(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータとそのモータにより回転駆動される駆動輪とを設けた車体を有する電動車椅子であって、
外部からの操作力で前記車体を駆動操作するための操作ハンドルと、
前記操作ハンドルに設けられ、介護者が前記操作ハンドルに伝達する操作力を検知する操作力検知手段と、
搭乗者の操作に応じて、前記モータの駆動力を制御するための制御信号を出力する車両操作部と、
前記操作力検知手段により検知された操作力に基づいて前記モータの駆動力を制御する補助走行モードと、前記車両操作部からの制御信号に基づいて前記モータの駆動力を制御する自走モードとを選択的に切り換えるためのモード切り換え手段と、
前記モード切り換え手段からの切換信号に従って、前記補助走行モードまたは前記自走モードで前記モータを制御する制御部とを備え、
前記制御部が前記自走モードで前記モータを制御して当該電動車椅子が走行中に、前記操作力検知手段により、所定の操作力定数を越える介護者の操作力が検知された場合、前記制御部は前記モータを制御して当該電動車椅子を減速することを特徴とする電動車椅子。
【請求項２】
前記操作力定数を越える介護者の操作力が検知された場合に、前記制御部は前記モータの駆動力を低減することにより当該電動車椅子を減速する請求項１記載の電動車椅子。
【請求項３】
前記操作力定数を越える介護者の操作力が検知された場合に、前記制御部は前記モータに発電制動力を発生させることにより当該電動車椅子を減速する請求項１記載の電動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、介護者等の外部の操作者によって駆動操作されるとともに、搭乗者の操作により自走可能に構成された電動車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電動車椅子が、例えば病院や老人ホーム等の介護施設において、歩行できないまたは歩行困難な患者や高齢者等の被介護者を支援する介護機器として用いられている。このような電動車椅子としては、電動補助型車椅子がある。この電動補助型車椅子は、介護者用ハンドルに加わる操作力を検出して、この操作力に基づく駆動力をモータによって発生させることにより、介護者の操作力を補助するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、病院や老人ホーム等の介護施設で用いられる電動車椅子は、被介護者のリハビリ状況や体力に応じて使い分けできるように、その駆動方法を変更できるものが好ましい。また、上記の電動補助型車椅子に対して、被介護者の自立を促すために被介護者（搭乗者）自身の操作によってその車椅子を駆動できるような機能を付加した場合に、搭乗者の意に反して危険な走行に陥ったとき、たとえば搭乗者の誤った操作で高速走行したとき、それを監視していた介護者が容易にその車椅子の減速や停止を行うことができるように配慮しておくことが好ましい。これによれば、被介護者による駆動走行の安全性を向上できるとともに、介護者の負担を軽減することができる。
【０００４】
本発明は、介護者（外部の操作者）の負担を軽減することができるとともに、被介護者（搭乗者）が快適かつ安全に走行することができる電動車椅子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動車椅子は、モータとそのモータにより回転駆動される駆動輪とを設けた車体を有する電動車椅子であって、
外部からの操作力で前記車体を駆動操作するための操作ハンドルと、
前記操作ハンドルに設けられ、介護者が前記操作ハンドルに伝達する操作力を検知する操作力検知手段と、
搭乗者の操作に応じて、前記モータの駆動力を制御するための制御信号を出力する車両操作部と、
前記操作力検知手段により検知された操作力に基づいて前記モータの駆動力を制御する補助走行モードと、前記車両操作部からの制御信号に基づいて前記モータの駆動力を制御する自走モードとを選択的に切り換えるためのモード切り換え手段と、
前記モード切り換え手段からの切換信号に従って、前記補助走行モードまたは前記自走モードで前記モータを制御する制御部とを備え、
前記制御部が前記自走モードで前記モータを制御して当該電動車椅子が走行中に、前記操作力検知手段により、所定の操作力定数を越える介護者の操作力が検知された場合、前記制御部は前記モータを制御して当該電動車椅子を減速する、というものである（請求項１）。
【０００６】
上記のように構成された電動車椅子では、制御部がモード切り換え手段からの切換信号に従って、操作力検知手段により検知された操作力に基づいてモータの駆動力を制御する補助走行モードと、車両操作部からの制御信号に基づいて上記モータの駆動力を制御する自走モードとを切り換えて、そのモータを制御している。それゆえ、補助走行モード中においては、制御部は、介護者による操作力に応じた駆動力をモータから適切に出力させることで、その操作者の負担を軽減することができる。また、自走モード中においては、制御部は、車両操作部からの制御信号に基づき搭乗者の操作に応じた走行を行わせて快適に走行させることができる。
また、介護者が操作ハンドルに操作力定数を越える操作力を付与すると、制御部はモータを制御して、自走モードで走行中の電動車椅子を減速することができる。
【０００７】
上記電動車椅子（請求項１）において、前記操作力定数を越える介護者の操作力が検知された場合に、前記制御部は前記モータの駆動力を低減することにより当該電動車椅子を減速するものであってもよい（請求項２）。
【０００８】
