(57)【要約】本発明の目的は、転倒を防止することができる電動歩行補助装置、電動歩行補助装置の制御プログラムおよび電動歩行補助装置の制御方法を提供することである。本発明にかかる電動アシスト歩行車１００は、バッテリ３１０からの電源でモータ３２０が動作する。制御ユニット４００は、モータ３２０により一対の後輪２３０の回転をアシスト制御する。一対の後輪２３０の回転加速度が所定以上と判定された場合に、速度制限ユニット５００または制御ブレーキユニット７００は、一対の後輪２３０の回転加速度を制限する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪または無限軌道を有する歩行補助装置であって、
前記車輪または前記無限軌道を駆動するモータと、
付与される使用者の操作力に応じて前記モータを制御する制御部と、
前記車輪もしくは前記無限軌道の回転、または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、前記車輪の回転または無限軌道の回転を制限する速度制限部と、を含む、電動歩行補助装置。
【請求項２】
前記速度制限部は、前記モータの回転数が所定以上の場合、前記モータの回転数を低下させるためのトルクを前記モータに発生させる、請求項１記載の電動歩行補助装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記歩行補助装置の加速度が所定値以上の場合、前記モータの回転を停止または所定量逆回転させる、請求項１または２記載の電動歩行補助装置。
【請求項４】
前記歩行補助装置の後方側を検知する脚部動作検知部をさらに含み、
前記制御部は、前記脚部動作検知部による検知結果に応じて前記モータの回転を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項５】
前記歩行補助装置の姿勢を検知する姿勢検知センサをさらに含み、
前記制御部は、前記姿勢検知センサによる検知結果に応じて前記モータの回転を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項６】
前記歩行補助装置の車輪または無限軌道の接地状況を検知する接地センサをさらに含み、
前記制御部は、前記接地センサによる検知結果に応じて前記モータの回転を制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、水平状態から前傾状態へ変化した場合、前記モータの回転を通常状態から低減または所定量逆回転させる、請求項１から６のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、前傾状態から水平状態へ変化した場合、前記モータの回転を低減状態から増加させる、請求項１から７のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、水平状態から後傾状態へ変化した場合、前記モータの回転を通常状態から増加させる、請求項１から８のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、後傾状態から水平状態へ変化した場合、前記モータの回転を増加状態から低減させる、請求項１から９のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１１】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルは、操作力センサを有する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１２】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルの形状は、馬蹄形状からなる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１３】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルは、前記フレームに接続された接続部と、
接続部から水平下方向へ延在して設けられた、請求項１から１２のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１４】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルは、一方向に延在し、かつ移動可能なグリップ部を有し、
前記グリップ部の位置により前記モータの回転を制御する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１５】
前記ハンドルは、跳ね上げ可能な構造を有し、
前記制御部は、前記ハンドルを跳ね上げた場合に、前記モータの回転を停止させ、前記車輪または前記無限軌道を停止させる、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１６】
収容部をさらに有し、
前記収容部は、前記ハンドルよりも下方で、かつ前記車輪もしくは前記無限軌道よりも上方に配設され、かつ前記収容部の一部に前記制御部が設けられた、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１７】
前記速度制限部は、前記車輪または無限軌道の動輪に遠心ブレーキを内蔵させた、請求項１記載の電動歩行補助装置。
【請求項１８】
電動歩行補助装置の制御プログラムであって、
付加された使用者の人力に応じて車輪または無限軌道を駆動するモータを回転させるステップと、
前記車輪または無限軌道の回転、または前記歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定するステップと、
前記回転、または前記歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、前記車輪または無限軌道の回転を制限するステップと、を含む電動歩行補助装置の制御プログラム。
【請求項１９】
電動歩行補助装置の制御方法であって、
付加された使用者の人力に応じて車輪または無限軌道を駆動するモータを回転させる工程と、
前記車輪または無限軌道の回転、または前記歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定する工程と、
前記回転、または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、前記車輪または無限軌道の回転を制限する工程と、を含む電動歩行補助装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高齢者、身体障害者、入院患者その他の歩行に制限がある者の歩行を補助するための電動歩行補助装置、電動歩行補助装置の制御プログラムおよび電動歩行補助装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高齢者の外出を補助する歩行車（シルバーカー、手押し車）や身体障害者または入院患者の歩行を補助するために歩行器その他の歩行補助装置が用いられている。例えば、特許文献１（特開２００９−１８３４０７号公報）には、簡単な操作で直進・旋回動作を行なうことができる歩行補助装置について開示されている。【０００３】
特許文献１（特開２００９−１８３４０７号公報）の歩行補助装置においては、歩行者が握るハンドル部を有するフレーム体と、フレーム体の左右両側に設けられた複数の車輪と、各車輪をそれぞれ回転駆動させる複数の駆動モータと、駆動モータに生じる逆起電力を検出し、逆起電力に基づいて駆動モータを制御する制御手段とを備えることを特徴とする歩行補助装置について開示されている。【０００４】
また、特許文献２（特開平８−２８０７６３号公報）には、杖を必要とする高齢者等が、坂道でも安全簡便に利用できる、電動式４輪手押し車について開示されている。【０００５】
特許文献２（特開平８−２８０７６３号公報）記載の電動式４輪手押し車においては、電池の電力で直流電動機を回転させ、セルフロック効果を持つウオームギヤとウオームホイルの組合せを含む減速機構で減速し、回転力の連結分離を可能とするクラッチにより、差動ギヤ機構の主駆動軸に回転力を伝達し、差動ギヤ機構により左駆動軸と右駆動軸に分けられた差動可能な回転力で一対の駆動車輪を回転可能に構成し、左右の固定にぎり手で保持された内部支持体に取り付けられた左右の手押しばね部によって、内側から車の前進方向と反対側の斜め上方に左右平均に押し上げられている、にぎり手部分の中央に構成された可動手押しにぎり手外筒と、左右の手押しばね部に近接して左右の手押し感知スイッチを内部支持体上に取り付け、可動手押しにぎり手外筒が車の前進方向斜め下方に２ｋｇｆ以上の力で平均に押されたときに手押し感知スイッチが両方ともオンとなるように設定し、クラッチを動力連結の側に設定した場合、手押し感知スイッチが両方ともオンになっている時間だけ電池の電力が直流電動機に供給されて、直流電動機の回転力が一対の駆動車輪に伝達されることにより、電力による前進走行をするように構成したものである。【０００６】
また、特許文献３（特開平１１−２６７１６２号公報）には、電動モータによる電池の消耗を極力省力化し、且つ人力による駆動を生かす一方、上り下りの坂道などに於いては自立走行可能な車速に加速、減速できるようにして、老人や脚力の弱い人にも使用することが可能な手押し車、あるいはベビーカーや乳母車といった電動モータ付き歩行補助車について開示されている。【０００７】
特許文献３（特開平１１−２６７１６２号公報）記載の歩行補助車は、傾斜検知器を装備したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８３４０７号公報
