(57)【要約】【課題】利用者が負荷を感じることなく利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合に制動力が働く手押し車を提供する。【解決手段】速度を検出する速度検出センサ７と、速度検出センサ７より出力される速度を閾値と比較し、車輪６ａ，６ｂの回転に対する制御を決定する制御部１０と、制御部１０が決定した制御に基づき、車輪６ａ，６ｂの回転を制御するモータ制御部２０とを備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部より出力される前記速度を閾値と比較し、車輪の回転に対する制御を決定する制御部と、
前記制御部が決定した制御に基づき、前記車輪の回転を制御する回転制御部と
を備える手押し車。
【請求項２】
前記制御部は、前記速度が前記閾値より大きい場合に、前記速度に基づいて回転トルクを演算し、前記回転トルクをモータに発生させることを特徴とする請求項１記載の手押し車。
【請求項３】
前記速度検出部は、手押し車の移動速度を検出することを特徴とする請求項２記載の手押し車。
【請求項４】
前記速度検出部は、手押し車の旋回角速度を検出することを特徴とする請求項２記載の手押し車。
【請求項５】
前記速度検出部は、前記車輪の回転角速度を検出することを特徴とする請求項２記載の手押し車。
【請求項６】
前記制御部は、前記旋回角速度に基づいて、左右一対の前記車輪に、互いに異なる向きの前記回転トルクを発生させることを特徴とする請求項４記載の手押し車。
【請求項７】
前記速度検出部は、手押し車の移動速度を検出し、
前記制御部は、前記移動速度が前記閾値未満でない場合に、前記車輪の回転を停止させることを特徴とする請求項１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、高齢者などの歩行を支援する歩行車、荷物の運搬などに使用する台車、乳幼児などの運搬に使用するベビーカーなど、利用者が掴まりながら歩行する手押し車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
利用者が掴まりながら歩行する手押し車には、高齢者などの歩行を支援する歩行車がある。従来の歩行車では、歩行しながら体重を預けた際に移動速度が増加してしまい、足が追いつかずに利用者が転倒してしまうことがあった。また、歩行車を手摺り代わりにして椅子やベッドから立ち上がろうとした際に歩行車が移動し、利用者が転倒してしまうことがあった。
上記のような課題に対し、利用者の転倒を防ぐ機能が搭載された歩行車が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された歩行車は、モータを車輪に取り付け、車輪の回転に抗する発電制動力をモータに発生させることで、歩行車の移動速度を抑えるものである。また、車輪の回転に抗する発電制動力は、車輪の回転速度が上昇するにつれて、モータでの発電量が増加し、大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９０４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の従来技術では、歩行車の移動速度に基づいて制動力が働くものの、移動速度が低速の場合でも制動力が発生するため、利用者には常に負荷がかかり、負担となっていた。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、利用者が負荷を受けずに利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合に制動力が働く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】
【０００７】
この発明に係る手押し車は、速度を検出する速度検出部と、速度検出部より出力される速度を閾値と比較し、車輪の回転に対する制御を決定する制御部と、制御部が決定した制御に基づき、車輪の回転を制御する回転制御部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、利用者が負荷を受けずに利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合に制動力が働く手押し車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る歩行車の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る歩行車の説明図（側面図）である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る歩行車の説明図（上面図）である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る歩行車の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る歩行車の動作を説明するフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係る歩行車の動作を説明するフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態３に係る歩行車の説明図（斜視図）である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る歩行車の動作を説明するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態４に係る歩行車の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る歩行車の別の構成例の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る歩行車１の構成を示す図である。以下、手押し車として歩行車を用いて説明するが、本発明は歩行車に限定されるものではなく、荷物の運搬などに使用する台車、乳幼児などの運搬に使用するベビーカーなどでもよい。