上記電動車椅子（請求項１）において、前記操作力定数を越える介護者の操作力が検知された場合に、前記制御部は前記モータに発電制動力を発生させることにより当該電動車椅子を減速するものであってもよい（請求項３）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電動車椅子の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
《第１の実施形態》
図１は本発明の一実施形態である電動車椅子の側面図であり、図２は図１に示した電動車椅子の背面図である。図１及び図２において、電動車椅子の車体１は、複数のパイプ部材からなるフレーム２と、モータ及び減速機構等を内蔵した左右一対の駆動部ユニット３とを備えている。一対の駆動輪４（図１は輪郭のみを略記）は各駆動部ユニット３に取り付けられ、一対のキャスタ５は車体１の前部に取り付けられている。左右のフレーム２間には、被介護者等の搭乗者用の座シート６（図１）及び背シート７が張設されている。アームレスト８が左右の各フレーム２の上部に取り付けられ、搭乗者を保護するための側板９（図１）が上記アームレスト８の下方でフレーム２に固定されている。また、一対のフットレスト１０が上記キャスター５の前方でフレーム２に固定されている。背シート７の背面側には、バッテリポケットＰ１及び制御部ポケットＰ２が設けられている。
【００１２】
車体１の後方最上部には、外部からの操作力、つまり介護者等の外部の操作者からの操作力を受容して、その操作力で車体１を駆動操作するための操作ハンドル１１が設けられている。この操作ハンドル１１には、左右の駆動部ユニット３に対応して設けられた一対の操作グリップ１２及びブレーキレバー１３が含まれている。
上記操作グリップ１２の内部には、操作力検知手段としての例えばポテンショメータが設けられており、電動車椅子を押し引きして駆動操作するために操作ハンドル１１に伝達された上記操作者の操作力を検知することができるようになっている。尚、ポテンショメータに代えて、ストレインゲージを含むブリッジ回路を用いてもよい。
上記ブレーキレバー１３は、ワイヤ１４を介して対応する駆動部ユニット３に連結されたものであり、上記操作者によるブレーキ操作に応じて、各駆動輪４を機械的に制動することができる。尚、このブレーキレバー１３に加えて、搭乗者によるブレーキ操作に応じて、各駆動輪４を機械的に制動するブレーキレバーをフレーム２に取り付けてもよい。
【００１３】
上記バッテリポケットＰ１及び制御部ポケットＰ２には、それぞれ脱着可能に構成されたバッテリ１５及び制御部１６が収納されている。バッテリ１５は、例えば家庭内の商用交流電源に接続されて充電可能なものである。制御部１６は、後に詳述するように、外部の操作者の駆動操作に応じて走行する補助走行モードと搭乗者の操作に応じて走行する自走モードとの２つのモードを選択的に実施する。制御部１６は、図示を省略したケーブルにより、左右の駆動部ユニット３、左右の操作グリップ１２、及びバッテリ１５に各々互いに接続されている。また、制御部１６は、車体１の一側方前部に設けられた搭乗者用の操作ボックス１７と、一方の操作グリップ１２の近傍に取り付けられた操作者用の操作ボックス１８（図２）とにケーブル（図示せず）を介して互いに接続されている。
【００１４】
上記操作ボックス１７には、図３（ａ）に示すように、車両操作部としてのジョイスティック１７ａと、制御部１６をオン状態またはオフ状態とする主電源スイッチ１７ｂとが設けられている。また、操作ボックス１７は、上記自走モード時に高速走行または低速走行のいずれかの速度を選択するための速度切換スイッチ１７ｃと、前記の高速走行時及び低速走行時にそれぞれ点灯して表示するための設定速度表示部としてのＬＥＤ １７ｄ及び１７ｅと、バッテリ１５の残量を段階的に表示するバッテリ残量表示部１７ｆとを備えている。
【００１５】
前記のジョイスティック１７ａは、上記自走モード時において、搭乗者の指示方向を制御部１６に指示するためのものであり、搭乗者の操作に応じて、駆動部ユニット３の各モータの駆動力を制御するための制御信号を制御部１６に出力する。詳細にいえば、ジョイスティック１７ａには、上記搭乗者の操作に応じた自走操作信号を検知する自走操作信号検知部１７１Ｘ及び１７１Ｙ（図４）が含まれており、当該ジョイスティック１７ａが操作されていない基準状態（例えば図１に示す操作ボックス１８の上面に対して垂直である状態）から倒されることにより、搭乗者の指示方向が指示される。ジョイスティック１７ａは、前記の自走操作信号検知部１７１Ｘ及び１７１Ｙにより、上記の指示方向のＸ及びＹ方向の成分（ベクトルの大きさ）と、倒された時の倒れ角度で指定されるＸ及びＹ方向での目標速度とをそれぞれＸ及びＹ方向の自走操作信号として検知して、制御信号に含めて制御部１６に出力する。
【００１６】
前記の操作ボックス１８には、図３（ｂ）に示すように、上記主電源スイッチ１７ｂと同一の機能をもつ主電源スイッチ１８ａと、前記の補助走行モードと自走モードとを切り換えるためのモード切り換え手段としての補助走行／自走切換スイッチ１８ｂと、補助走行モード時及び自走モード時にそれぞれ点灯して表示するためのモード表示部としてのＬＥＤ １８ｃ及び１８ｄと、上記バッテリ残量表示灯１７ｆと同一の機能をもつバッテリ残量表示灯１８ｅとが設けられている。
上記補助走行／自走切換スイッチ１８ｂは、外部の操作者によって補助走行モードまたは自走モードが選択されて、その選択されたモードを指示する切換信号を制御部１６に出力する。これにより、制御部１６は、補助走行モードが選択された場合に操作グリップ１２により検知された操作力に基づきモータの駆動力を制御して、操作者をアシストすることができるとともに、自走モードが選択された場合にジョイスティック１７ａからの制御信号に基づきモータの駆動力を制御して、搭乗者の操作に応じた走行を行うことができる。