【特許文献２】特開平８−２８０７６３号公報
【特許文献３】特開平１１−２６７１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のように、歩行補助装置の技術として、特許文献１記載の歩行補助装置のように、付加される人力に応じて、車輪を駆動することは、既知の技術となっている。【００１０】
また、特許文献２記載の電動式４輪手押し車においては、にぎり手部分の手押し感知スイッチのいずれか一方または両方がオンオフすることにより停止することが記載されている（引用文献２の段落番号０００６参照）。
同様に、特許文献３記載の電動モータ付き歩行補助車においても、持ち手を放すと、光電スイッチが切れ、この為クラッチが動作した状態で、モータの回転を停止させることとなり、下り坂の途中でも減速機がブレーキとして働き、手押し車は停止した状態を保つことが記載されている（引用文献３記載の段落番号００１１）【００１１】
しかしながら、高齢の使用者等は、歩行補助装置のハンドル（握り手）部分を持ちつつ転倒する場合がある。この場合、ハンドル部分に設けられた検知手段のみでは、歩行補助装置を停止させる判断をすることはできないため、転倒を防止することができない。【００１２】
本発明の目的は、高齢の使用者等が歩行補助装置のハンドル等を持ちつつ転倒しそうになっても、転倒を防止することができる電動歩行補助装置、電動歩行補助装置の制御プログラムおよび電動歩行補助装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）
一局面に従う電動歩行補助装置は、車輪または無限軌道を有する歩行補助装置であって、車輪または無限軌道を駆動するモータと、付与される使用者の操作力に応じてモータを制御する制御部と、車輪もしくは無限軌道の回転または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、車輪の回転または無限軌道の回転を制限する速度制限部と、を含む。【００１４】
本発明にかかる電動歩行補助装置は、使用者が歩行補助装置を操作する力（原則として、押したり引いたりする力）に応じて、車輪の回転または無限軌道の回転が制御される（以下、これを「アシスト制御」という場合がある。）。この操作力と車輪の回転力の合力によって、坂道または悪路その他の歩行に支障がある場合であっても、自らの力を活用しながら使用者は容易に歩行することができる。
更に、車輪もしくは無限軌道の回転または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、車輪の回転または無限軌道の回転を制限するように構成されている。つまり、使用者の転倒直前に生じる車輪の回転、もしくは無限軌道の回転または歩行補助装置の速度の上昇を検知し、車輪の回転等を制限することができるため、使用者の転倒を未然に防止することができる。
なお、ここでいう車輪の回転もしくは無限軌道の回転には、車輪の角加速度、車輪の角速度、単位時間あたりの車輪の回転数の意味を含む。また歩行補助装置の速度には、歩行補助装置の加速度、速度の意味を含む。【００１５】
電動歩行補助装置の制御部は、所定速度を超過、または車輪の回転数が所定量を超過した場合、アシスト制御をＯＦＦ（オフ）にしてフリー状態（車輪に負荷がない状態）にする。また、電動歩行補助装置の制御部は、一定速度を下回る、または車輪の回転数が所定量を下回った場合、アシスト制御をＯＮ（オン）にして再開する。【００１６】
そして、電動歩行補助装置の制御部は、さらに速度が上昇した場合、アシスト制御により弱めのブレーキをかける。また、制御部は、ブレーキのＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）を繰り返さないよう、ある程度のヒステリシスを設けて、所定の速度が遅くなればブレーキを解除する。
制御部は、さらに速度が上がった場合、急ブレーキをかける。この場合、電動歩行補助装置の速度が、ほぼ０となる。
しかし、速度によるブレーキを急激に解除すると、転倒等の不安定な姿勢では再び加速するなど、断続的な動作を繰り返す。そのため、一旦急ブレーキをかけた場合、手を離す、または、体が歩行車に接近する等、別の信号を用いてブレーキの解除を行なう。【００１７】
（２）
第２の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面にかかる電動歩行補助装置において、速度制限部は、モータの回転数が所定以上の場合、モータの回転数を所定以下にするためのトルクをモータに発生させてもよい。【００１８】
この場合、任意の回転数を容易に設定することが可能となる。つまり、使用者の歩行能力に応じた設定が可能となるので、使用者の転倒を未然に防止することができる。
ここで、任意の回転数を設定することは、「転倒」を歩行補助装置の加速度から検知することを意味する。転倒する場合に生じる転倒力は、前下方のベクトルを有する。また、電動歩行補助装置の加速度は、地面に対して平行に働く。
つまり、転倒力と地面の傾斜の余弦(コサイン)が加速度として検知される。その結果、平地の場合に比べ、上り坂では転倒時の加速度が小さく検知される。閾値となる回転数を共通にした場合、上り坂で転倒を検知しにくくなる。傾斜により閾値を補正することで、この問題を解決することが可能となる。【００１９】
（３）
第３の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２の発明にかかる電動歩行補助装置において、制御部は、歩行補助装置の加速度が所定値以上の場合、モータの回転を停止または所定量逆回転させてもよい。【００２０】
この場合、加速度が所定値以上の場合、モータの回転を停止するので、少なくとも使用者から電動歩行補助装置が離間することを防止できる。更に、使用者から電動歩行補助装置が、使用者の操作しやすい位置から一時的に離間したとしても、モータを所定量逆転させる場合は、操作しやすい場所に戻すこともできるようになる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００２１】
（４）
第４の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２または第３の発明にかかる電動歩行補助装置において、歩行補助装置の後方側を検知する脚部動作検知部をさらに含み、制御部は、脚部動作検知部による検知結果に応じてモータの回転を制御してもよい。【００２２】
この場合、使用者の脚部の動き、または距離を検知し、モータの回転を制御するので、使用者の脚が停止した場合には、モータの回転を停止することができる。また、使用者の脚の距離が遠ざかった場合には、モータの回転を停止、または逆回転させることにより、使用者の転倒を未然に防止することができる。
なお、使用者の脚の全部を検知してもよく、使用者の脚のうち膝をそれぞれ個々の脚部動作検知部により検知してもよい。【００２３】
（５）
第５の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第４の発明にかかる電動歩行補助装置において、歩行補助装置の姿勢を検知する姿勢検知センサをさらに含み、制御部は、姿勢検知センサによる検知結果に応じてモータの回転を制御してもよい。【００２４】
この場合、歩行補助装置の姿勢を検知し、上り坂、平地、下り坂の判定を行なうとともに、最適な車輪の回転または無限軌道の回転を制御することができる。これにより、使用者と歩行補助装置との距離等の関係をほぼ一定にすることが可能となり、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００２５】
（６）
第６の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第５の発明にかかる電動歩行補助装置において、歩行補助装置の車輪または無限軌道の接地状況を検知する接地センサをさらに含み、制御部は、接地センサによる検知結果に応じてモータの回転を制御してもよい。【００２６】
この場合、接地センサにより歩行補助装置の車輪または無限軌道の回転等が接地しているか否かを判定することができ、階段などの段差のある場所か否か、判定することができるので、使用者の使用状況に応じてモータの回転を制御することができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００２７】
（７）
第７の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第６の発明にかかる電動歩行補助装置において、制御部は、姿勢検知センサにより歩行補助装置の姿勢が、水平状態から下方の傾斜状態へ変化した場合、モータの回転を通常状態から低減または所定量逆回転させてもよい。【００２８】
この場合、電動歩行補助装置が、水平状態から下方の傾斜状態へ変化した場合、ユーザが電動歩行補助装置と離れてしまわないように、モータの回転を徐々に、または段階的に低減または所定量逆回転させることで、ユーザが安心して下り坂に入ることができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。
なお、通常状態とは、電動歩行補助装置が水平状態において、アシストされるモータの回転状態を意味する。【００２９】
（８）
第８の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第７の発明にかかる電動歩行補助装置において、制御部は、姿勢検知センサにより歩行補助装置の姿勢が、前傾状態（下方の傾斜状態）から水平状態へ変化した場合、モータの回転を低減状態から増加して通常の状態に変化させてもよい。【００３０】
