１を備え、各伝動軸７２１の両端部には、ベベルギヤ７２１ａ、７２１ｂが設けられている。第１モータ１０から上流側自転トルク伝達機構７１を介して貫通軸７３の一端部に伝達されたトルクは、貫通軸７３の他端部に設けられるベベルギヤ７３ｂから各伝動軸７２１のベベルギヤ７２１ａに伝達され、このトルクがベベルギヤ７２１ｂから各駆動輪５０の自転軸５１に設けられるベベルギヤ５１ａに伝達される。
【００３５】
（制動機構）
制動機構８０は、上流側自転トルク伝達機構７１の第１伝動軸７１１に設けられるディスク部８１と、ディスク部８１の外周側を左右両側から挟み込むことにより制動力を発生させる制動部８２と、を備える。制動部８２は、電気的に動作するアクチュエータを備え、該アクチュエータの駆動制御に基づいて制御部１２０が制動機構８０を動作させる。なお、制動機構８０は、制御部１２０が介在することなく、機械的に手動操作される手動式の制動機構であってもよい。
【００３６】
（公転トルク伝達機構）
公転トルク伝達機構９０は、本体ケース３０の公転トルク伝達機構収容部３２に回転可能に支持される４本の伝動軸９１〜９４を備え、第１伝動軸９１が第２モータ２０のロータ軸２４に連結される。第１伝動軸９１には、小径プーリ９１ａが設けられ、第２伝動軸９２には、大径プーリ９２ａ及び小径プーリ９２ｂが設けられ、第３伝動軸９３には、大径プーリ９３ａ及び小径ギヤ９３ｂが設けられ、第４伝動軸９４には、大径ギヤ９４ａ及び小径ギヤ９４ｂが設けられている。第２モータ２０のロータ軸２４から第１伝動軸９１にトルクが出力されると、第１伝動軸９１の小径プーリ９１ａから第１伝動ベルト９５を介して第２伝動軸９２の大径プーリ９２ａにトルクが伝達され、このトルクが第２伝動軸９２の小径プーリ９２ｂから第２伝動ベルト９６を介して第３伝動軸９３の大径プーリ９３ａに伝達されるとともに、第３伝動軸９３の小径ギヤ９３ｂから第４伝動軸９４の大径ギヤ９４ａに伝達され、さらに、第４伝動軸９４の小径ギヤ９４ｂからハブケース６０の回転軸６１の一端部に設けられる小径ギヤ６１ａに伝達される。
【００３７】
（バランストルク伝達機構）
バランストルク伝達機構１００は、本体ケース３０のバランストルク伝達機構収容部３４に回転可能に支持される４本の伝動軸１０１〜１０４を備え、第１伝動軸１０１が不可逆回転伝動体１１０を介して第２モータ２０のモータカバー２１に連結される。第１伝動軸１０１には、小径プーリ１０１ａが設けられ、第２伝動軸１０２には、大径プーリ１０２ａ及び小径プーリ１０２ｂが設けられ、第３伝動軸１０３には、大径プーリ１０３ａ及び小径ギヤ１０３ｂが設けられ、第４伝動軸１０４には、大径ギヤ１０４ａ及び小径ギヤ１０４ｂが設けられている。第２モータ２０のモータカバー２１から不可逆回転伝動体１１０を介して第１伝動軸１０１にトルクが伝達されると、第１伝動軸１０１の小径プーリ１０１ａから第１伝動ベルト１０５を介して第２伝動軸１０２の大径プーリ１０２ａにトルクが伝達され、このトルクが第２伝動軸１０２の小径プーリ１０２ｂから第２伝動ベルト１０６を介して第３伝動軸１０３の大径プーリ１０３ａに伝達されるとともに、第３伝動軸１０３の小径ギヤ１０３ｂから第４伝動軸１０４の大径ギヤ１０４ａに伝達され、さらに、第４伝動軸１０４の小径ギヤ１０４ｂから本体ケース３０に設けられる小径ギヤ３０ａに伝達される。小径ギヤ３０ａは、ハブケース６０の回転軸６１及び小径ギヤ６１ａと同一軸心上に配置されており、小径ギヤ３０ａにトルクが入力されると、その反力で本体ケース３０が前後に傾斜される。
【００３８】
（不可逆回転伝動体）