【００１７】
ここで、図４を用いて、本実施形態の電動車椅子の電気回路の構成について、具体的に説明する。尚、以下の説明では、上記駆動部ユニット３、駆動輪４及び操作グリップ１２については、車体１の右側に設けられているものには符号にＲを付けて表記し、車体１の左側に設けられているものには符号にＬを付けて表記している。駆動部ユニット３Ｒ及び３Ｌ内のモータはそれぞれ、３１Ｒ及び３１Ｌ（３１で総称する。）とする。また、操作グリップ１２Ｒ及び１２Ｌ内の操作力検知手段は、それぞれ１２１Ｒ及び１２１Ｌとする。
図４に示すように、上記制御部１６内には、制御回路１６１、電源回路１６２、駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌが設けられており、相互に接続されている。電源回路１６２には、バッテリ１５から直流電圧が供給される。電源回路１６２は、供給された直流電圧に基づいて、制御回路１６１並びに駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌに所定の電源電圧を供給する。
【００１８】
駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌは、例えば半導体スイッチング素子のブリッジ回路を含んでおり、電源回路１６２から供給された直流電圧を、制御回路１６１から供給されたＰＷＭ信号に基づいてスイッチングし、直流電圧の平均値を変化させてモータ３１Ｒ及び３１Ｌを駆動する。また、電気制動時における駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌは、モータ３１Ｒ及び３１Ｌが回転している状態で直流電圧の供給を停止するとともに、例えばＰＷＭ信号のＨレベルの期間に各巻線端子を短絡し、Ｌレベルの期間に開放する。これにより、モータ３１Ｒ及び３１Ｌは、ＰＷＭ信号のデューティ比に応じた発電制動を行う状態となる。
【００１９】
制御回路１６１は、ＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ等を含むものであり、補助走行／自走切換スイッチ１８ｂからの切換信号に従って、補助走行モードまたは自走モードでモータ３１を制御する。尚、上記メモリには、ＣＰＵで補助走行モードまたは自走モードを実行するのに必要なプログラムが格納されている。
具体的にいえば、補助走行モードが指示されている場合、制御回路１６１は、操作力検知手段１２１Ｒ及び１２１Ｌから入力される操作力に相当する操作力信号をディジタル値に変換した後、所定の処理を施す。操作力検知手段１２１Ｒ及び１２１Ｌは、介護者が付与した押し引きの操作力をそれぞれ独立に検知して、操作力信号を発生させる。操作力検知手段１２１Ｒ及び１２１Ｌはそれぞれ、操作グリップ１２Ｒ及び１２Ｌが操作されていない中立位置を基点としてそこから前方又は後方に操作グリップ１２Ｒ及び１２Ｌが操作されたとき、その操作力に従って出力値を変化させる。例えば、操作力が付与されていない状態の中立位置では、操作力信号は所定の値（通常、０でない値）である。前進方向への操作力が操作グリップ１２Ｒ及び１２Ｌに付与されたときは、その操作力に応じて操作力信号の電圧値が上記所定の値から増加する。後退方向への操作力が操作グリップ１２Ｒ及び１２Ｌに付与されたときは、その操作力に応じて操作力信号の電圧値は上記所定の値から減少する。
【００２０】
制御回路１６１は、上記のように変化する操作力信号から上記所定の値を減算して得られる操作力検知信号に基づいて、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動又は制動を行う。
尚、操作グリップ１２Ｒ及び１２Ｌに付与された操作力は、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの発生する駆動力とは別に、それ自体が、それぞれ車体１を介して左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌに伝達され、人力による駆動力となる。
【００２１】
また、自走モードが指示されている場合、制御回路１６１は、自走操作信号検知部１７１Ｘ及び１７１ＹからのＸ及びＹ方向の自走操作信号に基づいて、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動又は制動を行い、ジョイスティック１７ａにより指示された指示方向に電動車椅子を走行させる。さらに、自走モードでは、制御回路１６１は、上記指示方向に走行させた後、電動車椅子が上記速度切換スイッチ１７ｃで選択指示された高速走行または低速走行のいずれかの速度で走行するように、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動力を決定する。尚、これらの高速走行及び低速走行の速度は、当該制御回路１６１に含まれたメモリに記憶されている。
また、本実施形態の電動車椅子では、自走モードでモータ３１を制御しているときに、操作力検知手段１２１Ｒ及び１２１Ｌにより検知された操作力が所定のしきい値（操作力定数）を越えた場合、制御回路１６１はモータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動力を低減する。
【００２２】
