(57)【要約】【課題】障害への接近や自動回避の発動を搭乗者に的確に報知できる小型電動車両を提供する。【解決手段】左右ハンドル（６１，６２）の操作トルクに応じて操舵する操舵操作装置（６）と、進行方向前方の路面および障害を検出する外界検出部（７）と、前記外界検出部が障害を検知した際に操舵回避する制御を行う障害回避制御部（１１）と、を備えた小型電動車両（１）において、前記障害回避制御部は、前記操舵回避時に前記ハンドル（６１，６２）に振動を印加する警報機能（１５）を有する。【選択図】図８
2019182170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右ハンドルの操作トルクに応じて操舵する操舵操作装置と、
進行方向前方の路面および障害を検出する外界検出部と、
前記外界検出部が障害を検知した際に操舵回避する制御を行う障害回避制御部と、
を備えた小型電動車両において、
前記障害回避制御部は、前記操舵回避時に前記ハンドルに振動を印加する警報機能を有することを特徴とする小型電動車両。
【請求項２】
前記障害回避制御部は、前記操舵回避する方向に応じて前記左右ハンドルの一方に振動を印加する機能を含むことを特徴とする請求項１記載の小型電動車両。
【請求項３】
前記操舵回避する障害との距離に応じて前記振動の大きさを変化させる機能をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の小型電動車両。
【請求項４】
前記障害回避制御部は、前記振動による警報開始後に前記操舵回避を開始するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の小型電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シニアカーや電動車椅子などの小型電動車両に関し、さらに詳しくは、障害回避機能を備えたハンドル型電動車椅子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シニアカーや電動車椅子などの小型電動車両は、速度や車体サイズなどの規定を満たす場合には法令上歩行者扱いとなり、車道ではなく歩道を走行する。そのため、走路上には他の歩行者などの様々な障害物が存在する。そこで、歩行者などの障害物との衝突を防止するためのシステムが開発されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−４３１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような小型電動車両は、進行方向前方の障害物を検知した場合に、走行用モータを減速または停止することによって、障害物との衝突を未然に防止するようにしているが、減速や停止による衝突防止のみならず、ステアリング機構に取付けた操舵用モータを制御して、障害物を自動操舵により回避するシステムも検討されている。
【０００５】
ところで、このような障害回避システムでは、障害を回避する際に、小型電動車両の搭乗者（操縦者）が意図しないままに制動や方向変換が行われる場合もあるため、障害への接近や自動回避の発動を搭乗者に的確な方法で報知することが好ましい。
【０００６】
本発明は、従来技術の上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、障害への接近や自動回避の発動を搭乗者に的確に報知できる小型電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、
左右ハンドルの操作トルクに応じて操舵する操舵操作装置と、
進行方向前方の路面および障害を検出する外界検出部と、
前記外界検出部が障害を検知した際に操舵回避する制御を行う障害回避制御部と、
を備えた小型電動車両において、
前記障害回避制御部は、前記操舵回避時に前記ハンドルに振動を印加する警報機能を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る小型電動車両は、上記のように、操舵回避時にハンドルに振動を印加するので、搭乗者は障害への接近や自動回避の発動をハンドルの振動によって認識することができ、的確な状況把握や円滑な操舵回避に役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明第１実施形態に係る小型電動車両を示す斜視図である。
【図２】本発明第１実施形態に係る小型電動車両を示す側面図である。
【図３】本発明実施形態に係る小型電動車両の操舵機構を示す斜視図である。
【図４】本発明実施形態に係る小型電動車両のハンドル操作を示す平面図である。
