(57)【要約】  手押し車（１００）は、本体部（１１０）と、主輪（１１１）と、支持部（１１２）と、補助輪（１１３）と、支柱部（１１７）と、着座板（５１）と、固定部（５２）と、固定部（５７）と、傾斜角センサ（２０）と、ジャイロセンサ（２４）とを備えている。本体部（１１０）の一端は、一対の主輪（１１１）に対してピッチ方向へ回転可能に支持されている。支柱部（１１７）の主輪（１１１）側の一端は、本体部（１１０）に対してピッチ方向へ回転可能に支持されている。支柱部（１１７）の主輪（１１１）とは逆側の他端には把持部（１１６）が設けられている。着座板（５１）の一端は、支柱部（１１７）に対してピッチ方向に回転可能に支持されている。制御部（２１）は、倒立振子制御を行う第１のモードと、倒立振子制御を停止し、主輪（１１１）の回転を停止する第２のモードと、を有する。
2015037453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と、
前記車輪を駆動する駆動部と、
前記車輪に対してピッチ方向に回転可能に支持されている本体部と、を備える手押し車であって、
一端が前記本体部に対してピッチ方向に回転可能に支持されている支柱部と、
一端が前記支柱部に支持されている着座部と、
前記本体部のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する検知部と、
前記検知部の出力に基づいて前記駆動部により前記車輪の回転を制御する倒立振子制御を行う第１のモードと、前記倒立振子制御を停止し、前記駆動部による前記車輪の回転駆動を停止する第２のモードと、を有する制御部と、
前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替える切替部と、を備え、
前記切替部によって前記第２のモードに切り替えられているとき、前記支柱部は、前記車輪が接地する地面に前記支柱部の他端が接地するまで回転し、前記着座部は、前記支柱部の回転に伴って前記地面に対して水平になるまで回転する、ことを特徴とする手押し車。
【請求項２】
車輪と、
前記車輪を駆動する駆動部と、
前記車輪に対してピッチ方向に回転可能に支持されている本体部と、を備える手押し車であって、
一端が前記本体部に対してピッチ方向に回転可能に支持されている支柱部と、
一端が前記支柱部に支持されている着座部と、
前記本体部のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する検知部と、
前記検知部の出力に基づいて前記駆動部により前記車輪の回転を制御する倒立振子制御を行う第１のモードと、前記倒立振子制御を停止し、前記駆動部による前記車輪の回転駆動を停止する第２のモードと、を有する制御部と、
前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替える切替部と、
前記本体部または前記車輪の回転軸に連結する支持部と、を備え、
前記支持部には、前記支柱部が回転したときに前記支柱部の他端と嵌合する嵌合部と、地面に接地する接地部と、が設けられ、
前記切替部によって前記第２のモードに切り替えられているとき、前記支柱部は、前記支柱部の他端が前記嵌合部に嵌合するまで回転し、前記着座部は、前記支柱部の回転に伴って前記地面に対して水平になるまで回転する、ことを特徴とする手押し車。
【請求項３】
前記着座部は、前記支柱部に対して独立して回転可能に支持されている、ことを特徴とする、請求項１または２に記載の手押し車。
【請求項４】
前記支持部は、前記車輪の回転による前記本体部の進行方向に対して伸縮する、ことを特徴とする、請求項２または３に記載の手押し車。
【請求項５】
前記制御部は、前記切替部によって前記第１のモードに切り替えられているとき、前記支持部を縮ませ、前記切替部によって前記第２のモードに切り替えられているとき、前記支持部を伸ばすよう、前記支持部の伸縮を制御する、ことを特徴とする請求項４に記載の手押し車。
【請求項６】
前記切替部は、前記支柱部の他端に設けられた把持部または前記支柱部に設けられ、切替入力を検知する切替入力手段を有し、
前記切替部は、前記切替入力を前記切替入力手段によって検知したとき、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の手押し車。
【請求項７】
前記切替入力手段は、押ボタンスイッチで構成されることを特徴とする請求項６に記載の手押し車。
【請求項８】
前記切替入力手段は、タッチセンサで構成されることを特徴とする請求項６または７に記載の手押し車。
【請求項９】
前記切替部は、前記支柱部が前記本体部に対して所定の角度を保っているか否かを検知するリミットスイッチを有し、
前記切替部は、前記リミットスイッチの検知結果に基づいて、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の手押し車。
【請求項１０】
前記切替部は、前記支柱部の前記本体部に対する回転角度を検知する回転角度検知手段を有し、
前記切替部は、前記回転角度検知手段が検知する前記回転角度に基づいて、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の手押し車。
【請求項１１】
前記回転角度検知手段は、ポテンショメータまたはエンコーダで構成されることを特徴とする請求項１０に記載の手押し車。
【請求項１２】
前記制御部は、前記切替部によって前記第２のモードに切り替えられているとき、前記車輪の回転を拘束するよう制御する、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の手押し車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪を備え、倒立振子制御を行う手押し車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輪を備え、倒立振子制御を行う手押し車が知られている。例えば、特許文献１には、一対の車輪と、一対の車輪を駆動する駆動部と、一対の車輪に対してピッチ方向に回転可能に支持されている本体部と、本体部に対してピッチ方向に回転可能に支持されている補助輪と、を備えた歩行補助車が開示されている。本体部における一対の車輪とは逆側の端には、把持部が設けられている。【０００３】