上記モータ３１Ｒ及び３１Ｌの各々は、３相ブラシレスモータであり、ステータ側に３個のホール素子Ｈが内蔵されている（図４）。ホール素子Ｈは、ロータの回転に応じてパルスを出力する。このパルスは、対応する駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌを介して、制御回路１６１に送られる。制御回路１６１は単位時間あたりのパルス数をカウントすることにより、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの回転速度、すなわち、電動車椅子の速度を検知する。また、制御回路１６１は、３個のホール素子Ｈと共に回転方向検出手段を構成しており、ホール素子Ｈから出力されるパルスの位相に基づいて、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの回転方向、すなわち、対応する左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌの回転方向を検知する。
尚、ホール素子Ｈの出力によらず、モータ３１Ｒ,３１Ｌ又は駆動輪４に付帯してタコジェネレータ等の速度センサを設けてもよい。この場合は、タコジェネレータの出力電圧により速度が、出力電圧の極性により回転方向が、それぞれ検出される。
【００２３】
次に、制御回路１６１のＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという。）によって実行される動作について、図５〜図１０を用いて具体的に説明する。
本実施形態の電動車椅子では、図５のステップＳ１に示すように、まずＣＰＵは、補助走行／自走切換スイッチ１８ｂからの切換信号が補助走行モードを指示しているかどうかについて判別する。補助走行モードが指示されていることを判別した場合、ＣＰＵはステップＳ２の補助走行モードを実行する。また、補助走行モードが指示されていない場合、ＣＰＵはステップＳ３の自走モードを実行する。
【００２４】
上記ステップＳ２における補助走行モードについて、図６のサブルーチンを参照して詳細に説明する。
図６のステップＳ４において、ＣＰＵは、付与された操作力に対応して操作力検知手段１２１Ｒ及び１２１Ｌより出力される操作力信号の値から、操作力が付与されていないときの操作力信号の値を減算する処理（入力値変換）を行う。これにより、操作力検知手段１２１Ｒに対する操作力に対応する操作力検知信号ＦｉｎＲと、操作力検知手段１２１Ｌに対する操作力に対応する操作力検知信号ＦｉｎＬとが得られる。図７は、このときの「操作力」対「操作力検知信号」の関係を示すグラフである。操作力が付与されていないとき操作力検知信号は０であり、前進方向（押し方向）の操作力が付与されたときは一定勾配で増加する正の値となり、後退方向（引き方向）の操作力が付与されたときは、上記一定勾配で負の方向に増加する値となる。従って、前進又は後退の識別は操作力検知信号の正負をもって、また、操作力の大きさは操作力検知信号の絶対値によって検知することができる。尚、図７において、操作力の「＋Ｆｓ」及び「−Ｆｓ」は、所定の設定値である。
【００２５】
次に、ＣＰＵは、ステップＳ５において、操作力変動量を算出する。操作力変動量を算出するには、まず、ステップの実行回数をｔとして、ステップＳ４で得られる操作力検知信号の現在値ＦｉｎＲ（ｔ）と前回値ＦｉｎＲ（ｔ−１）との差ｄＦｉｎＲ（ｔ）、及び、現在値ＦｉｎＬ（ｔ）と前回値ＦｉｎＬ（ｔ−１）との差ｄＦｉｎＬ（ｔ）求める。すなわち、
ｄＦｉｎＲ（ｔ）＝ＦｉｎＲ（ｔ）−ＦｉｎＲ（ｔ−１）    ...(1)
ｄＦｉｎＬ（ｔ）＝ＦｉｎＬ（ｔ）−ＦｉｎＬ（ｔ−１）    ...(2)
とする。これを基に、操作力変動量ｄＦｉｎＲＴ及びｄＦｉｎＬＴを以下の演算により求める。
ｄＦｉｎＲＴ＝｛ｄＦｉｎＲ（ｔ）＋ｄＦｉｎＲＴ（ｔ−１）｝／２  ...(3)
ｄＦｉｎＬＴ＝｛ｄＦｉｎＬ（ｔ）＋ｄＦｉｎＬＴ（ｔ−１）｝／２  ...(4)
【００２６】
次に、ＣＰＵはステップＳ６において、モータ３１への要求動作（以下ｍｓｔという。）を設定する。具体的には、ＣＰＵは、操作力検知信号ＦｉｎＲ及びＦｉｎＬに基づいて操作力方向の判断を行い、ホール素子Ｈの出力に基づいて駆動輪４の回転方向の判断を行う。その後、ＣＰＵは、前述の判断結果に基づき操作力方向と駆動輪４の回転方向とが同じであるか否かの判断を行う。この判断結果がイエスである場合、ＣＰＵはｍｓｔを「アシスト」に設定し、ノーの場合にはｍｓｔを「ブレーキ」に設定する。このステップＳ３でのｍｓｔの設定処理は、操作力検知手段１２１Ｒ，１２１Ｌ及びこれに対応する駆動輪４Ｒ，４Ｌに関して左右それぞれに実行されて、左右両輪に関して、それぞれｍｓｔが設定される。
【００２７】
次に、ステップＳ７においてＣＰＵは、操作力検知信号ＦｉｎＲ又はＦｉｎＬの各絶対値が、前述の所定値Ｆｓより大きいか否かを判断する。この判断結果がイエスすなわち所定値を超える操作力が付与されている場合、ＣＰＵはステップＳ９の駆動モードにジャンプする。一方、ノーの場合、ＣＰＵはステップＳ８において、操作力変動量ｄＦｉｎＲＴ又はｄＦｉｎＬＴの各絶対値が所定値Ｆｓｄ（＜＜Ｆｓ）より大きいか否かを判断する。当該ステップＳ８は、補助走行モードで走行している電動車椅子において、その操作者が手を離したかどうかについて判断するために設けられている。この判断結果がイエスの場合、操作者による駆動操作が継続して行われていると判断し、ＣＰＵはステップＳ９において駆動モードを実行して、上記操作者に対するアシストを引き続き行う。また、ノーの場合は、補助走行モードを実行中に、操作者が手を離したと判断して、ＣＰＵは制動モード（ステップＳ１３）を実行する。制動モードの実行により、発電制動力ｂｒｋは最大値に設定される。従って、補助走行モードで走行しているときに、操作者が操作グリップ１２Ｒ及び１２Ｌから手を離すと、電動車椅子は最大の発電制動力を発生して、停止する。