【図５】本発明実施形態に係る小型電動車両の制御系統を示すブロック図である。
【図６】本発明実施形態に係る振動警報の実施例を示す図である。
【図７】本発明実施形態に係る振動警報の他の実施例を示す図である。
【図８】本発明第１実施形態に係る小型電動車両の（ａ）障害領域検出および（ｂ）操舵回避を示す概略平面図である。
【図９】本発明実施形態に係る小型電動車両の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明第２実施形態に係る小型電動車両を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１および図２において、本発明第１実施形態に係る小型電動車両１は、車体２の前部２１に操舵輪である前輪４１、後部２３に駆動輪である後輪５１を備え、後輪５１にはギヤボックス５２を介して走行用モータ５の動力が伝達されるようになっている。
【００１１】
車体２は、前部２１から後部２３の周囲に延びるフレーム２０を備え、前部２１と後部２３との間にステップ２２が設けられ、後部２３のフェアリング内部にはバッテリー８が搭載されている。フレーム２０には、後部２３の上側を跨ぐようにシートフレーム２４が設けられ、このシートフレーム２４の中央に立設されたポスト３０にシート３が支持されている。
【００１２】
シート３は、シートクッション３１、シートバック３２、アームレスト３３，３４を備え、右のアームレスト３３の先端には支持アーム３５を介して操作部３６が設けられている。操作部３６には、左右独立したハンドル６１，６２を有する操舵操作装置６と、左右の外界センサ７１，７２を含む外界検出部７が設けられ、左右のハンドル６１，６２にはアクセル５３，５３が付設されている。
【００１３】
左右のアクセル５３，５３は、速度コントローラ５０に接続されており、左右何れかまたは両方のアクセル５３，５３を把持する操作に応じて、速度コントローラ５０により走行用モータ５の出力が制御され、小型電動車両１が発進し、所定速度（またはアクセル操作量に応じた速度）で走行し、アクセル５３，５３の（把持を緩めることで減速し）把持を止めることで停止する。
【００１４】
操舵操作装置６は、左右のハンドル６１，６２からなる操作部と、操舵輪である前輪４１の操舵機構４とが機械的に連結されていないステアバイワイヤによる操舵システムを構成している。すなわち、図３に示すように、左右のハンドル６１，６２は、それぞれの基部が右側操舵反力アクチュエータ６３，左側操舵反力アクチュエータ６４（モータ）の回動軸に固定され、これらの回動軸には、それぞれハンドル６１，６２の操作角を検出する右側操作角センサ６５，左側操作角センサ６６が設けられている。
【００１５】
操作角センサ６５，６６の検出信号は操舵コントローラ６０に送られ、それに応じた制御信号が操舵コントローラ６０から操舵反力アクチュエータ６３，６４に出力され、搭乗者が左右のハンドル６１，６２を操舵している間は、操作角に応じた制御信号が操舵機構４の操舵角コントローラ４０に出力される。
【００１６】
例えば、図４（ａ）に示すように、左右何れか（この場合は左方向）に操舵されている状態から、搭乗者が操舵反力アクチュエータ６３，６４による操舵反力に抗して、左右のハンドル６１，６２の操作角を増し加えるような操舵を行った場合は、操作角に応じた制御信号が操舵機構４の操舵角コントローラ４０に出力される。
【００１７】
一方、図４（ｂ）に示すように、左右何れか（この場合は左方向）に操舵されている状態から、搭乗者が操舵力を緩めると、操舵反力アクチュエータ６３，６４により左右のハンドル６１，６２の操作角がゼロ復帰する。なお、操舵操作装置６を構成する左右のハンドル６１，６２と操舵反力アクチュエータ６３，６４は、後述する障害回避制御部１１と連動した振動警報装置を兼ねている。
【００１８】
操舵機構４は、左右のサスペンションアーム４３の先端に枢支されたナックル４２、左右のナックル４２の端部を連結するタイロッド４４を含み、操舵コントローラ６０からの操舵角指令に応じて、操舵角コントローラ４０により操舵用アクチュエータ４６（モータ）の正逆回転が制御され、ラックピニオン機構４５を介してタイロッド４４が左方向または右方向に移動し、左右のナックル４２に回転自在に支持された前輪４１，４１が操舵され、搭乗者が操舵力を緩めると、操舵用アクチュエータ４６は操舵角ゼロに戻って停止するように構成されている。
【００１９】
なお、左右のナックル４２が１つのタイロッド４４で連結される代わりに、操舵用アクチュエータ４６で駆動されるクランク等の部材と左右のナックル４２とが個別のタイロッドで連結される構成や、左右のナックル４２が個別の操舵用アクチュエータで操舵される構成とすることもできる。
【００２０】