この場合、電動歩行補助装置が、前傾状態（下方の傾斜状態）から水平状態へ変化した場合、ユーザが電動歩行補助装置と近づきすぎてしまわないように、モータの回転を低減状態から徐々に、または段階的に増加して水平状態に変化させるので、ユーザが安心して下り坂から水平な道へ入ることができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００３１】
（９）
第９の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第８の発明にかかる電動歩行補助装置において、制御部は、姿勢検知センサにより歩行補助装置の姿勢が、水平状態から後傾状態（上方の傾斜状態）へ変化した場合、モータの回転を通常状態から増加させてもよい。【００３２】
この場合、電動歩行補助装置が、水平状態から後傾状態（上方の傾斜状態）へ変化した場合、ユーザに対して電動歩行補助装置が傾斜面から滑り落ちてこないように、モータの回転を通常状態から徐々にまたは段階的に増加させるので、ユーザが安心して上り坂へ入ることができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００３３】
（１０）
第１０の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第９の発明にかかる電動歩行補助装置において、制御部は、姿勢検知センサにより歩行補助装置の姿勢が、後傾状態（上方の傾斜状態）から水平状態へ変化した場合、モータの回転を増加状態から低減させてもよい。【００３４】
この場合、電動歩行補助装置が、後傾状態（上方の傾斜状態）から水平状態へ変化した場合、ユーザが電動歩行補助装置から離れないように、モータの回転を増加状態から通常状態へ徐々にまたは段階的に減少させるので、ユーザが安心して水平な道へ入ることができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００３５】
（１１）
第１１の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第１０の発明にかかる電動歩行補助装置において、歩行補助装置は、フレームに接続されたハンドルを有し、ハンドルは、操作力センサを有してもよい。【００３６】
この場合、操作力センサにより、使用者が電動歩行補助装置を操作しようとしているのか否かを判定することができる。その結果、使用者が操作しようとしていない場合には、車輪の回転または無限軌道の回転を停止させることができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００３７】
（１２）
第１２の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第１１の発明にかかる電動歩行補助装置において、ハンドルの形状は、馬蹄形状からなってもよい。【００３８】
この場合、ハンドルの形状は、馬蹄形状なので、使用者は、両肘を馬蹄形状の上部に載置することができ、操作が容易になる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。なお、棒状ハンドルおよび馬蹄形状ハンドルの両方を有してもよい。【００３９】
（１３）
第１３の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第１２の発明にかかる電動歩行補助装置において、フレームに接続されたハンドルを有し、ハンドルは、フレームに接続された接続部と、接続部から水平下方向へ延在して設けられてもよい。【００４０】
この場合、ハンドルがフレームの接続部から水平方下方向へ延在して設けられるので、操作性を高めることができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００４１】
（１４）
第１４の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面、第２乃至第１３の発明にかかる電動歩行補助装置において、フレームに接続されたハンドルを有し、ハンドルは、一方向に延在し、かつ移動可能なグリップ部を有し、グリップ部の位置によりモータの回転を制御してもよい。【００４２】
この場合、グリップ部を前方に移動させた場合、使用者は、前方に移動しようとする意思を持っているため、モータの回転をアシスト制御し、グリップ部を後方に移動させた場合、使用者は停止しようとする意思を持っているため、モータの回転を停止させることができる。使用者の意思が反映されやすい操作方法であるため、操作ミスが発生しにくく、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００４３】
（１５）
第１５の発明にかかる電動歩行補助装置は、第１１から１４のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置において、ハンドルは、跳ね上げ可能な構造を有し、制御部は、ハンドルを跳ね上げた場合に、モータの回転を停止させ、車輪または無限軌道を停止させてもよい。【００４４】
この場合、ハンドルを跳ね上げた場合に、モータの回転を停止させ、車輪または無限軌道が停止される。その結果、ハンドルを跳ね上げる、すなわち歩行を停止する意思の表れであるため、車輪または無限軌道が停止されることが好ましい。これにより、使用者の意思に無関係に動き出すことが無く、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。【００４５】
（１６）
第１６の発明にかかる電動歩行補助装置は、第１から１５のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置において、収容部をさらに有し、収容部は、ハンドルよりも下方で、かつ車輪もしくは無限軌道よりも上方に配設され、かつ収容部の一部に制御部が設けられてもよい。【００４６】
この場合、収容部がハンドルよりも下方で、かつ車輪もしくは無限軌道よりも上方に配設されているので、収容部に物を投入しても電動歩行補助装置の安定性を維持することができる。これにより、使用者の転倒をより効果的に未然に防止することができる。また、収容部の一部に制御部を配設させることができるので、車輪までの配線等を短くすることができる。【００４７】
（１７）
第１７の発明にかかる電動歩行補助装置は、一局面に従う電動歩行補助装置において、速度制限部は、車輪または無限軌道の動輪に遠心ブレーキを内蔵させてもよい。【００４８】
この場合、車輪または無限軌道の動輪の内部に機械的な遠心ブレーキを設けているので、電力を用いないため、省電力を図ることができ、アシスト制御可能な時間を延ばすことができる。なお、機械的に速度制限の調整が行なえるようにすることもできる。これにより、使用者の転倒を未然に防止することができる。【００４９】
（１８）
他の局面に従う電動歩行補助装置の制御プログラムは、付加された使用者の人力に応じて、車輪または無限軌道を駆動するモータを回転させるステップと、車輪の回転または無限軌道の回転、または歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定するステップと、上記回転、または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、車輪の回転または無限軌道の回転を制限するステップと、を含むものである。【００５０】
使用者が歩行補助装置を操作する力に応じて、車輪の回転または無限軌道の回転が制御される。この操作力と車輪の回転力等の合力によって、坂道または悪路その他の歩行に支障がある場合であっても、自らの力を活用しながら使用者は容易に歩行することができる。更に、車輪もしくは無限軌道の回転または歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定し、所定以上と判定された場合に、車輪の回転を制限するように構成されている。つまり、使用者の転倒直前に生じる車輪もしくは無限軌道の回転または歩行補助装置の速度の上昇を検知し、車輪の回転または無限軌道の回転を制限することができるため、使用者の転倒を未然に防止することができる。
なお、ここでいう車輪回転もしくは無限軌道の回転には、車輪の角加速度、車輪の角速度、単位時間あたりの車輪の回転数の意味を含む。また歩行補助装置の速度には、歩行補助装置の加速度、速度の意味を含む。【００５１】
（１９）
さらに他の局面に従う電動歩行補助装置の制御方法は、付加された使用者の人力に応じて車輪または無限軌道を駆動するモータを回転させる工程と、車輪の回転または無限軌道の回転、または歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定する工程と、回転、または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、車輪または無限軌道の回転を制限する工程とを含むものである。【００５２】
使用者が歩行補助装置を操作する力に応じて、車輪の回転または無限軌道の回転が制御される。この操作力と車輪の回転力等の合力によって、坂道または悪路その他の歩行に支障がある場合であっても、自らの力を活用しながら使用者は容易に歩行することができる。更に、車輪の回転もしくは無限軌道の回転または歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定し、所定以上と判定された場合に、車輪の回転または無限軌道の回転を制限するように構成されている。つまり、使用者の転倒直前に生じる車輪もしくは無限軌道の回転または歩行補助装置の速度の上昇を検知し、車輪の回転または無限軌道の回転を制限することができるため、使用者の転倒を未然に防止することができる。