【００２８】
続いて、ＣＰＵは、左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌに関してステップＳ９の駆動モードを実行して、当該制御回路１６１から左右の駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌにそれぞれ供給される駆動力指令信号ＦｏｕｔＲ及びＦｏｕｔＬ（モータ３１Ｒ及び３１Ｌがそれぞれ発生する駆動力に相当）を算出する。
詳細にいえば、この駆動モードでは、ＣＰＵは、まず前回出力した駆動力指令信号ＦｏｕｔＲまたはＦｏｕｔＬが０であるかどうかについて判別する。前回出力した駆動力指令信号ＦｏｕｔＲ及びＦｏｕｔＬのいずれかが０であれば、ＣＰＵは０である方の上記操作力検知信号ＦｉｎＲ及びＦｉｎＬの符号（正負）を参照して、その対応するモータ３１Ｒ又は３１Ｌを正転させるのか、逆転させるのかを決定する。尚、駆動モードに入った初期の時点では、双方のモータ３１Ｒ及び３１Ｌについて、正転・逆転の決定が行われる。
【００２９】
また、前回出力した駆動力指令信号ＦｏｕｔＲまたはＦｏｕｔＬの値が０でなければ、ＣＰＵは、左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌに関して駆動力変化量ｄＦａの算出を行う。駆動力変化量ｄＦａとは、モータ３１が発生する駆動力の基になる駆動力信号Ｆａの変化量である。駆動力信号Ｆａは、図６のフローチャートの実行回数をｔとして、
Ｆａ（ｔ）＝Ｆａ（ｔ−１）＋ｄＦａ    ...(5)
と表される。すなわち、駆動力信号Ｆａは、駆動力変化量ｄＦａの累積値として表される。従って、駆動力信号Ｆａは駆動力変化量ｄＦａが正のとき増加し、負のとき減少する。また、モータ３１の駆動方向は、駆動力信号Ｆａが正のとき正転方向であり、負のとき逆転方向である。
【００３０】
上記駆動力変化量ｄＦａは、例えば、駆動力変化量の比例成分ｄＦａｐに所定の係数Ｋを乗じて求められる。すなわち、
ｄＦａ＝ｋ・ｄＦａｐ    ...(6)
である。駆動力変化量の比例成分ｄＦａｐは、例えば図８に示す関数に従って算出される。この関数は、以下のように表される。
Ｆｉｎ＞Ｆｓのとき、
ｄＦａｐ＝ＫＤＦＡＰ＿Ｈ・（Ｆｉｎ−Ｆｓ）    ...(7)
Ｆｓ−Ｆｈ≦Ｆｉｎ≦Ｆｓのとき、
ｄＦａｐ＝０    ...(8)
Ｆｉｎ＜Ｆｓ−Ｆｈのとき、
ｄＦａｐ＝ＫＤＦＡＰ＿Ｌ・（Ｆｉｎ−（Ｆｓ−Ｆｈ））    ...(9)
但し、Ｆｓ及びＦｈは所定の設定値、ＫＤＦＡＰ＿Ｈ及びＫＤＦＡＰ＿Ｌは所定の定数である。
【００３１】
続いて、ＣＰＵは、図６のフローチャートの実行回数を考慮した前記の駆動力信号Ｆａ（ｔ）に対して、直進性を高めるための既知の補整方法である左右協調補整を施して、駆動力信号Ｆａ＿ｒ（ｔ）及びＦａ＿ｌ（ｔ）を算出する。そして、ＣＰＵは、算出した駆動力信号Ｆａ＿ｒ（ｔ）及びＦａ＿ｌ（ｔ）をＰＷＭ信号に変換し、駆動力指令信号ＦｏｕｔＲ及びＦｏｕｔＬとして算出する。
【００３２】
図６に戻り、ステップＳ１０においてＣＰＵは、左右のモータ３１Ｒ及び３１Ｌによる発電制動力ｂｒｋＲ及びｂｒｋＬについて、ｂｒｋＲ＞０、又は、ｂｒｋＬ＞０であるか否かを判断する。判断結果がイエスすなわち既に発電制動力ｂｒｋが発生している場合、ＣＰＵはステップＳ１１に進み、判断結果がノーの場合はステップＳ１２に進む。尚、初めは発電制動力ｂｒｋが発生していないので、ＣＰＵはステップＳ１１に進む。ステップＳ１１においてＣＰＵは、左右のｍｓｔが共に「ブレーキ」となっているか否かを判断し、判断結果がイエスであればステップＳ９を実行する。一方、判断結果がノーとなるのは、左右のｍｓｔが共に「アシスト」の場合、及び、左右のｍｓｔのうち一方が「アシスト」であり、他方が「ブレーキ」である場合である。前者の場合は当然に、ステップＳ１２の坂道ブレーキモードを実行する必要はなく、ＣＰＵはステップＳ１４を実行する。また、後者の場合は、電動車椅子がその場で旋回されようとしている。このような場合に「ブレーキ」側で発電制動力ｂｒｋを発生させると、急な旋回を促すことになり却って危険である。そこで、このような場合には、ステップＳ１２の坂道ブレーキモードを実行せず、ＣＰＵはステップＳ１４を実行する。
【００３３】
上記ステップＳ１２における坂道ブレーキモードは、補助走行モードにおいて、電動車椅子が操作者によって下り坂を前進させられながら降りる場合や上り坂を後退させられながら降りる場合に左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌに関して実行されるモードである。この坂道ブレーキモードを実行することにより、補助走行モードで前記のような坂道を走行するときに、モータ３１に発電制動力を発生して必要以上に大きな操作力を加えることなく電動車椅子の速度を抑制することができ、電動車椅子の挙動を安定させて、操作性を向上することができる。
具体的には、ＣＰＵは、上記ｍｓｔと操作力検知信号ＦｉｎＲ及びＦｉｎＬとに基づいて、駆動輪４の回転方向と操作力に対応する回転方向とが互いに一致するかどうかについて判断して、それらの回転方向が一致していないと判断した場合に発電制動力ｂｒｋＲ及びｂｒｋＬを発生するためのブレーキ力信号（ＰＷＭ信号）を算出する。
【００３４】