外界検出部７は、図１および図２に示すように、操作部３６前端部に取付けられた左右の外界センサ７１，７２を含む。外界センサ７１，７２は、進行方向前方の障害物、歩行者、段差などの存在と相対距離を画像データや点群データとして障害回避制御部１１に入力するための検知手段からなり、例えば、路面の３次元的形状を取得できるステレオカメラやレーザーレーダを好適に用いることができる。
【００２１】
障害回避制御部１１は、図５に示すように、障害検出部１２、障害領域判定部１３、回避経路生成部１４、警報制御部１５を含み、これらの機能を実施するためのコンピュータ、すなわち、プログラム及びデータを記憶したＲＯＭ、演算処理を行うＣＰＵ、前記プログラム及びデータを読出し、動的データや演算処理結果を記憶するＲＡＭ、および、入出力インターフェースなどで構成されている。
【００２２】
障害検出部１２は、外界検出部７（外界センサ７１，７２）に取得された画像データや点群データに基づいて進行方向前方の路面形状や建造物などの静止物体と歩行者や自転車などの移動体をパターンマッチングなどの画像処理によって識別する。さらに、時系列フィルタを用いて移動体の現在の状態から未来位置を予測し、自車進路への接近または接触の可能性が推定される場合は、速度コントローラ５０により走行用モータ５の出力を制御し、小型電動車両１を減速または減速停止させることで、衝突や接触を未然に回避する。
【００２３】
障害領域判定部１３は、障害検出部１２で識別された路面形状や建造物などの静止物体の位置情報や形状データから、小型電動車両１が走行不可能な段差（上り段差、下り段差）や溝（進入角度により許容幅が異なる）、走路狭窄部、急坂（上り坂、下り坂）などの障害領域を検出する。
【００２４】
回避経路生成部１４は、障害検出部１２で識別された路面形状や建造物などの静止物体の位置情報や形状データと現在の車両位置に基づき、障害領域判定部１３で検出された障害領域を右方向または左方向の自動操舵によって回避するための回避経路を算出する。すなわち、進行方向前方の障害領域が存在する方向と反対方向への進路変更を行った場合の走行経路を推定し、その走行経路により現在検出されている障害領域を回避でき、かつ、他の障害領域に接近しない場合に、その走行経路を回避経路とする。
【００２５】
警報制御部１５は、障害領域判定部１３で検出された障害領域の位置に従って、左右別々に動作可能な振動警報装置（操舵コントローラ６０、操舵反力アクチュエータ６３，６４）に振動警報のための制御信号を出力する。
【００２６】
すなわち、左右の操舵反力アクチュエータ６３，６４は、操舵コントローラ６０からの制御信号により、搭乗者のハンドル操作角に応じた操舵反力を左右ハンドル６１，６２に付与する基本動作に加えて、振動警報時には、警報制御部１５から出力される左右何れかの振動警報（制御信号）が、操舵コントローラ６０からの制御信号に重畳されることにより、対応するハンドル６１，６２に微細な振動を付与する加振手段（振動警報装置）としての機能を備えている。
【００２７】
例えば、図６に示すように、操舵反力アクチュエータ６３によりハンドル６１の回動軸６１ａを中心とした正逆振動が印加されることで、搭乗者はハンドル６１の微細振動により警報を確実に認識できる。この際、重畳される振動波形の形状は特に限定されるものではなく、図示のような矩形波の他に、正弦波など任意の波形とすることができる。
【００２８】
なお、図７に示すように、ハンドル６１の長軸を中心とした微小振動や、ハンドル６１の長軸方向の微小振動を印加するように構成することもできる。また、ハンドルに操舵反力アクチュエータとは別の加振手段（バイブレータ）を埋設し、振動警報を発生させるように構成することもできる。
【００２９】
次に、上記実施形態に基づく小型電動車両１の障害回避動作について、図８および図９を参照しながら説明する。
【００３０】
小型電動車両１の走行中は、外界検出部７と障害回避制御部１１は常に作動しており、外界検出部７は小型電動車両１の進行方向前方のセンシングを行う（ステップ１００）。
【００３１】
先ず、障害回避制御部１１（障害検出部１２）が、外界検出部７に取得された画像データや点群データに基づいて進行方向前方の路面形状や建造物などの静止物体と歩行者や自転車などの移動体等の障害を検出し（ステップ１１０）、移動体との接触の可能性が推定される場合は、小型電動車両１を減速または減速停止させ、衝突や接触を未然に回避する。
【００３２】
次いで、障害領域判定部１３は、障害検出部１２で識別された路面形状や建造物などの静止物体の位置情報や形状データから、走行不可能な段差（上り段差、下り段差）や溝、走路狭窄部、急坂（上り坂、下り坂）などの障害領域を検出する（ステップ１２０）。
【００３３】