高齢者、身障者等のユーザは、補助輪側から把持部を握り、当該歩行補助車を地面上で前後方向へ動かす。当該歩行補助車は、駆動部により一対の車輪の回転を制御する倒立振子制御を行うことで、ユーザの歩行を補助している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１１４５９７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
市販されているシルバーカーには、休憩時に座ることのできる折りたたみ式の椅子が設けられたものがあり、前記の歩行補助車においても、高齢者向けの製品を作る際には、椅子を設けることが必要となる。前記特許文献１の歩行補助車においては、ユーザが椅子に着座する時における地面への接地点は、一対の車輪および補助輪である。【０００６】
しかしながら、当該歩行補助車の本体部に平板状の椅子を設け、一対の車輪の回転を停止しても、ユーザが椅子に着座する時における地面への接地点が問題となる。すなわち、各接地点を前後方向に広くした場合、ユーザが椅子に着座した時の安定性に優れるものの、歩行補助車本体が大型化するという問題がある。反対に、各接地点を前後方向に狭くした場合、歩行補助車本体が小型化するものの、ユーザが椅子に着座した時の安定性が悪くなるという問題がある。【０００７】
また、ユーザが椅子に着座した時の安定性を向上するためだけに、例えば平板状の椅子に脚部を別途設ける等して部品点数を増やせば、歩行補助車の重量が増加するという問題がある。【０００８】
そこで、この発明は、ユーザが椅子に着座した時の安定性に優れた、小型・軽量な手押し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】
【０００９】
本発明の手押し車は、車輪と、車輪を駆動する駆動部と、車輪に対してピッチ方向に回転可能に支持されている本体部と、を備えている。さらに、本発明の手押し車は、一端が本体部に対してピッチ方向に回転可能に支持されている支柱部と、一端が支柱部に支持されている着座部と、本体部のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する検知部と、検知部の出力に基づいて駆動部により車輪の回転を制御する倒立振子制御を行う第１のモードと、倒立振子制御を停止し、駆動部による車輪の回転駆動を停止する第２のモードと、を有する制御部と、第１のモードと第２のモードとを切り替える切替部と、を備えている。支柱部の他端には把持部が設けられる。【００１０】
そして、切替部によって第２のモードに切り替えられているとき、支柱部は、車輪が接地する地面に支柱部の他端が接地するまで回転し、着座部は、支柱部の回転に伴って地面に対して水平になるまで回転する。なお、支柱部の他端が地面に接地するまで回転した際に、着座部が地面に対して水平であれば、着座部の回転機構は必須ではない。【００１１】
この構成においてユーザは、把持部を握る、或いは前腕等を把持部に載せ、手押し車を地面上で前後方向へ動かす。手押し車は、第１のモードにおいて倒立振子制御を行い、ユーザの歩行を補助する。【００１２】
手押し車の着座部に着座する場合、ユーザは、切替部によって第１のモードから第２のモードに切り替える。これにより、制御部は、制御モードを第１のモードから第２のモードに切り替える。制御部は第２のモードにおいて、倒立振子制御を停止し、車輪の回転を停止する。【００１３】
切替部によって第１のモードから第２のモードに切り替えた後、ユーザは、支柱部を、支柱部の他端が地面に接地するまで回転する。そして、ユーザは、着座部を、地面に対して水平になるまで回転する。これにより、ユーザは、手押し車の着座部（椅子）に着座することができる。【００１４】
ここで、ユーザが手押し車の着座部に着座する時の地面への接地点は、倒立振子制御が停止し、回転が停止している車輪と支柱部の他端とになっている。【００１５】
そのため、ユーザが手押し車の着座部に着座する時の各接地点を、前後方向に広くすることで、ユーザが着座部に着座した時の安定性を向上できる。そして、ユーザが手押し車に補助されて歩行している時の手押し車は、支柱部の他端が接地しておらず、着座部も水平方向を向いていないため、前後方向に狭い。そのため、本発明の手押し車は、手押し車本体の大型化を避けつつ、ユーザが着座部に着座した時の安定性を向上できる。【００１６】
また、手押し車は、他端が地面に接地するまで回転した支柱部が椅子の脚部にもなるため、着座時の安定性を向上させる部材（例えば椅子の脚部等）を別途設ける必要が無い。そのため、手押し車では、当該部材を別途設ける必要が無い分、手押し車の重量が軽減される。【００１７】
したがって、本発明によれば、ユーザが椅子に着座した時の安定性に優れた、小型・軽量な手押し車を提供できる。【００１８】
また、本発明の手押し車は、以下の構成を備えていても構わない。【００１９】
本発明の手押し車は、車輪と、車輪を駆動する駆動部と、車輪に対してピッチ方向に回転可能に支持されている本体部と、を備えている。さらに、本発明の手押し車は、一端が本体部に支持されている支柱部と、一端が支柱部に対してピッチ方向に回転可能に支持されている着座部と、本体部のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する検知部と、検知部の出力に基づいて駆動部により車輪の回転を制御する倒立振子制御を行う第１のモードと、倒立振子制御を停止し、駆動部による車輪の回転駆動を停止する第２のモードと、を有する制御部と、第１のモードと第２のモードとを切り替える切替部と、本体部または車輪の回転軸に連結する支持部と、を備えている。支柱部の他端には把持部が設けられる。【００２０】