続いて、ステップＳ１４において、ＣＰＵは、左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌ毎に、発電制動力ｂｒｋが０であるかどうかに基づき、モータ動作信号の決定を行う。詳細には、発電制動力ｂｒｋが０であれば、ＣＰＵはモータ動作信号を「アシスト」に設定する。また、発電制動力ｂｒｋが０でなければ、ＣＰＵはモータ動作信号を「ブレーキ」に設定する。
【００３５】
次に、ＣＰＵは、ステップＳ１５において、上記のモータ動作信号に応じて、ＰＷＭ信号を駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌに出力する。モータ動作信号が「アシスト」であれば、前記のステップＳ９の駆動モードにおいて算出された駆動力指令信号ＦｏｕｔＲ及びＦｏｕｔＬ（ＰＷＭ信号）が出力される。これにより、駆動回路１６３Ｒ及び１６３ＬはＰＷＭ信号に応じてモータ３１Ｒ及び３１Ｌを駆動する。また、モータ動作信号が「ブレーキ」であれば、前記のステップＳ１２の坂道ブレーキモードにおいて算出されたブレーキ力信号のＰＷＭ信号が出力される。これにより、駆動回路１６３Ｒ及び１６３ＬはＰＷＭ信号に応じてモータ３Ｒ及び３Ｌを制動する。以上のステップＳ４〜Ｓ１５がＣＰＵにより実行されて、電動車椅子は補助走行モードで走行される。
【００３６】
次に、上記ステップＳ３（図５）における自走モードについて、図９のサブルーチンを参照して詳細に説明する。
図９のステップＳ１６において、ＣＰＵは、自走操作信号検知部１７１Ｘ及び１７１Ｙからの自走操作信号に基づいて、Ｘ及びＹ方向での目標速度を設定する。続いて、ＣＰＵは、ステップＳ１７において、前記のステップで設定されたＸ及びＹ方向での目標速度が０かどうかについて判別し、さらに発電制動力ｂｒｋを発生するようブレーキ力信号を出力していたかどうかについて判別する。つまり、このステップＳ１７は、搭乗者がジョイスティック１７ａによって所望の自走走行を指示しているかどうかについて判断するための処理動作であり、ＣＰＵはＸ及びＹ方向での目標速度が０である場合、またはブレーキ力信号を出力していた場合にステップＳ２１の停止モードを実行して、電動車椅子を停止させる。
【００３７】
また、上記ステップＳ１７の判別結果がノーである場合、ＣＰＵは、ステップＳ１８において、前記の自走操作信号から得られるジョイスティック１７ａの指示方向と現在の電動車椅子の進行方向とが車体１の前後方向で互いに異なる方向であるかどうかについて判別する。そして、前記の指示方向が進行方向と異なる方向であることを判別すると、ＣＰＵはステップＳ１９の進行方向切換モードを実行する。この進行方向切換モードを行うことにより、例えば車体１の前方側に走行（前進）していた電動車椅子が、ジョイスティック１７ａでの操作に応動して、車体１の後方側に走行（後進）する。また、前記の指示方向と進行方向とが同一の方向であることを判別すると、ＣＰＵはステップＳ２０の走行モードを実行する。
【００３８】
ここで、上記ステップＳ２０における走行モードについて、図１０のサブルーチンを参照して詳細に説明する。
図１０のステップＳ２２において、ＣＰＵは、自走操作信号検知部１７１Ｘ及び１７１Ｙからの自走操作信号に基づいて、左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌの回転方向を決定する。続いて、ＣＰＵは、ステップＳ２３及びＳ２４の処理動作を行って、自走モードで走行している時に、外部の操作者からの操作力が操作グリップ１２に付与されたかどうかについて判別する。
【００３９】
具体的にいえば、ＣＰＵは、ステップＳ２３において、操作グリップ１２Ｒの操作力検知手段１２１Ｒにより検知された操作力検知信号ＦｉｎＲの作用方向（右操作力方向）と現在の電動車椅子の進行方向とが互いに異なる方向であるかどうかについて判別し、さらに前記の操作力検知信号ＦｉｎＲの絶対値が操作力定数より大きい値であるかどうかについて判別する。そして、ＣＰＵは、右操作力方向が進行方向と異なる方向であることを検知し、かつ右操作力の絶対値が操作力定数より大きい値であることを検知した場合にのみ、後述のステップＳ２７に進む。また、上記以外の場合では、ＣＰＵは、自走モードで走行中の電動車椅子に対して、右側に押し引きしようとする右操作力が外部の操作者から操作グリップ１２Ｒに付与されていないと判断して、ステップＳ２４に進む。
【００４０】
次に、ＣＰＵは、ステップＳ２４において、操作グリップ１２Ｌの操作力検知手段１２１Ｌにより検知された操作力検知信号ＦｉｎＬの作用方向（左操作力方向）と現在の電動車椅子の進行方向とが互いに異なる方向であるかどうかについて判別し、さらに前記の操作力検知信号ＦｉｎＬの絶対値が操作力定数より大きい値であるかどうかについて判別する。そして、ＣＰＵは、左操作力方向が進行方向と異なる方向であることを検知し、かつ左操作力の絶対値が操作力定数より大きい値であることを検知した場合にのみ、ステップＳ２７に進む。また、上記以外の場合では、ＣＰＵは、自走モードで走行中の電動車椅子に対して、左側に押し引きしようとする左操作力が外部の操作者から操作グリップ１２Ｌに付与されていないと判断して、ステップＳ２５に進む。つまり、ステップＳ２３及びＳ２４での判別結果が共にノーである場合、ＣＰＵは、外部の操作者からの操作力が操作ハンドル１１に付与されていないと判断して、自走モードでの走行を継続する。
尚、上記ステップＳ２３及びＳ２４で用いられる操作力定数は、前記の補助走行モードでのステップＳ８（図６）に示した所定値Ｆｓｄと同一の値を用いてもよいし、異なる値を用いてもよい。
【００４１】