例えば、図８（ａ）に示すように、進行方向右側前方に障害領域として下り段差Ｄが検出された場合、警報制御部１５は、障害領域判定部１３の判定に基づいて「右側」振動警報（警報制御信号）を出力し（ステップ１３０）、右側ハンドル６１の振動警報が作動する（ステップ１３１）ことにより、搭乗者は、進行方向右側前方に障害領域（下り段差Ｄ）が存在することを認識できる。
【００３４】
これと並行して、障害回避制御部１１（回避経路生成部１４）は、図８（ｂ）に示すように、障害領域（下り段差Ｄ）を反対方向（ここでは左方向）への自動操舵によって回避するための回避経路Ｐを生成し、その経路に他の障害領域がない場合に、その走行経路を回避経路Ｐとする（ステップ１４０）。
【００３５】
次いで、障害回避制御部１１から、回避経路Ｐに沿って走行すべく、操舵角コントローラ４０により操舵用アクチュエータ４６が制御され、自動操舵による障害回避が開始される（ステップ１５０）。この際、図８（ｂ）に示すように、警報制御部１５からの制御信号により左側ハンドル６２の振動警報が作動することにより、搭乗者は、左方向への自動操舵による障害回避が開始されたことを認識できる。
【００３６】
自動操舵による障害回避は、事前に搭乗者が意図していた方向とは異なる方向への操舵となるので、自動操舵の意図が搭乗者に伝達されないと、予期せぬ方向への自動操舵に不安を感じる虞がある。その点、上記のように、障害領域Ｄの方向を振動警報により搭乗者に告知し、さらに、自動操舵回避の開始時に、回避経路Ｐに沿った自動操舵の方向を振動警報により搭乗者に告知する構成により、搭乗者は自動操舵回避の意図を理解して安心して搭乗を続けることができる。
【００３７】
また、ハンドル６１，６２の振動は、操舵反力アクチュエータ６３，６４に入力する信号波形によって、受ける感覚が異なるため、予め複数種類の振動波形を用意しておき、障害領域の程度や緊急性に応じて、振動波形を変更することもできる。例えば、障害領域までの距離が遠い場合には、振幅の小さい振動波形を入力して、弱い振動警報を行い、障害領域までの距離が近づくに従って振幅を徐々に大きくすることで、搭乗者に障害領域への接近を認知させることが可能である。
【００３８】
次に、図１０は、本発明の第２実施形態に係る小型電動車両２０１を示す側面図である。この小型電動車両２０１は、図２に示した第１実施形態の小型電動車両１と基本的な構成は同様であり、同じ部材には同じ符号を付すことで説明を省略し、以下、変更点について説明する。
【００３９】
先述した第１実施形態の小型電動車両１では、シート３の一方のアームレスト３３の先端から前方に延出した支持アーム３５を介して操作部３６が設けられる場合を示したが、図１０に示す第２実施形態の小型電動車両２０１は、支持アーム３５の代わりに、車体２の前部２１から上方に延びるフロンドボディ２５を備え、このフロントボディ２５の上部に操作部２６が設けられており、この操作部２６に、左右独立したハンドル６１，６２を有する操舵操作装置６と、左右の外界センサ７１，７２を含む外界検出部７が設けられ、左右のハンドル６１，６２にアクセル５３，５３が付設されている。
【００４０】
第２実施形態の小型電動車両２０１は、操作部２６の支持構造のみが第１実施形態の小型電動車両１と異なり、他の構造は第１実施形態の小型電動車両１と同様である。この第２実施形態の小型電動車両２０１では、操作部２６がフロントボディ２５に固定配置されるため、操作部２６から車体２側への配線の引き回しが容易である利点がある。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  小型電動車両
２  車体
３  シート
４  操舵機構
５  走行用モータ
６  操舵操作装置
７  外界検出部
１１  障害回避制御部
１２  障害検出部
１３  障害領域判定部
１４  回避経路生成部
１５  警報制御部
２６，３６  操作部
４０  操舵角コントローラ
４６  操舵用アクチュエータ
５０  速度コントローラ
５３  アクセル
６０  操舵コントローラ
６１，６２  ハンドル
６３，６４  操舵反力アクチュエータ
６５，６６  操作角センサ
７１，７２  外界センサ
【図１】
2019182170.tif 000003
【図２】
2019182170.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019182170.tif 000006
【図５】
2019182170.tif 000007
【図６】
2019182170.tif 000008
【図７】
2019182170.tif 000009
【図８】
2019182170.tif 000010
【図９】
2019182170.tif 000011
【図１０】
2019182170.tif 000012