なお、ここでいう車輪の回転もしくは無限軌道の回転には、車輪の角加速度、車輪の角速度、単位時間あたりの車輪の回転数の意味を含む。また歩行補助装置の速度には、歩行補助装置の加速度、速度の意味を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車の外観の一例を示す模式的斜視図である。
【図２】図１の電動アシスト歩行車の側面図である。
【図３】電動アシスト歩行車の主な内部構成を示す模式図である。
【図４】脚部検知センサの一例を示す模式図である。
【図５】操作力センサを説明するための模式図である。
【図６】操作力センサを説明するための模式図である。
【図７】制御ユニットの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図８】速度制限ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】速度制限ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】速度制限ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】速度制限の特性の一例を示す図である。
【図１２】速度制限ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１３】速度制限ユニットの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】第２の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車の主な構成の一例を示す模式図である。
【図１５】第３の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車の斜視図の一例を示す模式図である。
【図１６】第３の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車の斜視図の一例を示す模式図である。
【図１７】図４に示した脚部検知センサの他の例を示す模式図である。
【図１８】制御ユニットの制御例を示す模式図である。
【図１９】制御ユニットの制御例を示す模式図である。
【図２０】制御ユニットの制御例を示す模式図である。
【図２１】制御ユニットの制御例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００、１００ａ、１００ｂ  電動アシスト歩行車
２１０  フレーム
２２０  前輪
２３０  後輪
２４０  ハンドル
２５０  ブレーキユニット
２５１ｂ  シート
２６０  転倒防止部材
２７１ｂ  収納部
３１０  バッテリ
３２０  モータ
４００  制御ユニット
５００  速度制限ユニット
５９２  基板ユニット
６１０  速度検知センサ
６２０  ジャイロセンサ
６３０、６３０ｂ  脚部検知センサ
６４０  接地センサ
６５０  操作力センサ
６７０  報知装置
７００  制御ブレーキユニット
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し詳述する。以下の説明では、同一の構成には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００５６】
（第１の実施の形態）
歩行補助装置の一例として電動の歩行車（以下、電動アシスト歩行車という。）を示す。図１は、第１の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車１００の外観の一例を示す模式的斜視図であり、図２は図１の電動アシスト歩行車１００の側面図であり、図３は電動アシスト歩行車１００の主な内部構成を示す模式図である。
【００５７】
（電動アシスト歩行車の構成）
図１から図３に示すように、電動アシスト歩行車１００は、主にフレーム２１０、一対の前輪２２０、一対の後輪２３０、一対のハンドル２４０、ブレーキユニット２５０、転倒防止部材２６０の各部材からなる。
また、電動アシスト歩行車１００は、バッテリ３１０、モータ３２０、表示部３３０、制御ユニット４００、主電源４８０、速度制限ユニット５００、速度検知センサ６１０、ジャイロセンサ６２０、脚部検知センサ６３０、接地センサ６４０、操作力センサ６５０および報知装置６７０を含む。
なお、必要に応じて表示部３３０、ジャイロセンサ６２０、脚部検知センサ６３０、接地センサ６４０、および報知装置６７０を構成から削除してもよい。
【００５８】
まず、図１および図２に示すように、フレーム２１０は、左右一対のパイプフレーム２１１，２１２と、一対のパイプフレーム２１１，２１２を接続するフレーム２１３とからなる。
【００５９】
左右一対のパイプフレーム２１１，２１２の各々の前端側には、一対の前輪２２０の各片輪２２１，２２２が設けられている。一対の前輪２２０の各片輪２２１，２２２は、前後方向に回転可能であるとともに、鉛直軸周りにも回動可能に設けられている。
また、左右一対のパイプフレーム２１１，２１２の各々の後端側には、一対の後輪２３０の各片輪２３１，２３２が設けられている。
各片輪２３１，２３２は、前後方向に回転可能に設けられている。
その結果、電動アシスト歩行車１００を前進および後退させることが容易であり、また、容易に左右方向に移動または方向転換させることができる。
【００６０】
また、各片輪２３１，２３２の外周には、機械的に接触可能なブレーキシュー２５５，２５６が設けられる。ブレーキシュー２５５，２５６は、後述するブレーキユニット２５０のブレーキレバー２５１，２５２とワイヤー２５３，２５４でそれぞれ接続されている。したがって、ブレーキレバー２５１，２５２の操作に応じてブレーキシュー２５５，２５６が作動する。なお、機械的なブレーキの構成については、これに限られず、任意の構成のものを用いることができる。
【００６１】
さらに、左右一対のパイプフレーム２１１，２１２の各々の後端側から転倒防止部材２６０が設けられる。転倒防止部材２６０は、電動アシスト歩行車１００の一対の前輪２２０が地面から浮き上がって、後方に転倒することを防止するものである。なお、ホイールベースを長くするなど、別の構造で転倒防止対策をすることも可能であり、この場合、転倒防止部材２６０は不要となる。
【００６２】
次いで、左右一対のパイプフレーム２１１，２１２の上端部には、それぞれ一対のハンドル２４０が設けられている。一対のハンドル２４０は、棒状部材２４１，２４２からなる。棒状部材２４１，２４２は、それぞれグリップ部２４３，２４４が設けられる。
また、棒状部材２４１，２４２には、各々ブレーキレバー２５１，２５２が取り付けられている。
【００６３】
（バッテリ）
続いて、電動アシスト歩行車１００は、一対のパイプフレーム２１１，２１２間のフレーム２１３にバッテリ３１０が固定して設けられる。なお、バッテリ３１０の上部は、使用者の荷物を収容することができる収容部３１５が設けられている。
【００６４】
（モータ）
続いて、本実施の形態において、モータ３２０は、一対の後輪２３０の各片輪２３１，２３２の内部に内蔵されている。
なお、モータ３２０は、サーボモータ、ステッピングモータ、ＡＣモータ、ＤＣモータ等、任意のモータを用いることができ、さらに減速機を一体に形成されたものを用いてもよい。
さらに、本実施の形態においては、モータ３２０を各片輪２３１，２３２内に内蔵することとしたが、これに限定されず、一対の前輪２２０の各片輪２２１，２２２内にのみ内蔵してもよく、一対の前輪２２０および一対の後輪２３０の全てに内蔵してもよい。
【００６５】
次いで、制御ユニット４００および速度制限ユニット５００は、バッテリ３１０の近傍に設けられる。制御ユニット４００および速度制限ユニット５００の詳細については、後述する。
【００６６】
速度検知センサ６１０は、制御ユニット４００および速度制限ユニット５００の近傍に配設されている。なお、速度検知センサ６１０は、電動アシスト歩行車１００の一対の後輪２３０の各片輪２３１，２３２内に内蔵させてもよく、モータ３２０と同様に、一対の前輪２２０の各片輪２２１，２２２内にのみ内蔵してもよく、一対の前輪２２０および一対の後輪２３０の全てに内蔵してもよい。
この場合、速度検知センサ６１０は、モータ３２０がブラシレスモータである場合は、モータ３２０に内蔵されたホール素子を用いて車輪の回転数または速度、電動アシスト歩行車１００の速度を算出するように構成させてもよい。
【００６７】
なお、モータ３２０の逆起電力から速度検出を行なうことができる場合には、この逆起電力から車輪の回転数または速度、電動アシスト歩行車１００の速度を算出するように構成し、一対の後輪２３０の各片輪２３１，２３２または一対の前輪２２０の各片輪２２１，２２２の角速度検出を行なうことができる場合は、この角速度から車輪の回転数または速度、電動アシスト歩行車１００の速度を算出するように構成することができる。
【００６８】
また、速度検知センサ６１０は、一対の前輪２２０および一対の後輪２３０に内蔵することに限定されず、フレーム２１０、一対のハンドル２４０等、その他任意の部材に取り付けてもよい。この場合、速度検知センサが加速度検知センサで構成される場合は、加速度を積分することで速度を算出するように構成さる。なお、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）で構成される場合は、位置情報を微分することで速度を算出するように構成することができる。
【００６９】
次いで、ジャイロセンサ６２０は、電動アシスト歩行車１００の上部、例えば一対のハンドル２４０内部に設けられる。ジャイロセンサ６２０は電動アシスト歩行車１００の下部に設けることもできるが、上部に配置することで、下部に配置する場合に比べ、電動アシスト歩行車１００の姿勢を確実に検知することができる。なお、ジャイロセンサを用いる代わりに、２軸以上の加速度検知センサを用いて電動アシスト歩行車１００の姿勢を検知するようにしてもよい。