図３及び図５の（ａ）、（ｂ）に示すように、不可逆回転伝動体１１０は、入力軸１１１と、出力軸１１２と、外輪部材１１３と、を有し、入力軸１１１のトルクは出力軸１１２に伝達され、出力軸１１２のトルクは入力軸１１１に伝達されず、外輪部材１１３に伝達され、出力軸１１２が固定された状態では入力軸１１１も回転せず、外輪部材１１３の回転が許容される特性を持った機械要素であり、例えば、ＮＴＮ株式会社製のロックタイプのトルクダイオード（登録商標）を用いることができる。なお、図５は不可逆回転伝動体１１０の動作を説明するための模式図であり、図３の記載のものと形状が異なっている。
【００３９】
不可逆回転伝動体１１０の入力軸１１１には、第２モータ２０のモータカバー２１（ステータ２２）が接続され、出力軸１１２には、バランストルク伝達機構１００を介して本体ケース３０が接続され、外輪部材１１３には、第２モータ２０のロータ軸２４（ロータ２３）及び公転トルク伝達機構９０を介してハブケース６０が接続されている。
【００４０】
このような不可逆回転伝動体１１０によれば、図６の（ａ）に示すように、２つの駆動輪５０が接地してハブケース６０が回転しない通常歩行時には、第２モータ２０及びロータ軸２４（ロータ２３）及び不可逆回転伝動体１１０の外輪部材１１３が停止しており、第２モータ２０のトルクがモータカバー２１（ステータ２２）から出力され、不可逆回転伝動体１１０の入力軸１１１に入力されるので、不可逆回転伝動体１１０の出力軸１１２からバランストルク伝達機構１００を介して本体ケース３０にトルクが伝達され、その反力で本体ケース３０が前後に傾斜する。
【００４１】
また、図６の（ｂ）に示すように、本体ケース３０の前後傾斜が規制される段差乗り越え時や階段登り降り時には、不可逆回転伝動体１１０の出力軸１１２が停止するとともに、不可逆回転伝動体１１０の入力軸１１１及び第２モータ２０のモータカバー２１（ステータ２２）の回転がロックされるので、回転が許容される外輪部材１１３と接続されたロータ軸２４（ロータ２３）から第２モータ２０のトルクが出力される。そして、このトルクが公転トルク伝達機構９０を介してハブケース６０に伝達され、ハブケース６０が回転し、駆動輪５０が公転する。
【００４２】
また、図６の（ｃ）に示すように、本体ケース３０に前後方向のモーメントが入力される段差つんのめり時には、バランストルク伝達機構１００を介して不可逆回転伝動体１１０の出力軸１１２にトルクが入力されるが、このトルクは、不可逆回転伝動体１１０の入力軸１１１には伝達されず、外輪部材１１３に伝達される。これにより、本体ケース３０とハブケース６０とが結合状態となり、接地している２つの駆動輪５０のうち、後続の駆動輪５０が先行する駆動輪５０を支点として浮き上がる状態が許容される。
【００４３】
（制御部）
制御部１２０は、歩行支援装置１の進行方向への移動を支援するように第１モータ１０を制御し、歩行支援装置１の進行方向の重心をバランスさせるように第２モータ２０を制御する。制御部１２０による第１モータ１０及び第２モータ２０の詳細な制御方法は後述する。
【００４４】
［歩行支援装置の配置構成］
つぎに、歩行支援装置１における各部の配置構成について、図１〜図３を参照して説明する。
【００４５】
第１モータ１０及び第２モータ２０は、ハブケース６０に支持される複数の駆動輪５０の公転円周軌道よりも外側に配置されるとともに、歩行支援装置１の進行方向において、前記公転円周軌道における進行方向一端部と進行方向他端部との間に配置されている。
【００４６】
また、歩行支援装置１の進行方向から見て、公転トルク伝達機構９０は、歩行支援装置１の幅方向一方側に配置され、バランストルク伝達機構１００は、歩行支援装置１の幅方向他方側に配置され、複数の駆動輪５０及び自転トルク伝達機構７０は、公転トルク伝達機構９０とバランストルク伝達機構１００との間に配置されている。
【００４７】