続いて、ステップＳ２５において、ＣＰＵは、左右の駆動輪４Ｒ及び４Ｌに関して、前記の自走操作信号に基づき駆動力指令信号またはブレーキ力信号のいずれかのＰＷＭ信号を算出する。その後、ステップＳ２６において、ＣＰＵは上記ステップＳ２５で算出したＰＷＭ信号を対応する駆動回路１６３Ｒ及び１６３Ｌに出力する。これにより、電動車椅子がジョイスティック１７ａで指示された指示方向及び目標速度で走行するように、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動力または発電制動力が駆動輪４Ｒ及び４Ｌにそれぞれ供給される。
【００４２】
また、上記ステップＳ２７において、ＣＰＵは、発電制動力が０であるかどうかに基づいて、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動状態がブレーキ状態かどうかについて判別する。モータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動状態がブレーキ状態であると判別した場合は、ＣＰＵは、モータ３１Ｒ及び３１Ｌがジョイスティック１７ａの操作に応じて発電制動力を発生していると判断して、前記のステップＳ２５に進む。
また、モータ３１Ｒ及び３１Ｌの駆動状態がブレーキ状態でなければ、ステップＳ２８において、ＣＰＵは、外部の操作者からの操作力が操作ハンドル１１に付与されたと判断して、前回出力した駆動力指令信号から所定の減少定数を差し引いた値を駆動力指令信号として算出する。その後、ＣＰＵが減少定数を差し引いた駆動力指令信号を用いて上記ステップＳ２６の処理動作を行うので、モータ３１の駆動力は低減される。
【００４３】
上記のように、本実施形態の電動車椅子では、制御部１６が補助走行／自走切換スイッチ（モード切り換え手段）１８ｂからの切換信号に従って、操作力検知手段１２１Ｒ、１２１Ｌにより検知された操作力に基づいてモータ３１の駆動力を制御する補助走行モードと、ジョイスティック（車両操作部）１７ａからの制御信号に基づいて上記モータ３１の駆動力を制御する自走モードとを切り換えて、そのモータ３１を制御している。それゆえ、本実施形態の電動車椅子では、補助走行モード中においては、制御部１６は、介護者等の外部の操作者による操作力に応じた駆動力をモータ３１から適切に出力させることで、その操作者の負担を軽減することができる。また、自走モード中においては、制御部１６は、ジョイスティック１７ａからの制御信号に基づき搭乗者の操作に応じた走行を行わせて快適に走行させる。さらに、たとえ搭乗者の意に反して危険な走行に陥ったときでも、外部の操作者が補助走行／自走切換スイッチ１８ｂを操作して補助走行モードに切り換えることにより、前記の危険な走行の停止や安全走行への移行を容易に行うことができる。
【００４４】
また、本実施形態の電動車椅子では、制御部１６が上記自走モードでモータ３１を制御しているときに、操作力検知手段１２１Ｒ、１２１Ｌにより検知された操作力が操作力定数（所定のしきい値）を越えた場合、制御部１６はモータ３１の駆動力を低減するので、自走モードで走行している電動車椅子に対して、外部の操作者が所定のしきい値よりも大きい操作力で操作ハンドル１１を握ることにより、走行中の電動車椅子を減速することができ、安全な走行を行わせることができる。
【００４５】
《第２の実施形態》
図１１は、本発明の第２の実施形態の電動車椅子における、自走モードでの制御回路の動作を示すフローチャートである。この実施形態と第１の実施形態との相違点は、本実施形態では自走モード中に操作力検知手段１２１Ｒ、１２１Ｌにより検知された操作力が所定のしきい値を越えた場合に、制御部１６がモータ３１に発電制動力を発生させることである。
図１１に示すように、本実施形態の電動車椅子では、上記ステップＳ２３またはＳ２４において、ＣＰＵは外部の操作者が前記の右操作力または左操作力を自走モードで走行中の電動車椅子に対して付与したことをそれぞれ検知したとき、ＣＰＵはモータ３１に発電制動力を発生させるよう制御する。具体的には、ステップＳ２９において、ＣＰＵは、ブレーキ力に所定の増加定数を加えて、新たなブレーキ力とする。続いて、ステップＳ３０において、ＣＰＵは、所定の増加定数を加えたブレーキ力をブレーキ力信号（ＰＷＭ信号）に変換して、対応する駆動回路１６３Ｒまたは１６３Ｌに出力する。
【００４６】
以上のように、本実施形態の電動車椅子では、当該電動車椅子が自走モードで制御されているときに、操作力検知手段１２１Ｒ、１２１Ｌにより検知された操作力が所定のしきい値を越えた場合、制御部１６はモータ３１に発電制動力を発生させている。これにより、自走モードで走行している電動車椅子に対して、外部の操作者が上記しきい値よりも大きい操作力で操作ハンドル１１を握ることにより、走行中の電動車椅子を減速することができ、安全な走行を行わせることができる。
【００４７】
《その他の実施形態》
図１２は参考例としてのその他の実施形態の電動車椅子における、制御回路の動作を示すフローチャートであり、図１３は図１２に示した自走モードに含まれる、走行モードでの制御回路の動作を示すフローチャートである。この実施形態と第１の実施形態との相違点は、押しボタン型の補助走行／自走切換スイッチ１８ｂを設け、さらに本実施形態では自走モード中に操作力検知手段１２１Ｒ、１２１Ｌにより検知された操作力が所定のしきい値を越えた場合に、制御部１６が自走モードから補助走行モードに切り換えることである。
【００４８】
図１２に示すように、本実施形態の電動車椅子では、主電源スイッチ１７ｂ、１８ａ（図４）がオンされると、ＣＰＵはまず上記ステップＳ２３及びＳ２４を順次行い、外部の操作者が操作ハンドル１１に操作力を付与したかどうかについて判断する。操作者が操作ハンドル１１に操作力を付与したと判断した場合、ＣＰＵは補助走行モードが指示されたと判断して、図６に示した補助走行モードのステップＳ４〜Ｓ１５の処理動作が実行される。また、操作者が操作ハンドル１１に操作力を付与していないと判断した場合、ステップＳ１において、ＣＰＵは上記押しボタン型の補助走行／自走切換スイッチ１８ｂから切換信号を入力したかどうかについて判別する。