そして、支持部には、支柱部が回転したときに支柱部の他端と嵌合する嵌合部と、地面に接地する接地部と、が設けられている。切替部によって第２のモードに切り替えられているとき、支柱部は、支柱部の他端が嵌合部に嵌合するまで回転し、着座部は、支柱部の回転に伴って地面に対して水平になるまで回転する。なお、支柱部の他端が嵌合部に嵌合するまで回転した際に、着座部が地面に対して水平であれば、着座部の回転機構は必須ではない。【００２１】
この構成においてユーザは、把持部を握る、或いは前腕等を把持部に載せ、手押し車を地面上で前後方向へ動かす。手押し車は、第１のモードにおいて倒立振子制御を行い、ユーザの歩行を補助する。【００２２】
手押し車の着座部に着座する場合、ユーザは、切替部によって第１のモードから第２のモードに切り替える。これにより、制御部は、制御モードを第１のモードから第２のモードに切り替える。制御部は第２のモードにおいて、倒立振子制御を停止し、車輪の回転を停止する。【００２３】
切替部によって第１のモードから第２のモードに切り替えた後、ユーザは、支柱部を、支柱部の他端が嵌合部に嵌合するまで回転する。嵌合部は、支柱部を固定し、支柱部が移動することを阻止する。【００２４】
次に、ユーザは、着座部を、地面に対して水平になるまで回転する。これにより、ユーザは、手押し車の着座部（椅子）に着座することができる。【００２５】
ここで、ユーザが手押し車の着座部に着座した時の地面への接地点は、倒立振子制御が停止し、回転が停止している車輪と接地部とになっている。支柱部の他端は、接地部を介して地面に支持される。【００２６】
そのため、ユーザが手押し車の着座部に着座した時の各接地点を、前後方向に広くすることで、ユーザが着座部に着座した時の安定性を向上できる。そして、ユーザが手押し車に補助されて歩行している時の手押し車は、支柱部の他端が嵌合部に嵌合されておらず、着座部も水平方向を向いていないため、前後方向に狭い。そのため、本発明の手押し車は、手押し車本体の大型化を避けつつ、ユーザが着座部に着座した時の安定性を向上できる。【００２７】
また、手押し車は、他端が嵌合部に嵌合するまで回転した支柱部及び接地部が椅子の脚部にもなるため、着座時の安定性を向上させる部材（例えば椅子の脚部等）を別途設ける必要が無い。そのため、手押し車では、当該部材を別途設ける必要が無い分、手押し車本体が小型化でき、手押し車の重量も軽減できる。【００２８】
したがって、本発明によれば、ユーザが椅子に着座した時の安定性に優れた、小型・軽量な手押し車を提供できる。さらに、本発明の手押し車によれば、支柱部の他端が地面に直接接触しないため、支柱部の他端を清潔に保つことができる。【００２９】
また、着座部は、支柱部に対して独立して回転可能に支持されていることが好ましい。【００３０】
この構成では、支柱部の他端が地面に接地するまで回転した際、又は、支柱部の他端が嵌合部に嵌合するまで回転した際、着座部が地面に対して水平ではない場合、ユーザが、着座部を、地面に対して水平になるまで回転させることができる。【００３１】
また、支持部は、車輪の回転による本体部の進行方向に対して伸縮することが好ましい。【００３２】
この構成では、ユーザは、手押し車に補助されて歩行する時に支持部を縮ませ、手押し車の着座部に着座する時に支持部を伸ばす。これにより、ユーザが手押し車に補助されて歩行する時、接地部と車輪の間隔が狭くなるため、手押し車は小型化する。また、ユーザが手押し車の着座部に着座する時、接地部と車輪の間隔が広くなるため、手押し車は着座の安定性に優れる。【００３３】
したがって、本発明の手押し車によれば、ユーザが手押し車に補助されて歩行する時に手押し車を小型化でき、ユーザが手押し車の着座部に着座する時に着座の安定性を確保することができる。【００３４】
また、制御部は、切替部によって第１のモードに切り替えられているとき、支持部を縮ませ、切替部によって第２のモードに切り替えられているとき、支持部を伸ばすよう、支持部の伸縮を制御することが好ましい。【００３５】
この構成では、ユーザが手押し車に補助されて歩行する時、支持部が自動で縮み、ユーザが手押し車の着座部に着座する時、支持部が自動で伸びる。したがって、本発明によれば、ユーザの使い勝手が向上する。【００３６】
また、切替部は、支柱部の他端に設けられた把持部または支柱部に設けられ、切替入力を検知する切替入力手段を有することが好ましい。そして、切替部は、切替入力を切替入力手段によって検知したとき、第１のモードと第２のモードとを切り替えることが好ましい。ここで、切替入力手段は、押ボタンスイッチ、又はタッチセンサで構成されることが好ましい。【００３７】
また、切替部は、支柱部が本体部に対して所定の角度を保っているか否かを検知するリミットスイッチを有し、リミットスイッチの検知結果（スイッチオン状態又はスイッチオフ状態）に基づいて、第１のモードと第２のモードとを切り替えることが好ましい。【００３８】
また、切替部は、支柱部の本体部に対する回転角度を検知する回転角度検知手段を有し、回転角度検知手段が検知する回転角度に基づいて、第１のモードと第２のモードとを切り替えることが好ましい。ここで、回転角度検知手段は、ポテンショメータ、又はエンコーダで構成されることが好ましい。【００３９】
また、第２のモードにおいて制御部は、モータによる角度制御若しくはブレーキ機構によって、車輪が自由回転しないよう積極的に車輪の回転を拘束することが好ましい。これにより、ユーザが着座した時に手押し車が前後方向に意図せずに進むことがなくなり、ユーザはより安全に座ることができる。
【発明の効果】
【００４０】
この発明によれば、ユーザが椅子に着座した時の安定性に優れた、小型・軽量な手押し車を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態である手押し車１００の外観斜視図である。
【図２】図１に示す手押し車１００の側面図である。
【図３】図１に示す手押し車１００の正面図である。
【図４】図１に示す手押し車１００の構成を示す制御ブロック図である。
【図５】図１に示す手押し車１００の着座時の外観斜視図である。
【図６】図１に示す手押し車１００の着座時の側面図である。