さらに、歩行支援装置１の進行方向から見て、複数の駆動輪５０は、歩行支援装置１の幅方向略中央に設けられ、上流側自転トルク伝達機構７１及び下流側自転トルク伝達機構７２のいずれか一方は、公転トルク伝達機構９０と複数の駆動輪５０との間に配置され、上流側自転トルク伝達機構７１及び下流側自転トルク伝達機構７２の他方は、バランストルク伝達機構１００と複数の駆動輪５０との間に配置されている。
【００４８】
［歩行支援装置の制御方法］
つぎに、歩行支援装置１の制御方法について、図７〜図１０を参照して説明する。
【００４９】
図７に示すように、制御部１２０の入力側には、スタンド３７の開き操作に応じてＯＮ状態に切り換わる電源スイッチ１２１と、本体ケース３０の前後傾斜を検出する本体傾斜検出センサ１２２と、操作レバー４１の操作に応じてＯＮ状態に切り換わるレバースイッチ１２３と、下り坂などを検出するために本体ケース３０に対するハブケース６０の相対的な回転角度を検出する回転角度センサ１２４と、が接続され、制御部１２０の出力側には、第１モータ１０と、第２モータ２０と、制動機構８０と、が接続されている。
【００５０】
図８に示すように、制御部１２０は、電源スイッチ１２１のＯＮに応じて起動し、走行支援制御（Ｓ１）と、バランス制御（Ｓ２）と、を繰り返し実行する。なお、走行支援制御（Ｓ１）及びバランス制御（Ｓ２）は、一方のみが実行される場合もあり、同時に実行される場合もある。走行支援制御は、歩行者の移動の意思情報に応じて歩行支援装置１の進行方向への移動を支援するように第１モータ１０及び制動機構８０を制御する制御であり、バランス制御は、歩行支援装置１の進行方向の重心をバランスさせるように第２モータ２０を制御する制御である。以下、走行支援制御及びバランス制御の具体的な制御手順について、図９及び図１０を参照して説明する。
【００５１】
図９に示すように、走行支援制御における制御部１２０は、まず、歩行者の移動の意思情報を取得する（Ｓ１１）。本実施形態の歩行支援制御では、歩行者の移動の意思情報として、「歩行」と、「停止」と、「レバー操作」と、を取得する。「歩行」は、歩行者が進行方向前方へ歩行支援装置１を移動させようとする意思情報であり、本実施形態では、把持部４０を前方に押す操作（本実施形態では本体傾斜検出センサ１２２の検出角度変化で判断）に基づいて取得する。「停止」は、歩行者が歩行支援装置１の移動を停止させようとする意思情報であり、本実施形態では、把持部４０を後方に引く操作（本実施形態では本体傾斜検出センサ１２２の検出角度変化で判断）に基づいて取得する。「レバー操作」は、歩行支援装置１を放置状態に移行させようとする意思情報であり、操作レバー４１の操作（本実施形態ではレバースイッチ１２３のＯＮで判断）に基づいて取得する。
【００５２】
制御部１２０は、意思情報として「歩行」を取得した場合は、制動機構８０をＯＦＦ状態（制動解除）にするとともに（Ｓ１２）、駆動輪５０の回転を歩行者の歩行速度に合わせるように第１モータ１０を制御する（Ｓ１３）。また、制御部１２０は、意思情報として「歩行」を取得している状況では、下り坂であるか否かを判断し（Ｓ１４：本実施形態では回転角度センサ１２４の検出角度で判断）、該判断結果がＹＥＳの場合は、駆動輪５０の回転を減速させるように第１モータ１０を回生駆動する（Ｓ１５）。
【００５３】
制御部１２０は、意思情報として「停止」を取得した場合は、駆動輪５０の回転を減速させるように第１モータ１０を回生駆動し、駆動輪５０の回転を停止させる（Ｓ１６）。また、制御部１２０は、意思情報として「レバー操作」を取得した場合は、第１モータ１０（駆動輪５０）が停止状態であるか否かを判断し（Ｓ１７）、該判断結果がＹＥＳの場合は、制動機構８０をＯＮ状態（制動状態）とする（Ｓ１８）。なお、走行支援制御の作用及び効果は後述する。
【００５４】