【００４９】
上記切換信号を入力した場合は、ＣＰＵは操作者によって自走モードから補助走行モードに変更されたと判断して前記の補助走行モードを実行する。また、上記切換信号を入力しない場合は、ＣＰＵは自走モードが指示されたと判断して図９に示した自走モードを実行する。但し、本実施形態の電動車椅子では、上記のように、ステップＳ２３及びＳ２４が最初に実行されるので、図９のステップＳ２０における走行モードに代えて、前記のステップＳ２２、Ｓ２５、及びＳ２６を順次行う走行モードが実行される（図１３参照）。
【００５０】
以上のように、本実施形態の電動車椅子では、操作力検知手段１２１Ｒ、１２１Ｌにより検知された操作力が所定のしきい値を越えた場合、制御部１６は上記押しボタン型の補助走行／自走切換スイッチ１８ｂからの切換信号に関係なく補助走行モードを選択する。従って、電動車椅子がたとえ自走モードで走行している場合でも、自走モードから補助走行モードに直ちに切り換えて、操作者が電動車椅子を駆動操作するのを可能として、安全な走行を行わせることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の電動車椅子によれば、モード切り換え手段によって補助走行モードが指示されている場合、制御部は、介護者による操作力に応じた駆動力をモータから適切に出力させることで、その操作者の負担を軽減することができる。また、モード切り換え手段によって自走モードが指示されている場合、制御部は、車両操作部からの制御信号に基づき搭乗者の操作に応じた走行を行わせて快適に走行させることができる。
【００５２】
また、自走モードで走行しているときに、操作力定数を越える介護者の操作力が操作力検知手段により検知された場合、制御部がモータを制御して走行中の電動車椅子を減速するので、安全な走行を行わせることができる。
【００５３】
なお、請求項２の電動車椅子によれば、制御部がモータの駆動力を低減することにより電動車椅子を減速することができ、安全な走行を行わせることができる。
【００５４】
また、請求項３の電動車椅子によれば、制御部がモータに発電制動力を発生させることにより電動車椅子を減速することができ、安全な走行を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態である電動車椅子の側面図である。
【図２】  図１に示した電動車椅子の背面図である。
【図３】  （ａ）は図２に示した操作者用の操作ボックスの具体例を示す平面図であり、（ｂ）は図２に示した搭乗者用の操作ボックスの具体例を示す平面図である。
【図４】  図１に示した電動車椅子の電気回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】  図４に示した制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図６】  図５に示した補助走行モードでの制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図７】  上記制御回路における、操作力と操作力検知信号の関係を示すグラフである。
【図８】  上記制御回路における、操作力検知信号Ｆｉｎと駆動力変化量ｄＦａｐとの関係を示すグラフである。
【図９】  図５に示した自走モードでの制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１０】  図９に示した走行モードでの制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１１】  本発明の第２の実施形態の電動車椅子における、自走モードでの制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１２】  参考例としてのその他の実施形態の電動車椅子における、制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１３】  図１２に示した自走モードに含まれる、走行モードでの制御回路の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  車体
４  駆動輪
１２  操作ハンドル
１２１Ｒ、１２１Ｌ  操作力検知手段
１６    制御部
１７ａ  ジョイスティック（車両操作部）
１８ｂ  補助走行／自走切換スイッチ（モード切り換え手段）
【図１】
0004636662.tif 000002
【図２】
0004636662.tif 000003
【図３】
0004636662.tif 000004
【図４】
0004636662.tif 000005
【図５】
0004636662.tif 000006
【図６】
0004636662.tif 000007
【図７】
0004636662.tif 000008
【図８】
0004636662.tif 000009
【図９】
0004636662.tif 000010
【図１０】
0004636662.tif 000011
【図１１】
0004636662.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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