【００７０】
また、電動アシスト歩行車１００の制御ユニット４００は、車輪２２０，２３０の回転数が第１の所定量を超過した場合、アシスト制御をＯＦＦ（オフ）にしてフリー状態（車輪に負荷がない状態）にする。
また、電動アシスト歩行車１００の制御ユニット４００は、車輪２２０，２３０の回転数が第１の所定量から一定量下回った場合、アシスト制御をＯＮ（オン）にして制御を再開する。
【００７１】
そして、電動アシスト歩行車１００の制御ユニット４００は、車輪２２０，２３０の回転数が第２の所定量（第１の所定量＜第２の所定量）よりさらに上昇した場合、アシスト制御により弱めのブレーキが加わるように制御する。
また、制御ユニット４００は、ブレーキのＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）を繰り返さないよう、ある程度のヒステリシスを設けて、所定の速度が、完全に遅くなればブレーキを解除する。すなわち、第２の所定量よりも一定量下がった場合にのみ、ブレーキを解除する。
【００７２】
さらに、制御ユニット４００は、車輪２２０，２３０の回転数が、第３の所定量（第２の所定量＜第３の所定量）から、さらに上昇した場合、急ブレーキをかける。この場合、電動アシスト歩行車１００の速度が、ほぼ０となる。
しかし、制御ユニット４００は、速度によるブレーキを急激に解除すると、転倒等の不安定な姿勢で、再び加速するなど、断続的な動作を繰り返す。
そのため、一旦急ブレーキをかけた場合、ハンドル２４０から手を離す、または、脚部検知センサ６３０により使用者の身体が電動アシスト歩行車１００に接近する等、別の信号を用いてブレーキの解除を行なう。
【００７３】
また、本実施の形態にかかる電動アシスト歩行車１００の制御ユニット４００は、転倒防止のために任意の回転数を設定することができる。
すなわち、転倒する場合に生じる転倒力は、前下方のベクトルを有する。また、電動歩行補助装置の加速度は、地面に対して平行に働く。すなわち、水平な道の場合には、水平に働き、上り坂の場合には、上り坂と平行に働く。
【００７４】
つまり、転倒力と地面の傾斜の余弦(コサイン)が加速度として検知することができる。
その結果、平地の場合に比べ、上り坂では転倒時の加速度が小さく検知される。例えば、仮に閾値となる回転数を共通に設定した場合、上り坂で転倒を検知しにくくなるという問題が生じる。そのために、本実施の形態においては、傾斜により閾値を補正できるよう、所定の回転数を設定している。
【００７５】
図４は、脚部検知センサ６３０の一例を示す模式図である。
図４に示すように、脚部検知センサ６３０は、フレーム２１３に設けられる。脚部検知センサ６３０は、画像センサ、赤外線センサ等からなる。
脚部検知センサ６３０は、電動アシスト歩行車１００の使用者の脚元からの距離を測定することで、脚の動作を検知することができる。
具体的には、図４の脚部検知センサ６３０は、範囲６３０ＡＲにおいて使用者の脚が動いているのか、それとも、停止しているのか、離れているのか、近づいているのか、後ろ向きになって座面２７０に座ろうとしているのかを判定することができる。
【００７６】
次に、接地センサ６４０は、一対の前輪２２０および一対の後輪２３０の車軸に設けられる。すなわち、各車輪が地面に接地しているか否かを判定する。
その結果、段差を乗り越える場合に、前輪をあげている場合には、接地センサ６４０の前輪がオフの状態で、上述したジャイロセンサ６２０の信号により傾斜状態を検知することができる。
一方、坂道を移動している場合には、ジャイロセンサ６２０の信号により傾斜状態を検知しても、接地センサ６４０の全輪がオンの状態の場合には、坂道を移動していることを検知することができる。
【００７７】
図５および図６は、操作力センサ６５０を説明するための模式図である。
一対のハンドル２４０のグリップ部２４３，２４４には、使用者が電動アシスト歩行車１００を押したり引いたりする力を検知するための操作力センサ６５０が設けられる。操作力センサ６５０は棒状部材２４１，２４２に対する、押し方向および引き方向のいずれか一方または両方への移動を図示しない弾性部材（例えばバネ）によって規制されており、さらにその移動を検知するためのポテンショメータから構成される。
また、一対のハンドル２４０は、水平面よりも角度θ１下方へ向けた状態で形成される。それにより歩行者の手を容易に添えることができる。
【００７８】
上述したように、グリップ部２４３，２４４は、棒状部材２４１，２４２に対して前後方向に移動が可能であり、図６の矢印の前方向に移動した場合、使用者によって電動アシスト歩行車１００が押されていると判定でき、後方向に移動した場合は、電動アシスト歩行車１００が引っ張られていると判定でき、いずれの方向にも移動していない場合は、そのいずれでも無いと判定できる。
その結果、使用者が電動アシスト歩行車１００を前方に移動させようとしているのか、使用者が電動アシスト歩行車１００を後方に移動させようとしているのか、使用者が電動アシスト歩行車１００の状態を変化させる意思がないのかを認識することができる。
この構成では、使用者は手動の歩行車と同じ操作をするだけで済むため、電動アシスト歩行車１００を容易に扱えるようになる。
【００７９】
なお、図６に示すように、グリップ部２４３，２４４に、グリップ部２４３，２４４または一対のパイプフレーム２１１,２１２にかかるモーメントが検知できるように、歪センサ６５１，６５２（例えば歪ゲージ）を設け、これを操作力センサ６５０としても良い。
この場合、グリップ部２４３，２４４は、棒状部材２４１，２４２に対し、固定されることになるため、構成が簡素となる。
【００８０】
また、グリップ部２４３，２４４へ、ジョイスティックまたは押しボタンを設け、これを操作力センサ６５０としても良い。
【００８１】
以上のように、制御ユニット４００および速度制限ユニット５００は、速度検知センサ６１０、操作力センサ６５０の検知信号に基づいて、モータ３２０の動作を制御する。さらに、ジャイロセンサ６２０、脚部検知センサ６３０、接地センサ６４０の検知信号に基づいて、モータ３２０を制御してもよい。以下、具体的に説明を行う。
【００８２】
（制御ユニットの動作）
図７は、制御ユニット４００の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【００８３】
図７に示すように、制御ユニット４００は、主電源４８０がオンされた後、バッテリ３１０の受電量を判定し、表示部に表示させる（ステップＳ１）。
【００８４】
次いで、接地センサ６４０が設けられている場合は、接地センサ６４０が全輪オンであるか否かを判定する（ステップＳ２）。接地センサ６４０が全輪オンでない場合には、制御ユニット４００は、接地センサ６４０が全輪オンするまで待機する（ステップＳ２のＮｏ）。
【００８５】
続いて、脚部検知センサ６３０が設けられている場合は、接地センサ６４０が全輪オンであると判定した（ステップＳ２のＹｅｓ）後、脚部検知センサ６３０により所定範囲内に使用者の脚が存在するか否か判定する（ステップＳ３）。
脚部検知センサ６３０により所定範囲内に使用者の脚が存在しない場合には、制御ユニット４００は、所定範囲内に使用者の脚が存在するまで待機する（ステップＳ３のＮｏ）。
【００８６】
一方、脚部検知センサ６３０により所定範囲内に使用者の脚が存在すると判定した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、操作力センサ６５０がオンであるか否か（グリップ部２４３，２４４の両方またはいずれか一方が、押し方向または引き方向に所定以上移動したか否か）を判定する（ステップＳ４）。操作力センサ６５０がオンでない場合（ステップＳ４のＮｏ）には、制御ユニット４００は、操作力センサ６５０がオンするまで待機する。
操作力センサ６５０がオンした場合（ステップＳ４のＹｅｓ）、制御ユニット４００は、オンの状態（グリップ部２４３，２４４が、押し方向または引き方向にどの程度移動しているか）に応じて、モータ３２０を駆動（アシスト制御）する（ステップＳ５）。
なお、ジャイロセンサ６２０が設けられている場合は、常にアシスト制御する代わりに、上り坂のみアシスト制御するようにしても良い。この場合、利便性を一定レベルに保ちながら、バッテリの消耗を抑えることができる。
【００８７】
続いて、制御ユニット４００は、各センサの検知状態に基づいて、速度制限ユニット５００の処理を行なわせる（ステップＳ６）。速度制限ユニット５００は、速度検知センサ６１０の値が予め設定された値以上となったときに、モータ３２０の駆動を停止したり、発電制動または回生制動を行なったり、逆方向に駆動力を発生させるなどして、電動アシスト歩行車１００が、あらかじめ設定された速度以上にならないように処理する。
【００８８】
制御ユニット４００は、主電源４８０がオフされるまで、上記処理を繰り返す（ステップＳ７）。
【００８９】
（速度制限ユニットの動作）
続いて、図１０は、速度制限ユニット５００の動作の一例を示すフローチャートであり、図１１は、速度制限の特性の一例を示す図である。さらに脚部検知センサ６３０が設けられる場合には、図８のフローチャートに示す処理も行なわれ、ジャイロセンサ６２０や接地センサ６４０が設けられる場合には、図１２、図１３の処理も行なわれる。速度制限ユニット５００は、各処理を並行して実行するよう構成されている。
【００９０】
（脚部検知センサ）
図８に示すように、速度制限ユニット５００は、脚部検知センサ６３０が所定の範囲内に使用者の脚部を検知しているか否かを判定する（ステップＳ２１）。
具体的には、使用者の手をハンドルに伸ばした状態で、使用者の脚部が一対の後輪２３０の間、もしくは一対の後輪２３０から後方に５０ｃｍの範囲内に存在するか否かを判定する。