図１０に示すように、バランス制御における制御部１２０は、まず、歩行者の移動の意思情報を取得する（Ｓ２１）。制御部１２０は、意思情報として「歩行」又は「停止」を取得した場合は、歩行支援装置１の進行方向の重心をバランスさせるように第２モータ２０を制御する（Ｓ２２）。また、制御部１２０は、意思情報として「レバー操作」を取得した場合は、第２モータ２０の回転を停止させる（Ｓ２３）。なお、バランス制御の作用及び効果は後述する。
【００５５】
［歩行支援装置の動作］
つぎに、歩行支援装置１の動作について、図１１〜図１５を参照して説明する。
【００５６】
（放置状態〜電源ＯＮ状態）
図１１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、放置状態（自立格納状態）の歩行支援装置１は、２輪で接地する駆動輪５０の回転がＯＮ状態の制動機構８０によって規制されるとともに、開き状態のスタンド３７によって本体ケース３０の左右方向の倒れが規制され、さらに、不可逆回転伝動体１１０が本体ケース３０とハブケース６０とを結合することによって本体ケース３０の前後方向の倒れが規制されている。
【００５７】
図１１の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、歩行支援装置１に荷物Ｂを搭載する場合は、本体ケース３０の筒状部３５からフック部３６を突出させるとともに、一方の手で本体ケース３０（把持部４０）を支えながら、他方の手で荷物Ｂをフック部３６に吊り下げる。荷物Ｂをフック部３６に吊り下げると、荷物を含めた歩行支援装置１の前後方向の重心は前方にずれ、左右方向の重心は左右いずれか一方側にずれる。例えば、歩行者が右手で把持部４０を把持しながら歩行支援装置１の左側を歩行し、荷物Ｂを本体ケース３０の右側に引っ掛ける場合は、左右方向の重心が右側にずれる。
【００５８】
図１１の（ｅ）及び（ｆ）に示すように、歩行準備段階では、まず、一方の手で本体ケース３０（把持部４０）の左右方向の倒れを支えながら、他方の手、又は足でスタンド３７を閉じ状態に操作する。これにより、電源がＯＮとなり、制御部１２０による走行支援制御及びバランス制御が開始される。制御部１２０は、バランス制御が開始されると、歩行支援装置１の前後方向の重心をバランスさせるように第２モータ２０を制御する。これにより、第２モータ２０のトルクがバランストルク伝達機構１００を介して本体ケース３０に伝達され、本体ケース３０が後傾した状態となる。
【００５９】
（歩行開始〜段差乗り越え）
図１２の（ａ）に示すように、歩行者は、歩行を開始する場合、把持部４０に進もうとする力を伝達する（前方押し操作）。制御部１２０は、本体傾斜検出センサ１２２の検出角度変化に基づいて歩行者の意思情報「歩行」を取得すると、走行支援制御において制動機構８０をＯＦＦ状態に切り換えるとともに、駆動輪５０が歩行者の歩行速度（進もうとする力が相殺される速度）に合わせて回転するように第１モータ１０を制御する。また、制御部１２０は、バランス制御による第２モータ２０の制御により、歩行支援装置１の前後方向の重心バランスを取り続ける。
【００６０】
図１２の（ｂ）に示すように、歩行中、先行する駆動輪５０が自転のみでは乗り越えが困難な段差にぶつかった場合、慣性力と歩行者の前に進もうとする力によって本体ケース３０が前傾するつんのめり状態となる。前述したように、つんのめり状態では、不可逆回転伝動体１１０によって本体ケース３０とハブケース６０とが結合状態となり、接地している２つの駆動輪５０のうち、後続の駆動輪５０が先行する駆動輪５０を支点として浮き上がる状態が許容される。
【００６１】
図１２の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、つんのめりによって本体ケース３０が前傾すると、本体ケース３０を進行方向に対して後傾させるトルクが第２モータ２０からバランストルク伝達機構１００を介して本体ケース３０に伝達されるが、本体ケース３０を前傾させるモーメントは、第２モータ２０のトルクによって本体ケース３０を後傾させるモーメントよりも大きいので、その反力でハブケース６０が正転し、複数の駆動輪５０を公転させる。これにより、段差の乗り越えが可能となる。