【図７】図７（Ａ）は、本発明の第１実施形態の変形例である手押し車１０１の模式側面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す手押し車１０１の着座時の模式側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態である手押し車２００の外観斜視図である。
【図９】図９に示す手押し車２００の側面図である。
【図１０】図９に示す手押し車２００の正面図である。
【図１１】図９に示す手押し車２００の着座時の外観斜視図である。
【図１２】図９に示す手押し車２００の着座時の側面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態である手押し車３００の側面図である。
【図１４】図１３に示す手押し車３００において支持部３１２を伸ばした時の側面図である。
【図１５】図１３に示す手押し車３００の着座時の側面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態である手押し車４００の外観斜視図である。
【図１７】図１６に示す手押し車４００の側面図である。
【図１８】図１７に示すリミットスイッチ１８０のスイッチオン時の拡大側面図である。
【図１９】図１７に示すリミットスイッチ１８０のスイッチオフ時の拡大側面図である。
【図２０】図１７に示すリミットスイッチ１８０の変形例に係るリミットスイッチ２８０のスイッチオン時の拡大側面図である。
【図２１】図１７に示すリミットスイッチ１８０の変形例に係るリミットスイッチ２８０のスイッチオフ時の拡大側面図である。
【図２２】図１６に示す手押し車４００の制御部２１が行う動作を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の第５実施形態である手押し車５００の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の第１実施形態である手押し車１００について説明する。
【００４３】
図１は、本発明の第１実施形態である手押し車１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す手押し車１００の側面図である。図３は、図１に示す手押し車１００の正面図である。
【００４４】
手押し車１００は、図１〜図３に示すように、本体部１１０と、主輪１１１と、支持部１１２と、補助輪１１３と、支柱部１１７と、着座板５１と、固定部５２と、固定部５７と、傾斜角センサ２０と、ジャイロセンサ２４と、を備えている。この実施形態において手押し車１００は、高齢者、身障者等のユーザの歩行を補助する歩行補助車である。その他、手押し車１００は例えば、ベビーカーやショッピングカートとして利用される。
【００４５】
なお、主輪１１１が、本発明の「車輪」に相当する。また、傾斜角センサ２０もしくは、ジャイロセンサ２４あるいは両方ともが、本発明の「検知部」に相当する。また、着座板５１が、本発明の「着座部」に相当する。
【００４６】
また、この実施形態の手押し車１００は、支持部１１２及び補助輪１１３を備えているが、これに限るものではない。実施の際の手押し車は、支持部１１２及び補助輪１１３を備えていなくともよい。
【００４７】
支持部１１２は例えば、水平な地面Ｇと平行に延びる板状の部材である。また、支持部１１２の一端は、本体部１１０に支持されている。また、支持部１１２の他端には、一つの補助輪１１３が回転可能に支持されている。
【００４８】
一対の主輪１１１は、それぞれ独立して駆動軸に取り付けられ、同期して回転する。ただし、一対の主輪１１１は、それぞれ個別に駆動させ、回転させることも可能である。また、この実施形態においては、主輪１１１は２輪である例を示しているが、２輪に限られるものではない。同様に、補助輪１１３も１輪である例を示しているが、１輪に限られるものではない。
【００４９】
支持部１１２の主輪１１１側の端には、詳細を後述する２本の棒状の固定部５７の一端が連結されている。また、支持部１１２の主輪１１１側の端は、本体部１１０の一端に連結されている。
【００５０】
本体部１１０は、鉛直方向へ延伸する枠状である。本体部１１０には、傾斜角センサ２０およびジャイロセンサ２４が取り付けられている。本体部１１０の一端は、一対の主輪１１１に対してピッチ方向へ回転可能に支持されている。本体部１１０の他端は、ヒンジ部１１５に連結されている。
【００５１】
支柱部１１７は四角形の枠状である。支柱部１１７の主輪１１１側の一端には、ヒンジ部１１５が設けられている。これにより、支柱部１１７の主輪１１１側の一端は、本体部１１０に対してピッチ方向へ回転可能に支持されている。ただし、ヒンジ部１１５には、詳細を後述するが、支柱部１１７の回転をロックするロック機構が設けられている。
【００５２】
また、支柱部１１７の主輪１１１とは逆側の他端には把持部１１６が設けられている。そして、支柱部１１７の両端間には、着座板５１の一端と、詳細を後述する２本の棒状の固定部５２の一端とが連結されている。
【００５３】
着座板５１は板状であり、ユーザが着座する着座板５１の座面には、クッションが設けられている。着座板５１の一端は、支柱部１１７に対してピッチ方向に回転可能に支持されている。
【００５４】
把持部１１６には、ユーザインタフェース（図４に示すユーザＩ／Ｆ２８）が設けられている。ユーザＩ／Ｆ２８には、手押し車１００の電源スイッチ、詳細を後述する第１のモードと第２のモードとを切り替える切替スイッチ、等が設けられている。なお、ユーザＩ／Ｆ２８が、本発明の「切替部」に相当する。
【００５５】
以上の構成においてユーザは、補助輪１１３側から把持部１１６を握る、或いは前腕等を把持部１１６に載せ、手押し車１００を地面Ｇ上で前後方向へ動かす。
【００５６】
次に、手押し車１００の構成および基本動作について説明する。
【００５７】
図４は、図１に示す手押し車１００の構成を示す制御ブロック図である。手押し車１００は、傾斜角センサ２０、制御部２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ジャイロセンサ２４、駆動部２５、ロータリエンコーダ２６、およびユーザＩ／Ｆ２８を備えている。
【００５８】