脚部が検知されない場合（ステップＳ２１のＮｏ）には、待機する。
【００９１】
次に、脚部検知センサ６３０が脚部を検出していると判定した場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）、使用者の脚部が動いているか否かを判定する（ステップＳ２２）。使用者の脚部が停止していると判定した場合（ステップＳ２２のＮｏ）、速度制限ユニット５００は、モータ３２０の動作を停止、または制動させる（ステップＳ２３）。
【００９２】
制動処理の後、脚部が検知されているか否か判定する（ステップＳ２４）。さらに、使用者の脚部が検知できない場合（ステップＳ２４のＹｅｓ）には、速度制限ユニット５００は、モータ３２０を所定量、例えば２０ｃｍだけ逆回転させる（ステップＳ２５）。
【００９３】
また、使用者の脚部が検知できた場合（ステップＳ２４のＮｏ）には、速度制限ユニット５００は、処理を行なわず、ステップＳ２１の処理に戻る。
【００９４】
一方、使用者の脚部が動いていると判定した場合（ステップＳ２２のＹｅｓ）、速度制限ユニット５００は、ステップＳ２３、〜、Ｓ２５の処理を実施せずにステップＳ２１の処理に戻り、処理を繰り返す。
【００９５】
また、図８に示していないが、脚部検知センサ６３０により使用者の脚が踵であると判定した場合には、モータ３２０の回転を停止してもよい。使用者が後ろ向きで、電動アシスト歩行車１００の座面に座ろうとしている可能性があるからである。
【００９６】
（操作力センサ）
次に、図９に示すように、速度制限ユニット５００は、主電源４８０または表示部３３０のスイッチがオンか否か判定する（ステップＳ３１）。主電源４８０または表示部３３０のスイッチがオンしていない場合には（ステップＳ３１のＮｏ）、停止処理ステップ（ステップＳ３２）を実施する。なお、主電源４８０のスイッチがオンしていない場合には、駆動されないため、主電源４８０のスイッチがオンされるまで待機する。
次に、主電源４８０または表示部３３０のスイッチがオンされた場合（ステップＳ３１のＹｅｓ）、操作力センサ６５０がオンか否かを検出する（ステップＳ３３）。操作力センサ６５０がオフであると判定した場合（ステップＳ３３のＮｏ）、当然ながら、制御ユニット４００からモータ３２０へ駆動指示は出されないが、速度制限ユニット５００から、モータ３２０を励磁させて、車輪が回転しないよう制御する（ステップＳ３４）。この場合、慣性で移動している場合もあるため、速度検知センサ６１０の値があらかじめ設定された値以下である場合は、急激な制動は行なわず、緩やかな制動を行なうようにしてもよい。
【００９７】
続いて、操作力センサ６５０がオンであると判定した場合（ステップＳ３３のＹｅｓ）、操作力センサ６５０のオンが片側のみか、上下部一方のみか、を判定し、（ステップＳ３５）減速処理を行う（ステップＳ３６）。
ここで、減速処理とは、操作力センサ６５０のオンが片側のみ（右側のみ）の場合、または、右側の操作量が多い場合には、左に曲がれるように、右車輪のモータ３２０の駆動量を増加させる、または左車輪のモータ３２０の駆動量を減少させるものであり、左側のみの場合、または、左側の操作量が多い場合には、右に曲がれるように、左車輪のモータ３２０の駆動量を増加させる、または右車輪のモータ３２０の駆動量を減少させるものである。
【００９８】
さらに、上下方向の一部のみとは、傾斜状態であることを検知しつつ、使用者の意思を判断し、減速処理を行なうものである。
【００９９】
（速度検知センサ）
図１０に示すように、速度制限ユニット５００は、速度検知センサ６１０を確認し、車輪すなわち、一対の前輪２２０または一対の後輪２３０の回転、または電動アシスト歩行車１００の速度が所定値以下か否かを判定する（ステップＳ４１）。
車輪の回転または電動アシスト歩行車１００の速度が所定値以下であると判定された場合（ステップＳ４１のＹｅｓ）、速度制限ユニット５００による処理は行なわず、制御ユニット４００のみの制御が行われる。
【０１００】
一方、車輪の回転または電動アシスト歩行車１００の速度が所定値を超過していると判定された場合（ステップＳ４１のＮｏ）、速度制限ユニット５００により、アシスト制御を停止し、モータ３２０の駆動を停止したり、発電制動または回生制動を行なったり、逆方向に駆動力を発生させるなどして制動処理を行なう（ステップＳ４２）。
【０１０１】
ここで、図１１は、縦軸はブレーキ力、すなわち、電動アシスト歩行車１００への制動負荷を示し、横軸は車輪の回転数を示す。
図１１に示すように、車輪の回転数が所定値以下の場合、制動負荷は、ゼロのままであり、車輪の回転数が所定を超過した場合、制動負荷、すなわち、ブレーキ力が、車輪の回転数に応じて負荷が高くなるよう線分ＢＰとして設定することができる。
なお、これに限られず、一定の制動負荷が発生するように構成してもかまわない。
さらに、速度制限ユニット５００は、車輪の回転加速度または電動アシスト歩行車の加速度に基づいて、モータ３２０を制御してもかまわない。この場合、速度が上がる前に減速できるので、速度に基づく場合に比べて速やかに減速できる他、速度を抑えた設定にする必要が無いので、使用者の利便性に影響を与えずに済む。更に速度と加速度による制限を組み合わせることで、利便性と安全性を更に高いレベルで両立できるようになる。
【０１０２】
さらに電動アシスト歩行車１００が所定以上、例えば３０ｃｍ以上、移動した場合は、電動アシスト歩行車１００が停止した後、速やかにモータ３２０を逆転させて一定距離、例えば２０ｃｍだけ電動アシスト歩行車１００を使用者に近づけるようにしても良い。これにより、使用者と電動アシスト歩行車１００の間の距離を速やかに近づけることができ、使用者が安定した姿勢を速やかに取り戻せるようになる。
【０１０３】
（ジャイロセンサ）
図１２の説明においては、接地センサ６４０が全輪（一対の前輪２２０および一対の後輪２３０）とも地面に接地していると仮定して説明する。なお、接地センサ６４０が全輪とも地面に接地していない場合については、図１３を用いて説明する。
【０１０４】
図１２に示すように、速度制限ユニット５００は、ジャイロセンサ６２０からの姿勢状態を確認し、電動アシスト歩行車１００が平地上にあるか否かを判定する（ステップＳ５１）。電動アシスト歩行車１００が平地上にあると判定された場合（ステップＳ５１のＹｅｓ）、速度制限ユニット５００による処理は行なわず、制御ユニット４００のみの制御が行われる。
【０１０５】
一方、電動アシスト歩行車１００が平地上にないと判定された場合（ステップＳ５１のＮｏ）、速度制限ユニット５００は、電動アシスト歩行車１００が上り坂にいるか否かを判定する（ステップＳ５２）。
上り坂にいると判定された場合（ステップＳ５２のＹｅｓ）、速度制限ユニット５００による処理は行なわず、制御ユニット４００のみの制御が行われる。
なお、制御ユニット４００のアシストによるトルク量を増加するように制御してもよい。さらに、ジャイロセンサ６２０からの傾斜量に比例してトルク量を増加させるようにしてもよい。
【０１０６】
一方、上り坂にいないと判定された場合、（ステップＳ５２のＮｏ）、速度制限ユニット５００は、図１１に示した車輪の回転数または電動アシスト歩行車１００の速度の所定値を低く設定し、平地よりも遅い速度で、制動負荷がかかるように設定してもよい（ステップＳ５３）。その結果、上り坂や平地での操作性を高めつつ、下り坂において電動アシスト歩行車１００の安全性を高めることができる。
【０１０７】
（接地センサ）
図１３に示すように、速度制限ユニット５００は、接地センサ６４０から全輪（一対の前輪２２０および一対の後輪２３０）が接地しているか否かを判定する（ステップＳ６１）。
全輪が接地していると判定された場合（ステップＳ６１のＹｅｓ）、図８，９，１０および図１２に示した処理（ステップＳ６２）が行なわれる。
【０１０８】
一方、全輪が接地していないと判定された場合（ステップＳ６１のＮｏ）、一対の後輪２３０のみか否かを判定する（ステップＳ６３）、一対の後輪２３０のみでないと判定された場合（ステップＳ６３のＮｏ）、速度制限ユニット５００は、報知装置６７０を作動させる報知処理を行なう（ステップＳ６４）。
すなわち、片側のみ浮いている、どれか１箇所が浮いている、一対の前輪２２０のみが浮いている状態であり、使用者に警告を促す。ここで、報知装置６７０とは、表示装置、警告音を鳴らすブザー、グリップ部２４３，２４４に振動を与える等任意の装置であってもよい。
【０１０９】
一方、一対の後輪２３０のみが接地していると判定した場合（ステップＳ６３のＹｅｓ）、速度制限ユニット５００は、ジャイロセンサ６２０からの姿勢状態を検知し、所定値以下か否かを判定する（ステップＳ６５）。
【０１１０】
ジャイロセンサ６２０からの姿勢状態が所定の範囲内であると判定された場合（ステップＳ６５のＹｅｓ）、モータ３２０を制御して、制動処理を行なう（ステップＳ６６）。
一方、ジャイロセンサ６２０からの姿勢状態が所定の範囲を超えると判定された場合（ステップＳ６５のＮｏ）、モータ３２０を逆回転させる（ステップＳ６７）。
すなわち、ジャイロセンサ６２０からの姿勢状態、具体的には傾斜角度から電動アシスト歩行車１００が転倒しない状態であれば、負荷を与えて、一対の前輪２２０が現在以上浮き上がらないように制御し、電動アシスト歩行車１００が転倒する可能性が高い状態であれば、逆回転を行なって一対の前輪２２０を下げるように制御してもかまわない。
【０１１１】
（第２の実施の形態）
続いて、本発明に係る第２の実施の形態について説明を行う。以下、第２の実施の形態においては、主に、第１の実施の形態と異なる点について説明し、第１の実施の形態と同一の構成については、説明を繰り返さないものとする。
【０１１２】
図１４は、第２の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車１００ａの主な構成の一例を示す模式図である。