図２および図３は、この発明の実施の形態１に係る歩行車１の説明図である。
歩行車１は、ハンドル２、フレーム３、シート４、前輪（車輪）５ａ，５ｂ、後輪（車輪）６ａ，６ｂ、速度検出センサ７（不図示）およびモータ８ａ（不図示），モータ８ｂなどを備える。図１において、モータ８ａ（不図示）は、歩行車１の進行方向に対して右側の後輪６ａに取り付けられる。
以下、歩行車１の進行方向を「前後方向」とし、図３に示すように、歩行車１が旋回する方向を「旋回方向」とする。また、「旋回方向」のうち、進行方向に対し左への旋回を「左回り方向」、進行方向に対し右への旋回を「右回り方向」とする。
【００１１】
速度検出センサ７（速度検出部）は、歩行車１の前後方向の移動速度を検出し、制御部１０に出力する。速度検出センサ７は、ハンドル２、フレーム３など歩行車の速度を検出できる部位に取り付けられるが、後述する制御部１０またはモータ制御部２０と一体に構成されてもよい。また、速度検出センサ７には、加速度センサ、超音波センサ、レーザセンサなどが用いられる。なお、速度を直接検出する構成でなくても、演算により速度が算出される構成であれば用いることができる。
【００１２】
モータ８ａ，８ｂは、後輪６ａ，６ｂに取り付けられる。また、モータ制御部２０（回転制御部）により制御され、後輪６ａ，６ｂに伝達する回転トルクを発生する。
【００１３】
図４は、この発明の実施の形態１に係る歩行車１の構成を示すブロック図である。
制御部１０は、歩行車１の任意の位置に搭載され、取込部１１、演算部１２、指令部１３を備えて構成される。
取込部１１は、速度検出センサ７より出力される移動速度を取り込む。
演算部１２は、取込部１１により取り込まれた移動速度を閾値と比較し、所定の条件を満たす場合に、移動速度に基づいて、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する。
指令部１３は、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する。
制御部１０の各部の機能は、それぞれハードウェアにより構成されるが、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵなどが実行するように構成してもよい。なお、同様の機能を有するものであれば他の手段により構成してもよい。
【００１４】
モータ制御部２０（回転制御部）は、モータドライバ、モータコントローラーなどで構成され、指令部１３より送信された指令信号を受信し、後輪６ａ，６ｂに取り付けられたモータ８ａ，８ｂを制御する。モータ制御部２０は、モータ８ａ，８ｂを介して後輪６ａ，６ｂの回転を制御する。なお、モータ制御部２０は、モータ８ａ，８ｂと一体または別体に構成され、歩行車１に搭載される。
【００１５】
次に、動作について説明する。
図５は、実施の形態１に係る歩行車１の動作を説明するフローチャートである。
図５を参照しながら速度検出センサ７より出力される移動速度に基づく動作について説明する。
電源が投入されると、取込部１１が速度検出センサ７より出力される移動速度ｖを取り込む（ステップＳＴ１）。
次いで、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた移動速度ｖを閾値と比較し、移動速度ｖが閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ２）。閾値には前進方向への移動に対する閾値ｖｔｈ＿ｆと、後退方向への移動に対する閾値ｖｔｈ＿ｂとがある。移動速度ｖは、前進方向への移動の場合にはプラス値で出力され、後退方向への移動の場合には、マイナス値で出力される。よって、移動速度ｖが下記式（１）の関係を満たす場合、移動速度ｖが閾値より大きいと判定される。
ｖ＞ｖｔｈ＿ｆ  または  ｖ＜ｖｔｈ＿ｂ          （１）
【００１６】
ステップＳＴ２において、移動速度ｖが閾値より大きいと判定された場合（ステップＳＴ２の“ＹＥＳ”の場合）、演算部１２は移動速度ｖに基づいて、歩行車１が移動する方向と逆方向に、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する（ステップＳＴ３）。
次いで、指令部１３が、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ４）。
【００１７】
ステップ２において、移動速度ｖが閾値より小さいと判定された場合（ステップＳＴ２の“ＮＯ”の場合）、ステップＳＴ１に戻る。
上記ステップＳＴ１〜ステップＳＴ４は一定の周期で繰り返される。
【００１８】
ステップＳＴ２で使用される閾値は、歩行車１が、利用者の転倒などのおそれがある移動をした際に、移動速度ｖが閾値より大きくなるように予め設定される値である。
閾値は一定の値に限られるものではなく、例えば、男性、女性、子供など利用者の体格や、利用者の状態に合わせて、所定範囲の値の中から設定される。また、同一の歩行車１を複数の利用者が使用する場合を想定し、閾値を適宜変更可能に構成してもよい。
【００１９】
モータ制御部２０は、指令部１３より受信した指令信号に基づいて、モータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させる。このように、移動速度ｖが閾値より大きい場合のみに回転トルクを発生させるため、歩行車１の通常の利用では利用者に負荷がかからず、負担とならない。