制御部２１は、手押し車１を統括的に制御する機能部であり、ＲＯＭ２２に記憶されているプログラムを読み出し、当該プログラムをＲＡＭ２３に展開することで種々の動作を実現する。
【００５９】
ロータリエンコーダ２６は、主輪１１１の回転角度を検知し、検知結果を制御部２１に出力する。制御部２１は、ロータリエンコーダ２６から入力される主輪１１１の回転角度を微分し、主輪１１１の角速度を算出する。
【００６０】
傾斜角センサ２０は、鉛直方向に対する本体部１１０のピッチ方向の傾斜角を検知し、制御部２１に出力する。
【００６１】
ジャイロセンサ２４は、本体部１１０のピッチ方向（図１における主輪１１１の回転軸を中心とする回転方向）の角速度を検知し、制御部２１に出力する。
【００６２】
なお、本実施形態では、主輪１１１の回転が停止しているかどうかを検知する手段として、ロータリエンコーダ２６を用いる例を示したが、これに限るものではなく、その他どの様なセンサを用いてもよい。
【００６３】
同様に、本実施形態では、本体部１１０のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する手段として、傾斜角センサ２０を用いる例を示したが、これに限るものではなく、その他どの様なセンサを用いてもよい。
【００６４】
同様に、本実施形態では、本体部１１０のピッチ方向の傾斜角の角度変化を検知する手段として、ジャイロセンサ２４を用いる例を示したが、これに限るものではない。加速度センサを用いることも可能であるし、その他どの様なセンサを用いてもよい。
【００６５】
制御部２１は、倒立振子制御を行う第１のモードと、倒立振子制御を停止し、主輪１１１の回転を停止する第２のモードと、を有する。そして、制御部２１は、第１のモードにおいて、ジャイロセンサ２４および傾斜角センサ２０の検知結果に基づいて、本体部１１０のピッチ方向の角度変化が０となるように、かつ本体部１１０の鉛直方向に対する傾斜角度が目標値（例えば、０や０に近い値）になるように、駆動部２５により主輪１１１を回転し、倒立振子制御を行う。
【００６６】
この倒立振子制御について以下詳述する。
【００６７】
制御部２１は、傾斜角センサ２０の検知結果に基づいて本体部１１０のピッチ方向の傾斜角度を算出する。これにより、制御部２１は、手押し車１００が存在する地面Ｇの、鉛直方向に対する傾斜角を推定する。
【００６８】
そして、制御部２１は、本体部１１０のピッチ方向の目標傾斜角度（通常鉛直方向である０度）と本体部１１０のピッチ方向の傾斜角度との差を算出し、その差に適切なゲインを掛けて本体部１１０のピッチ方向の目標角速度を算出する。
【００６９】
また、制御部２１は、ジャイロセンサ２４の検知結果に基づいて本体部１１０の傾斜角速度を算出する。さらに、制御部２１は、本体部１１０のピッチ方向の目標角速度と本体部１１０の傾斜角速度との差を算出し、その差に適切なゲインもしくはＰＩＤ制御計算を行い、本体部１１０のピッチ方向の傾斜角が鉛直方向に対して０、かつ本体部１１０のピッチ傾斜角速度が０に近づくトルクを算出する。
【００７０】
そして、制御部２１は、算出したトルク値を、駆動部２５に出力する。
【００７１】
駆動部２５は、一対の主輪１１１に取り付けられた軸を回転させるモータを駆動する。駆動部２５は、制御部２１から入力されたトルク値を主輪１１１のモータに印加し、主輪１１１を回転させる。
【００７２】
以上のようにして手押し車１００は、第１のモードにおいて倒立振子制御を行い、本体部１１０が鉛直方向を向いている状態を維持する。そのため、ユーザが把持部１１６を握って把持部１１６を前方向へ押した場合でも、主輪１１１が回転して支持部１１２も前方向へ移動し、本体部１１０の姿勢は一定に保たれる。
【００７３】
反対に、ユーザが把持部１１６を握って把持部１１６を後方向へ引いた場合でも、主輪１１１が回転して支持部１１２も後方向へ移動し、本体部１１０の姿勢は一定に保たれる。このようにして手押し車１００は、第１のモードにおいて倒立振子制御を行い、ユーザの歩行を補助する。
【００７４】
次に、ユーザが手押し車１００の着座板５１に着座する場面について説明する。
【００７５】
図５は、図１に示す手押し車１００の着座時の外観斜視図である。図６は、図１に示す手押し車１００の着座時の側面図である。
【００７６】
手押し車１００の着座板５１に着座する場合、ユーザは、ユーザＩ／Ｆ２８の切替スイッチによって第１のモードから第２のモードに切り替える。これにより、制御部２１は、制御モードを第１のモードから第２のモードに切り替える。制御部２１は第２のモードにおいて、倒立振子制御を停止する。
【００７７】
ユーザＩ／Ｆ２８の切替スイッチによって第１のモードから第２のモードに切り替えた後、ユーザは、支柱部１１７の回転をロックしている、ヒンジ部１１５のロック機構を解除する。そして、ユーザは、支柱部１１７を、支柱部１１７の他端である把持部１１６が地面Ｇに接地するまで回転する。
【００７８】
支柱部１１７の他端である把持部１１６が地面Ｇに接地するまで回転したとき、ユーザは、支持部１１２に連結されていない方の固定部５７の他端を支柱部１１７に装着する。これにより、固定部５７は、接地状態の支柱部１１７を支持し、主輪１１１に対して接離する方向へ支柱部１１７が移動することを阻止する。
【００７９】
次に、ユーザは、着座板５１を、地面Ｇに対して水平になるまで回転する。着座板５１が地面Ｇに対して水平になるまで回転したとき、ユーザは、支柱部１１７に連結されていない方の固定部５２の他端を着座板５１に装着する。これにより、固定部５２が、水平状態の着座板５１を支持し、着座板５１を水平状態に保つ。そのため、ユーザは、手押し車１００の着座板５１に着座することができる。
【００８０】
ここで、ユーザが手押し車１００の着座板５１に着座する時の地面Ｇへの接地点は、倒立振子制御が停止し、回転が停止している一対の主輪１１１と支柱部１１７の他端と補助輪１１３とになっている（図５、図６参照）。一方、ユーザが手押し車１００に補助されて歩行している時の地面Ｇへの接地点は、一対の主輪１１１及び補助輪１１３である（図１〜図３参照）。
【００８１】