【０１１３】
図１４に示すように、電動アシスト歩行車１００ａは、第１の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車１００の速度制限ユニット５００の代わりに、機械式の抑制ブレーキユニット７００を備える。
【０１１４】
抑制ブレーキユニット７００は、図１１に示した特性と同様のブレーキ特性を有し、遠心ブレーキから構成される。この場合、抑制ブレーキユニット７００は、少なくとも一対の後輪２３０に設けられる。例えば、一対の後輪２３０の内部に設けられる。
なお、一対の後輪２３０に限定されず、一対の前輪２２０に設けてもよい。
【０１１５】
この場合、機械的に速度の制限を行なうことができるので、電動アシスト歩行車１００ａの電力を速度制限ユニット５００で消費することを防止できる。
また、外部からブレーキ特性を調整できるようにスイッチなどを設けることで、機械的に速度制限の調整を行なうことができるようにも構成できる。また、第１の実施の形態と異なり、制動に電力を用いないため、省電力を図ることができ、アシスト制御に関する時間を延ばすことができる。
なお、第２の実施の形態にいては、抑制ブレーキユニット７００のみで制動する例を示したが、これに限られず、高い制動力を発生させるため、モータ３２０による発電制動、回生制動、または進行方向等と逆方向への駆動力発生を併用してもかまわない。この場合、バッテリの消耗を抑えつつ、抑制ブレーキユニット７００をコンパクトにすることができる。
【０１１６】
（第３の実施の形態）
続いて、本発明に係る第３の実施の形態について説明を行う。以下、第３の実施の形態においては、主に、第１および第２の実施の形態と異なる点について説明し、第１および第２の実施の形態と同一の構成については、説明を繰り返さないものとする。
【０１１７】
図１５および図１６は、第３の実施の形態にかかる電動アシスト歩行車１００ｂの斜視図の一例を示す模式図である。
【０１１８】
図１５および図１６に示すように、電動アシスト歩行車１００ｂにおいては、第１の実施の形態の電動アシスト歩行車１００と異なり、電動アシスト歩行車１００ｂの前後方向に伸縮可能な構造を有する。当該構造については、後述する。
【０１１９】
また、図１５および図１６に示すように、電動アシスト歩行車１００ｂは、一対のハンドル２４０にさらに馬蹄状部材２４０ｂが設けられ、馬蹄状部材２４０ｂの前側には、連通して設けられたパイプフレーム２４１ｂが形成される。
また、馬蹄状部材２４０ｂおよびパイプフレーム２４１ｂが、一対のパイプフレーム２１１ｂ，２１２ｂに対して回動可能に設けられる。なお、馬蹄状部材２４０ｂおよびパイプフレーム２４１ｂの回動は、ロック機構（図示せず）が設けられてもよい。
なお、馬蹄状部材２４０ｂおよびパイプフレーム２４１ｂが回動された場合、車輪２２１，２２２，２３１，２３２が動作しないように、抑制ブレーキユニット７００またはモータ３２０により停止される。この場合、ユーザは、一対のパイプフレーム２１１ｂ，２１２ｂの間に設けられたシート２５１ｂに着座することができる。
シート２５１ｂは、図１５および図１６に示すように、跳ね上げ可能に設けられる。
【０１２０】
また、一対のパイプフレーム２１１ｂ，２１２ｂに対して、水平にフレーム５４１，５４３が設けられ、フレーム５４１に、斜め下方に延在してフレーム５７１が設けられる。フレーム５４３から折れ曲がり可能な部材５５１，５５２が形成され、フレーム５７１の中央部に接続される。
【０１２１】
その結果、図１５に示すように、折れ曲がり可能な部材５５１，５５２が伸張した場合、電動アシスト歩行車１００ｂが歩行可能な状態となり、図１６に示すように、バー５９１を操作することにより、折れ曲がり可能な部材５５１，５５２が曲げられ、電動アシスト歩行車１００ｂが収納状態となる。
【０１２２】
また、図１６に示すように、電動アシスト歩行車１００ｂのシート２５１ｂの下方に、収納部２７１ｂが設けられ、収納部２７１ｂの一部に、制御ユニット４００、速度制限ユニット５００、およびバッテリ３１０等の基板ユニット５９２が設けられる。
【０１２３】
次いで、図１７は、図４に示した脚部検知センサ６３０の他の例を示す模式図である。
図１７に示すように、脚部検知センサ６３０ｂは、収納部２７１ｂの基板ユニット５９２に設けられる。脚部検知センサ６３０ｂは、脚部検知センサ６３０と同様に、画像センサ、赤外線センサ等からなる。
脚部検知センサ６３０ｂは、電動アシスト歩行車１００ｂの使用者の左右膝への距離をそれぞれ測定することで、脚の動作を検知することができる。
具体的には、図１７の脚部検知センサ６３０ｂは、範囲６３０ＢＲにおいて使用者の脚が動いているのか、それとも、停止しているのか、離れているのか、近づいているのか、後ろ向きになってシート２５１ｂに座ろうとしているのかを判定することができる。
【０１２４】
次に、図１８から図２１は、制御ユニット４００の制御例を示す模式図である。
各図（ａ）は、実際の斜面状態および水平状態を示し、各図（ｂ）は、従来の制御ユニット４００からモータへのアシスト量の一例を示し、各図（ｃ）は、本実施の形態にかかる制御ユニット４００からモータへのアシスト量の一例を示し、各図（ｄ）は、本実施の形態にかかる制御ユニット４００からモータへのアシスト量の他の例を示す。
【０１２５】
なお、以下の説明において、電動アシスト歩行車１００ｂは、ジャイロセンサ６２０からの姿勢状態により水平状態から登り傾斜、水平状態から下り傾斜、下り傾斜から水平状態、登り状態から水平状態、のそれぞれに移行したと判定した場合、アシスト量がプラスの場合には、モータ３２０が正回転され、アシスト量がマイナスの場合には、モータ３２０が逆回転され、低速走行となる。
なお、低速走行、すなわち、アシスト量がマイナスの場合、抑制ブレーキユニット７００を利用してもよい。
【０１２６】
図１８（ａ）に示すように、水平状態から下り傾斜に移行する際、図１８（ｂ）に示すように、従来においては、プラスのアシスト量からマイナスのアシスト量に急激に変更される。
【０１２７】
しかしながら、図１８（ｃ）に示すように、本実施の形態の一例においては、プラスのアシスト量からマイナスのアシスト量に徐々に移行ＣＵするとともに、オーバーシュートＯＳされ、アシスト量が所定のマイナスに変更される。
【０１２８】
また、図１８（ｄ）に示すように、本実施の形態の他の例においては、＋のアシスト量からマイナスのアシスト量に徐々に移行ＣＵする。
【０１２９】
次いで、図１９（ａ）に示すように、登り傾斜から水平状態に移行する際、図１９（ｂ）に示すように、従来においては、プラスのアシスト量から少なめのプラスのアシスト量に急激に変更される。
【０１３０】
しかしながら、図１９（ｃ）に示すように、本実施の形態の一例においては、プラスのアシスト量から少なめのプラスのアシスト量に徐々に移行ＣＵするとともに、オーバーシュートＯＳされ、少なめのアシスト量に変更される。
【０１３１】
また、図１９（ｄ）に示すように、本実施の形態の他の例においては、プラスのアシスト量から少なめのプラスのアシスト量に徐々に移行ＣＵする。
【０１３２】
次いで、図２０（ａ）に示すように、下り傾斜から水平状態に移行する際、図２０（ｂ）に示すように、従来においては、マイナスのアシスト量からプラスのアシスト量に急激に変更される。
【０１３３】
しかしながら、図２０（ｃ）に示すように、本実施の形態の一例においては、マイナスのアシスト量からプラスのアシスト量に徐々に移行ＣＵするとともに、オーバーシュートＯＳされ、アシスト量が所定のプラスに変更される。
【０１３４】
また、図２０（ｄ）に示すように、本実施の形態の他の例においては、マイナスのアシスト量からプラスのアシスト量に徐々に移行ＣＵする。
【０１３５】
最後に、図２１（ａ）に示すように、水平状態から登り傾斜に移行する際、図２１（ｂ）に示すように、従来においては、少なめのプラスのアシスト量から大きなプラスのアシスト量に急激に変更される。
【０１３６】
しかしながら、図２１（ｃ）に示すように、本実施の形態の一例においては、少なめのプラスのアシスト量から大きなプラスのアシスト量に徐々に移行ＣＵするとともに、オーバーシュートＯＳされ、アシスト量が大きなプラスに変更される。
【０１３７】
また、図２１（ｄ）に示すように、本実施の形態の他の例においては、少なめのプラスのアシスト量から大きなプラスのアシスト量に徐々に移行ＣＵする。
【０１３８】
以上のように、モータ３２０のアシスト量が急激に変化されるのではなく、徐々に移行ＣＵされるので、ユーザが、電動アシスト歩行車１００ｂから離間することを防止できる。
また、アシスト量が徐々に変化するので、ユーザは、安心感を得ることができる。
【０１３９】
以上のように、本実施の形態にかかる電動アシスト歩行車１００，１００ａ１００ｂは、通常歩行の場合に、一対の後輪２３０の回転をアシスト制御して、使用者の歩行を容易にする。また、電動アシスト歩行車１００，１００ａは、一対の後輪２３０の回転が所定以上と判定された場合に、一対の後輪２３０の回転を制限することができるので、使用者の転倒直前に生じる前輪２２０および後輪２３０の回転を制限することができるため、使用者の転倒を防止することができる。
【０１４０】
また、モータ３２０の回転数が設定数以上になった場合、自動的に速度制限ユニット５００、または抑制ブレーキユニット７００から制限を加えることができる。その結果、使用者から電動アシスト歩行車１００，１００ａ，１００ｂが離間することを防止でき、使用者が転倒するおそれがない。
また、脚部検知センサ６３０，６３０ｂにより使用者の脚部の動き、または距離を検知し、一対の後輪２３０の回転を制御するので、使用者の脚が停止した場合には、一対の後輪２３０の回転を停止することができる。また、使用者の脚の距離が遠ざかった場合には、一対の後輪２３０の回転を停止、または逆回転させることにより、使用者の転倒を防止することができる。