【００６２】
（停止）
図１３の（ａ）に示すように、歩行者は、歩行を停止する場合、把持部４０に止ろうとする力を伝達する（後方引き操作）。制御部１２０は、本体傾斜検出センサ１２２の検出角度変化に基づいて歩行者の意思情報「停止」を取得すると、走行支援制御において駆動輪５０の回転を減速させるように第１モータ１０を回生駆動し、駆動輪５０の回転を停止させる。また、制御部１２０は、バランス制御による第２モータ２０の制御により、歩行支援装置１の前後方向の重心バランスを取り続ける。
【００６３】
（下り坂）
図１３の（ｂ）に示すように、制御部１２０は、駆動輪５０が下り坂を下る場合、バランス制御による第２モータ２０の制御により、歩行支援装置１の前後方向の重心バランスを取り続けることにより、歩行路に対して本体ケース３０を後傾させる。また、制御部１２０は、走行支援制御において、回転角度センサ１２４の検出角度に基づいて下り坂を判断するとともに、駆動輪５０の回転を減速させるように第１モータ１０を回生駆動し、駆動輪５０の回転を歩行者の歩行速度に合わせる。
【００６４】
（階段登り）
図１４の（ａ）に示すように、歩行中、先行する駆動輪５０が上り階段にぶつかった場合、慣性力と歩行者の前に進もうとする力によって本体ケース３０が前傾するつんのめり状態となる。前述したように、つんのめり状態では、不可逆回転伝動体１１０によって本体ケース３０とハブケース６０とが結合状態となり、接地している２つの駆動輪５０のうち、後続の駆動輪５０が先行する駆動輪５０を支点として浮き上がる状態が許容される。
【００６５】
図１４の（ｂ）に示すように、つんのめりによって本体ケース３０が前傾すると、本体ケース３０を進行方向に対して後傾させるトルクが第２モータ２０からバランストルク伝達機構１００を介して本体ケース３０に伝達されるが、本体ケース３０を前傾させるモーメントは、第２モータ２０のトルクによって本体ケース３０を後傾させるモーメントよりも大きいので、その反力でハブケース６０が正転し、複数の駆動輪５０を公転させる。これにより、駆動輪５０が上り階段の上段に着地する。歩行支援装置１は、駆動輪５０が上り階段の上段に着地したら、駆動輪５０のトルクと、ハブケース６０のトルクと、歩行者が階段を登ろうとする力と、によって上り階段の上段に登る。
【００６６】
図１４の（ｃ）に示すように、上り階段の上段に登ったら、先行する駆動輪５０が上り階段のつぎの上段にぶつかり、図１４の（ａ）及び（ｂ）の動作を繰り返す。これにより、複数段の上り階段を登ることが可能になる。
【００６７】
（階段降り）
図１５の（ａ）に示すように、歩行中、先行する駆動輪５０が下り階段に到達した場合、先行する駆動輪５０が段差から落ちる。このとき、支点が後続の駆動輪５０のみとなり、前後方向の重心が前側にずれるので、本体ケース３０を進行方向に対して後傾させるトルクが第２モータ２０からバランストルク伝達機構１００を介して本体ケース３０に伝達されるが、このとき、前に進もうとする力や荷物Ｂの荷重によって本体ケース３０を前傾させるモーメントは、第２モータ２０のトルクによって本体ケース３０を後傾させるモーメントよりも大きいので、その反力でハブケース６０が正転し、複数の駆動輪５０を公転させる。これにより、歩行支援装置１が下り階段を降り始める。
【００６８】
図１５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、１つの駆動輪５０が階段の下段に着地したら、ハブケース６０の正転により２つの駆動輪５０が接地する状態に戻る。そして、先行する駆動輪５０が下り階段のつぎの段差に落ちたら、図１５の（ａ）及び（ｂ）の動作を繰り返す。これにより、複数段の下り階段を降りることが可能になる。