そのため、ユーザが手押し車１００の着座板５１に着座する時の各接地点は、ユーザが手押し車１００に補助されて歩行している時の各接地点より、前後方向に広くなっている。また、ユーザが手押し車１００に補助されて歩行している第１のモード時の手押し車１００（図１〜図３参照）では、支柱部１１７及び着座板５１が鉛直方向に向いている。
【００８２】
そのため、ユーザが手押し車１００に補助されて歩行している第１のモード時の手押し車１００（図１〜図３参照）は、ユーザが手押し車１００の着座板５１に着座する第２のモード時の手押し車１００（図５、図６参照）より、前後方向に狭い。よって、手押し車１００は、手押し車１００本体の大型化を避けつつ、ユーザが着座板５１に着座した時の安定性を向上できる。
【００８３】
また、手押し車１００は、把持部１１６が地面Ｇに接地するまで回転した支柱部１１７が椅子の脚部にもなるため、着座時の安定性を向上させる部材（例えば椅子の脚部）を別途設ける必要が無い。そのため、手押し車１００では、当該部材を別途設ける必要が無い分、手押し車１００の重量が軽減される。
【００８４】
したがって、本実施形態によれば、ユーザが着座板５１に着座した時の安定性に優れた、小型・軽量な手押し車１００を提供できる。
【００８５】
なお、この実施形態の手押し車１００では、支柱部１１７の主輪１１１側の一端が本体部１１０に対してピッチ方向へ回転可能に支持されているが、これに限るものはない。支柱部１１７が複数個所で回転可能な構成であってもよい。例えば図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、ヒンジ部１１５を複数設け、支柱部１５７Ｂが本体部１１０に対してピッチ方向へ回転可能に支持され、支柱部１５７Ａが支柱部１５７Ｂに対してピッチ方向へ回転可能に支持されていてもよい。
【００８６】
以下、本発明の第２実施形態である手押し車２００について説明する。
【００８７】
図８は、本発明の第２実施形態である手押し車２００の外観斜視図である。図９は、図９に示す手押し車２００の側面図である。図１０は、図９に示す手押し車２００の正面図である。
【００８８】
第２実施形態の手押し車２００が第１実施形態の手押し車１００と相違する点は、支柱部２１７、支持部２１２及び嵌合部２４０である。その他の構成については、手押し車１００と同じであるため、説明を省略する。
【００８９】
詳述すると、支柱部２１７の鉛直方向の長さは、支柱部１１７の鉛直方向の長さより短い。その他の支柱部２１７の構成については、支柱部１１７と同じである。
【００９０】
支持部２１２の前後方向の長さは、支持部１１２の前後方向の長さより長い。そして、支持部２１２の上面には、支柱部２１７が回転したときに支柱部２１７の他端である把持部１１６と嵌合する嵌合部２４０が固定部５７に代えて設けられている。その他の支持部２１２の構成については、支持部１１２と同じである。この実施形態では補助輪１１３が、本発明の「接地部」に相当する。
【００９１】
なお、この実施形態では、支持部２１２の主輪１１１側の端が本体部１１０の一端に連結されているが、これに限るものではない。例えば、支持部２１２の主輪１１１側の端が主輪１１１の回転軸に連結されていてもよい。
【００９２】
次に、ユーザが手押し車２００の着座板５１に着座する場面について説明する。
【００９３】
図１１は、図９に示す手押し車２００の着座時の外観斜視図である。図１２は、図９に示す手押し車２００の着座時の側面図である。
【００９４】
手押し車２００の着座板５１に着座する場合、ユーザは、ユーザＩ／Ｆ２８の切替スイッチによって第１のモードから第２のモードに切り替える。これにより、制御部２１は、制御モードを第１のモードから第２のモードに切り替える。制御部２１は第２のモードにおいて、倒立振子制御を停止する。
【００９５】
ユーザＩ／Ｆ２８の切替スイッチによって第１のモードから第２のモードに切り替えた後、ユーザは、支柱部２１７の回転をロックしている、ヒンジ部１１５のロック機構を解除する。そして、ユーザは、支柱部２１７を、支柱部２１７の他端である把持部１１６が嵌合部２４０に嵌合するまで回転する。これにより、嵌合部２４０は、支柱部２１７を固定し、主輪１１１に対して接離する方向へ支柱部２１７が移動することを阻止する。
【００９６】
次に、ユーザは、着座板５１を、地面Ｇに対して水平になるまで回転する。着座板５１が地面Ｇに対して水平になるまで回転したとき、ユーザは、支柱部２１７に連結されていない方の固定部５２の他端を着座板５１に装着する。これにより、固定部５２が、水平状態の着座板５１を支持し、着座板５１を水平状態に保つ。そのため、ユーザは、手押し車２００の着座板５１に着座することができる。
【００９７】
このとき、地面Ｇへの接地点は、倒立振子制御が停止し、回転が停止している一対の主輪１１１と補助輪１１３とになっている。支柱部２１７の他端は、補助輪１１３を介して地面に支持される。
【００９８】
ここで、ユーザが手押し車の着座板５１に着座する時の各接地点を、前後方向に広くすることで、手押し車２００は、ユーザが着座板５１に着座する時の安定性を向上できる。また、ユーザが手押し車２００に補助されて歩行している第１のモード時の手押し車２００（図８〜図１０参照）は、支柱部２１７及び着座板５１が鉛直方向に向いている。
【００９９】
そのため、ユーザが手押し車２００に補助されて歩行している第１のモード時の手押し車２００（図８〜図１０参照）は、ユーザが手押し車の着座板５１に着座する第２のモード時の手押し車２００（図１１、図１２参照）より、前後方向に狭い。よって、手押し車２００は、手押し車２００本体の大型化を避けつつ、ユーザが着座板５１に着座した時の安定性を向上できる。
【０１００】
また、手押し車２００は、把持部１１６が嵌合部２４０に嵌合するまで回転した支柱部２１７及び補助輪１１３が椅子の脚部にもなるため、着座時の安定性を向上させる部材（例えば椅子の脚部）を別途設ける必要が無い。そのため、手押し車２００は、当該部材を別途設ける必要が無い分、重量を軽減できる。
【０１０１】
したがって、手押し車２００によれば、手押し車１００と同様の効果を奏する。さらに、手押し車２００では、把持部１１６が地面Ｇに直接接触しないため、把持部１１６を清潔に保つことができる。