【０１４１】
また、ジャイロセンサ６２０により電動アシスト歩行車１００，１００ａ，１００ｂの姿勢を検知し、上り坂、平地、下り坂の判定を行なうとともに、最適な一対の前輪２２０および／または一対の後輪２３０の回転を制御することができる。
【０１４２】
また、接地センサ６４０により歩行車の４輪のそれぞれが接地しているか否かを判定することができ、階段であるか、電動アシスト歩行車１００，１００ａ，１００ｂの一対の後輪２３０のみ、または一対の前輪２２０のみ、右輪のみ、左輪のみが接地しているかを判定することができるので、使用者の使用状況に応じて一対の前輪２２０および一対の後輪２３０の回転加速度を制御することができる。
【０１４３】
また、上記実施例においては、速度制限ユニット５００は、一対の後輪２３０の回転または電動アシスト歩行車の速度に基づいてモータ３２０を制御したが、これに限られず、後輪２３０および／または前輪２２０の回転加速度または電動アシスト歩行車１００，１００ａ，１００ｂの加速度に基づいて、モータ３２０を制御してもかまわない。
この場合、速度が上がる前に減速できるので、速度に基づく場合に比べて速やかに減速できる他、速度を抑えた設定にする必要が無いので、使用者の利便性に影響を与えずに済む。更に速度と加速度による制限を組み合わせることで、利便性と安全性を更に高いレベルで両立できるようになる。
【０１４４】
なお、本実施の形態においては、一対の後輪２３０を例示して説明したが、これに限定されず、起動輪、転輪、遊動輪（誘導輪）を囲むように一帯に接続された履板の環、キャタピラ等、任意の無限軌道をも用いてもよい。
さらに、本実施例では、一対のハンドル２４０として、棒状ハンドルのみ、馬蹄状のみを説明したが、棒状ハンドル（水平方向または鉛直方向に延出）および馬蹄形状ハンドルの両方を有してもよい。この場合、使用者の状況によって利用しやすいほうを使い分けることができる。
さらに、本実施形態においては、電動の歩行車を例示して説明したが、これに限定されず、歩行器であってもよい。
【０１４５】
本発明においては、モータ３２０が「モータ」に相当し、制御ユニット４００が「制御部」に相当し、一対の後輪２３０が「車輪または無限軌道」に相当し、速度制限ユニット５００が「速度制限部」に相当し、抑制ブレーキユニット７００が「遠心ブレーキ」に相当し、電動アシスト歩行車１００、１００ａ，１００ｂが「電動歩行補助装置」に相当し、速度検知センサ６１０が「速度検知部」に相当し、シート２５１ｂが「シート」に相当し、収納部２７１が「収納部」に相当し、脚部検知センサ６３０，６３０ｂが「脚部動作検知部」に相当し、ジャイロセンサ６２０が「姿勢検知センサ」に相当し、接地センサ６４０が「接地センサ」に相当し、操作力センサ６５０が「操作力センサ」に相当し、ハンドル２４０が「ハンドル」に相当し、角度θ１が「接続部から水平下方向へ延在して設けられた」に相当し、グリップ部２４３,２４４が「グリップ部」に相当する。
【０１４６】
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月7日(2016.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪または無限軌道を有する歩行補助装置であって、
前記車輪または前記無限軌道を駆動するモータと、
付与される使用者の操作力に応じて前記モータを制御する制御部と、
前記車輪もしくは前記無限軌道の回転、または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、前記操作力とは無関係に前記車輪の回転または無限軌道の回転を制限する速度制限部と、を含む、電動歩行補助装置。
【請求項２】
前記速度制限部は、前記歩行補助装置の速度が所定値を超過した場合、前記モータの回転を制動し、前記車輪または前記無限軌道を停止させる請求項１に記載の電動歩行補助装置。
【請求項３】
前記速度制限部は、前記モータの単位時間あたりの回転数が所定以上の場合、前記モータの単位時間あたりの回転数を低下させるためのトルクを前記モータに発生させる、請求項１または２記載の電動歩行補助装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記歩行補助装置の加速度が所定値以上の場合、前記モータの回転を停止または所定量逆回転させる、請求項１から３のいずれか１項記載の電動歩行補助装置。
【請求項５】
前記歩行補助装置の後方側の前記使用者の脚部を検知する脚部動作検知部をさらに含み、
前記制御部は、前記脚部動作検知部による検知結果に応じて前記モータの回転を制御する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項６】
前記歩行補助装置の姿勢を検知する姿勢検知センサをさらに含み、
前記制御部は、前記姿勢検知センサによる検知結果に応じて前記モータの回転を制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項７】
前記歩行補助装置の車輪または無限軌道の接地状況を検知する接地センサをさらに含み、
前記制御部は、前記接地センサによる検知結果に応じて前記モータの回転を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、水平状態から前傾状態へ変化した場合、前記モータの回転を通常状態から低減または所定量逆回転させる、請求項６に記載の電動歩行補助装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、前傾状態から水平状態へ変化した場合、前記モータの回転を低減状態から増加させる、請求項６に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、水平状態から後傾状態へ変化した場合、前記モータの回転を通常状態から増加させる、請求項６に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記姿勢検知センサにより前記歩行補助装置の姿勢が、後傾状態から水平状態へ変化した場合、前記モータの回転を増加状態から低減させる、請求項６に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１２】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルは、操作力センサを有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１３】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルの形状は、馬蹄形状からなる、請求項１から１２のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１４】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルは、前記フレームに接続された接続部と、
接続部から水平下方向へ延在して設けられた、請求項１から１３のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１５】
フレームに接続されたハンドルを有し、
前記ハンドルは、一方向に延在し、かつ移動可能なグリップ部を有し、
前記グリップ部の位置により前記モータの回転を制御する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１６】
前記ハンドルは、跳ね上げ可能な構造を有し、
前記制御部は、前記ハンドルを跳ね上げた場合に、前記モータの回転を停止させ、前記車輪または前記無限軌道を停止させる、請求項１２から１５のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１７】
フレームに接続されたハンドルを有し、
収容部をさらに有し、
前記収容部は、前記ハンドルよりも下方で、かつ前記車輪もしくは前記無限軌道よりも上方に配設され、かつ前記収容部の一部に前記制御部が設けられた、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の電動歩行補助装置。
【請求項１８】
前記速度制限部は、前記車輪または無限軌道の動輪に遠心ブレーキを内蔵させた、請求項１記載の電動歩行補助装置。
【請求項１９】
電動歩行補助装置の制御プログラムであって、
付加された使用者の操作力に応じて車輪または無限軌道を駆動するモータを回転させるステップと、
前記車輪または無限軌道の回転、または前記歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定するステップと、
前記回転、または前記歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、前記操作力とは無関係に前記車輪または無限軌道の回転を制限するステップと、を含む電動歩行補助装置の制御プログラム。
【請求項２０】
電動歩行補助装置の制御方法であって、
付加された使用者の操作力に応じて車輪または無限軌道を駆動するモータを回転させる工程と、
前記車輪または無限軌道の回転、または前記歩行補助装置の速度が所定以上か否か、判定する工程と、
前記回転、または歩行補助装置の速度が所定以上と判定された場合に、前記操作力とは無関係に前記車輪または無限軌道の回転を制限する工程と、を含む電動歩行補助装置の制御方法。
【国際調査報告】
2014188726.tif 000024
2014188726.tif 000025
2014188726.tif 000026
2014188726.tif 000027