【００６９】
［実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態の歩行支援装置１の制御方法によれば、第１モータ１０及び第２モータ２０の駆動に応じて自転及び公転が可能な複数の駆動輪５０を備え、複数の駆動輪５０の公転によって様々な歩行路への適応が可能な歩行支援装置１において、歩行者の移動の意思情報に応じて歩行支援装置１を進行方向へ移動させることができる。
【００７０】
また、歩行支援装置１の進行方向の重心をバランスさせるように第２モータ２０を制御するので、歩行者に与える負荷を低減しつつ、歩行者の移動を支援できる。
【００７１】
また、駆動輪５０が乗り越え困難な段差に接触した際、本体ケース３０の前傾によって本体ケース３０とハブケース６０とが結合状態となり、接地している２つの駆動輪５０のうち、後続の駆動輪５０が先行する駆動輪５０を支点として浮き上がる状態が許容される。そして、本体ケース３０を前傾させるモーメントが第２モータ２０から出力される本体ケース３０を進行方向に対して後傾させるトルクによって本体ケース３０を後傾させるモーメントよりも大きいことで、トルクの反力でハブケース６０が回転し複数の駆動輪５０が公転するので、歩行支援装置１が段差を乗り越えることができる。
【００７２】
また、駆動輪５０が下り坂を下る際、駆動輪５０の回転を減速させるように第１モータ１０を回生駆動し、駆動輪５０の回転を歩行者の歩行速度に合わせるので、下り坂における歩行支援装置１の加速を抑制できるだけでなく、歩行者の前方への体重負荷も受け止めることができる。
【００７３】
また、歩行者が止ろうとする際、駆動輪５０の回転を減速させるように第１モータ１０を回生駆動し、駆動輪５０の回転を停止させるので、歩行者の歩行速度に合わせて歩行支援装置１をスムーズに停止させることができる。
【００７４】
また、歩行者が階段を登ろうとする際、本体ケース３０の前傾によって本体ケース３０とハブケース６０とが結合状態となり、接地している２つの駆動輪５０のうち、後続の駆動輪５０が先行する駆動輪５０を支点として浮き上がる状態が許容される。そして、本体ケース３０を前傾させるモーメントが第２モータ２０から出力される本体ケース３０を進行方向に対して後傾させるトルクによって本体ケース３０を後傾させるモーメントよりも大きいことで、トルクの反力でハブケース６０が回転し複数の駆動輪５０が公転するので、歩行支援装置１が階段を登ることができる。
【００７５】
また、歩行者が階段を降りようとする際、先行する駆動輪５０が段差から落ちて、支点が後続の駆動輪５０のみとなる。そして、本体ケース３０を前傾させるモーメントが第２モータ２０から出力される本体ケース３０を進行方向に対し後傾させるトルクによって本体ケース３０を後傾させるモーメントよりも大きいことで、トルクの反力でハブケース６０が回転し、複数の駆動輪５０が公転するので、歩行支援装置１が階段を降りることができる。
【００７６】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  歩行支援装置
１０  第１モータ
２０  第２モータ
３０  本体ケース
４０  把持部
５０  駆動輪
５１  自転軸
６０  ハブケース
６１  回転軸
Ｓ１  走行支援制御（走行支援工程）
Ｓ２  バランス制御（バランス工程）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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