【０１０２】
以下、本発明の第３実施形態である手押し車３００について説明する。
【０１０３】
図１３は、本発明の第３実施形態である手押し車３００の側面図である。図１４は、図１３に示す手押し車３００において支持部３１２を伸ばした時の側面図である。図１５は、図１３に示す手押し車３００の着座時の側面図である。
【０１０４】
第３実施形態の手押し車３００が第２実施形態の手押し車２００と相違する点は、主輪１１１の回転による本体部１１０の進行方向Ｑに対して伸縮する支持部３１２を備える点である。その他の構成については、手押し車１００と同じであるため、説明を省略する。
【０１０５】
この構成では、ユーザは、図１３に示すように、手押し車３００に補助されて歩行する時に支持部３１２を縮ませる。そして、手押し車３００の着座板５１に着座する場合、ユーザは、ユーザＩ／Ｆ２８の切替スイッチによって第１のモードから第２のモードに切り替えた後、図１４に示すように、支持部３１２を伸ばす。
【０１０６】
この後、ユーザが第２実施形態と同様の作業（ヒンジ部１１５のロック解除、支柱部２１７の回転、及び着座板５１の回転など）を行うと、手押し車３００は図１５に示す状態となる。これにより、ユーザは、手押し車３００の着座板５１に着座することができる。
【０１０７】
よって、ユーザが手押し車３００に補助されて歩行する時、補助輪１１３と主輪１１１の間隔が狭くなるため、手押し車３００は小型化する。そして、ユーザが手押し車３００の着座板５１に着座する時、補助輪１１３と主輪１１１の間隔が広くなるため、手押し車３００は、着座の安定性に優れている。
【０１０８】
したがって、手押し車３００によれば、ユーザが手押し車３００に補助されて歩行する時に手押し車３００を小型化でき、ユーザが手押し車３００の着座板５１に着座する時に着座の安定性を確保することができる。
【０１０９】
なお、手押し車３００において制御部２１が、ユーザＩ／Ｆ２８の切替スイッチによって第１のモードに切り替えられているとき、支持部３１２を縮ませ、ユーザＩ／Ｆ２８の切替スイッチによって第２のモードに切り替えられているとき、支持部３１２を伸ばすよう、支持部３１２の伸縮を制御することが好ましい。この構成では、ユーザが手押し車３００に補助されて歩行する時、支持部３１２が自動で縮み、ユーザが手押し車３００の着座板５１に着座する時、支持部３１２が自動で伸びる。したがって、この構成によれば、ユーザの使い勝手が向上する。
【０１１０】
以下、本発明の第４実施形態である手押し車４００について説明する。
【０１１１】
図１６は、本発明の第４実施形態である手押し車４００の外観斜視図である。図１７は、図１６に示す手押し車４００の側面図である。図１８は、図１７に示すリミットスイッチ１８０のスイッチオン時の拡大側面図である。図１９は、図１７に示すリミットスイッチ１８０のスイッチオフ時の拡大側面図である。
【０１１２】
第４実施形態の手押し車４００が第１実施形態の手押し車１００と相違する点は、押ボタンスイッチ１７０、タッチセンサ１７１、及びリミットスイッチ１８０を備える点である。その他の構成については、手押し車１００と同じであるため、説明を省略する。なお、押ボタンスイッチ１７０、タッチセンサ１７１、及びリミットスイッチ１８０が、本発明の「切替部」を構成する。
【０１１３】
押ボタンスイッチ１７０は、支柱部１１７の他端に設けられた把持部１１６に設けられている。押ボタンスイッチ１７０は、第１のモードと第２のモードとを切り替える切替入力を受け付ける。押ボタンスイッチ１７０は、切替入力を制御部２１に伝送する。
【０１１４】
なお、手押し車４００の着座板５１に着座する場合、ユーザは、押ボタンスイッチ１７０を押して第１のモードから第２のモードに切り替える。
【０１１５】
タッチセンサ１７１は、支柱部１１７の他端に設けられた把持部１１６に設けられている。タッチセンサ１７１は、ユーザがタッチしているかどうかを検知する。タッチセンサ１７１は、ユーザがタッチしているかどうかを制御部２１に伝送する。詳細は後述するが、ユーザが把持部１１６にタッチしているかどうかによって、タッチセンサ１７１も、第１のモードと第２のモードとを切り替える切替入力を受け付けている。
【０１１６】
リミットスイッチ１８０は、本体部１１０に設けられている。リミットスイッチ１８０は、支柱部１１７が本体部１１０に対して所定の角度を保っているか否かを検出する。リミットスイッチ１８０は、図１８、図１９に示すように、ボタン１８２と、筐体１８３と、を有する。ボタン１８２は、筐体１８３に設けられている。
【０１１７】
そして、支柱部１１７が本体部１１０に対して平行である（すなわち本体部１１０の延長上に支柱部１１７が位置している）または平行に近い角度であるとき、図１８に示すように、支柱部１１７はボタン１８２を押下する。これにより、リミットスイッチ１８０はオン状態となり、支柱部１１７が本体部１１０に対して水平、すなわち本体部１１０の延長上に支柱部１１７が位置していることを制御部２１に伝送する。
【０１１８】
一方、支柱部１１７が本体部１１０に対して平行でない、または平行に近い角度でないとき、すなわち本体部１１０の延長上に支柱部１１７が位置していないとき、図１９に示すように、支柱部１１７はボタン１８２から離れる。これにより、リミットスイッチ１８０はオフする。リミットスイッチ１８０はオフ状態となり、支柱部１１７が本体部１１０に対して平行、すなわち本体部１１０の延長上に支柱部１１７が位置していないことを制御部２１に伝送する。
【０１１９】
なお、本実施形態において、リミットスイッチ１８０は、支柱部１１７が本体部１１０に対して所定の角度を保っているか否かを検知できればよいため、図１８、図１９に示す構成に限るものではない。
【０１２０】
例えば、図２０、図２１に示すように、支柱部１１７にリミットスイッチ２８０を設置し、本体部１１０に板部１８１を新たに設ける構成でも構わない。この構成では、本体部１１０に対して平行、すなわち本体部１１０の延長上に支柱部１１７が位置しているとき、板部１８１がボタン１８２を押下することで、リミットスイッチ２８０がオン状態となる。
【０１２１】
次に、手押し車４００の動作について説明する。
【０１２２】
図２２は、図１６に示す手押し車４００の制御部２１が行う動作を示すフローチャートである。
【０１２３】
制御部２１は、電源がオンされた時、支柱部１１７が本体部１１０に対して平行であるかどうか（すなわち本体部１１０の延長上に支柱部１１７が位置しているかどうか）をリミットスイッチ１８０によって判定する（Ｓ１）。
【０１２４】
制御部２１は、支柱部１１７が本体部１１０に対して平行であると判定したとき、押ボタンスイッチ１７０がユーザによって押下されているかどうかを判定する（Ｓ２）。
【０１２５】
制御部２１は、押ボタンスイッチ１７０がユーザによって押下されていないと判定したとき、ユーザが把持部１１６を握っているかどうかをタッチセンサ１７１によって判定する（Ｓ３）。
【０１２６】
制御部２１は、ユーザが把持部１１６を握っていると判定したとき、倒立振子制御を行う第１のモードを実行する（Ｓ４）。
【０１２７】
一方、制御部２１は、支柱部１１７が本体部１１０に対して平行、すなわち本体部１１０の延長上に支柱部１１７が位置していないと判定したとき、ユーザが押ボタンスイッチ１７０を押したと判定したとき、又はユーザがタッチセンサ１７１から手を離したと判定したときのいずれかの場合、倒立振子制御を停止する第２のモードを実行する（Ｓ５）。
【０１２８】
なお、手押し車４００では、押ボタンスイッチ１７０及びタッチセンサ１７１が把持部１１６に設けられているが、これに限るものではない。実施の際は、押ボタンスイッチ１７０及びタッチセンサ１７１が支柱部１１７に設けられていてもよい。
【０１２９】
また、手押し車４００は、押ボタンスイッチ１７０、タッチセンサ１７１、及びリミットスイッチ１８０を全て備え、Ｓ１〜Ｓ３の判定を全て行っているが、これに限るものではない。実施の際は、押ボタンスイッチ１７０、タッチセンサ１７１、及びリミットスイッチ１８０の内の少なくとも１つを備え、Ｓ１〜Ｓ３の内のいずれか１つまたは２つの判定（例えばＳ２だけの判定）を行うだけでも良い。
【０１３０】
以下、本発明の第５実施形態である手押し車５００について説明する。
【０１３１】
図２３は、本発明の第５実施形態である手押し車５００の外観斜視図である。
【０１３２】
第５実施形態の手押し車５００が第１実施形態の手押し車１００と相違する点は、リミットスイッチ１８０を備えず、ポテンショメータ１９０を備える点である。その他の構成については、手押し車４００と同じであるため、説明を省略する。
【０１３３】
ポテンショメータ１９０は、ヒンジ部１１５に設けられている。ポテンショメータ１９０は、支柱部１１７の本体部１１０に対する回転角度を検出する。
【０１３４】
そして、手押し車５００では、制御部２１は上述のＳ１において、支柱部１１７が本体部１１０に対して平行であるかどうかをポテンショメータ１９０によって判定する。その他、制御部２１は、図２２に示す処理（Ｓ２〜Ｓ５）を実行する。
【０１３５】
なお、手押し車５００では、回転角度検知手段がポテンショメータ１９０で構成されているが、これに限るものではない。実施の際は、回転角度検知手段がエンコーダで構成されていてもよい。
【０１３６】
さらに、手押し車１００、２００、３００、４００、５００のそれぞれに関して、第２のモードにおいて制御部２１は、主輪１１１が自由回転しないよう主輪１１１の回転を拘束するような制御を行うことが好ましい。
【０１３７】
具体的には、機械的に主輪１１１の回転を停止するブレーキ機構を手押し車１００、２００、３００、４００、５００のそれぞれが備えておき、第２のモードにおいて制御部２１がブレーキ機構を動作させることなどが考えられる。
【０１３８】
これにより、ユーザが着座した時に手押し車１００、２００、３００、４００、５００のそれぞれが前後方向に意図せずに進むことがなくなり、ユーザはより安全に座ることができる。
【０１３９】
最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４０】
２０…傾斜角センサ
２１…制御部
２２…ＲＯＭ
２３…ＲＡＭ
２４…ジャイロセンサ
２５…駆動部
２６…ロータリエンコーダ
５１…着座板
５２…固定部
５７…固定部
１００…手押し車
１０１…手押し車
１１０…本体部
１１１…主輪
１１２…支持部
１１３…補助輪
１１５…ヒンジ部
１１６…把持部
１１７…支柱部
１５７Ａ…支柱部
１５７Ｂ…支柱部
１７０…押ボタンスイッチ
１７１…タッチセンサ
１８０…リミットスイッチ
１８１…板部
１８２…ボタン
１８３…筐体
１９０…ポテンショメータ
２００…手押し車
２１２…支持部
２１７…支柱部
２４０…嵌合部
２８０…リミットスイッチ
３００…手押し車
３１２…支持部
４００…手押し車
５００…手押し車
Ｇ…地面
【図１】
2015037453.tif 000003
【図２】
2015037453.tif 000004
【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】
2015037453.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015037453.tif 000012
【図１１】
2015037453.tif 000013
【図１２】
2015037453.tif 000014
【図１３】
2015037453.tif 000015
【図１４】
2015037453.tif 000016
【図１５】
2015037453.tif 000017
【図１６】
2015037453.tif 000018
【図１７】
2015037453.tif 000019
【図１８】
2015037453.tif 000020
【図１９】
2015037453.tif 000021
【図２０】
2015037453.tif 000022
【図２１】
2015037453.tif 000023
【図２２】
2015037453.tif 000024
【図２３】
2015037453.tif 000025
【国際調査報告】
2015037453.tif 000026
2015037453.tif 000027