【００２０】
次に、ステップＳＴ３における回転トルクの演算について説明する。
図２を参照しながら、移動速度ｖに基づく回転トルクの演算について説明する。
図２に示すように、後輪６ａ，６ｂに発生させる制動のための回転トルクをＴＲ，ＴＬとすると、ＴＲおよびＴＬは、後輪６ａ，６ｂで発生する推進力ＦＲ，ＦＬ、および後輪６ａ，６ｂの半径ｒを用いて下記式（２）のように表される。
2017035983.tif 000003
【００２１】
また、歩行車１全体の推進力をＦとすると、ＦＲおよびＦＬは速度検出センサ７より出力される移動速度ｖを用いて下記式（３）のように表される。
2017035983.tif 000004
【００２２】
上記式（２）および上記式（３）より下記式（４）が導出される。
2017035983.tif 000005
Ｇ１は、摩擦などによる回転トルクの伝達損失を補うために適宜設定される定数である。Ｇ２，Ｇ３は、機器や利用者の特性に応じて適宜設定される定数である。
【００２３】
速度検出センサ７より出力される移動速度ｖが閾値より大きい場合、演算部１２で上記式（４）により算出された回転トルクの発生を指令する信号を、指令部１３がモータ制御部２０に送信する。
【００２４】
演算部１２は、上記式（４）などの計算にしたがって、回転トルクＴＲ，ＴＬを算出する。
【００２５】
また、上記式（３）の代わりに、下記式（５）または下記式（６）を用いてもよい。下記式（５）または下記式（６）を用いる場合、閾値を超えた分の移動速度に応じた値が回転トルクに加算される。
2017035983.tif 000006
2017035983.tif 000007
【００２６】
Ｇ１は、摩擦などによる回転トルクの伝達損失を補うために適宜設定される定数である。Ｇ２，Ｇ３は、機器や利用者の特性に応じて適宜設定される定数である。
【００２７】
以上のように、この実施の形態１によれば、歩行車１の移動速度を検出する速度検出センサ７と、速度検出センサ７より出力される移動速度を閾値と比較し、車輪６ａ，６ｂの回転に対する制御を決定する制御部１０と、制御部１０が決定した制御に基づき、車輪６ａ，６ｂの回転を制御するモータ制御部２０とを備えるように構成したので、利用者が負荷を受けずに利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合に制動力が働く歩行車１を提供することができる。
【００２８】
実施の形態２．
実施の形態１では、速度検出センサ７が歩行車１の前後方向の移動速度を検出する構成について説明したが、実施の形態２では、速度検出センサ７が旋回方向の旋回角速度を検出する構成について説明する。なお、実施の形態１に係る歩行車１と同様の構成については重複した説明を省略する。
【００２９】
実施の形態２では、速度検出センサ７は、歩行車１の旋回方向の旋回角速度を検出し、制御部１０に出力する。速度検出センサ７にはジャイロセンサなどが用いられる。
また、演算部１２は、取込部１１により取り込まれた旋回角速度を閾値と比較し、所定の条件を満たす場合に、旋回角速度に基づいてモータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する。
【００３０】
次に、動作について説明する。
図６は、実施の形態２に係る歩行車１の動作を説明するフローチャートである。
図６を参照しながら速度検出センサ７より出力される旋回角速度に基づく動作について説明する。
電源が投入されると、取込部１１が速度検出センサ７より出力される旋回角速度Ωを取り込む（ステップＳＴ２１）。
次いで、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた旋回角速度Ωを閾値と比較し、旋回角速度Ωが閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。閾値には左回り方向への旋回に対する閾値ΩＬと、右回り方向への旋回に対する閾値ΩＲとがある。旋回角速度Ωは、左回り方向への旋回ではプラス値で出力され、右回り方向への旋回ではマイナス値で出力される。よって、旋回角速度Ωが下記式（７）の関係を満たす場合、旋回角速度Ωが閾値より大きいと判定される。
Ω＞ΩＬ  または  Ω＜ΩＲ          （７）
【００３１】
ステップＳＴ２２において、旋回角速度Ωが閾値より大きいと判定された場合（ステップＳＴ２２の“ＹＥＳ”の場合）、演算部１２は旋回角速度Ωに基づいて、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する（ステップＳＴ２３）。
次いで、指令部１３が、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ２４）。
【００３２】
ステップ２２において、旋回角速度Ωが閾値より小さいと判定された場合（ステップＳＴ２２の“ＮＯ”の場合）、ステップＳＴ２１に戻る。
上記ステップＳＴ２１〜ステップＳＴ２４は一定の周期で繰り返される。
【００３３】
ステップＳＴ２２で使用される閾値は、実施の形態１と同様に予め設定される値である。閾値は一定の値に限られるものではなく、所定範囲の値の中から設定される。また、閾値を適宜変更可能に構成してもよい。
【００３４】
モータ制御部２０は、指令部１３より受信した指令信号に基づいて、モータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させる。このように、旋回角速度Ωが閾値より大きい場合のみに回転トルクを発生させるため、歩行車１の通常の利用では利用者に負荷がかからず、負担とならない。
【００３５】
次に、ステップＳＴ２３における回転トルクの演算について説明する。
図３を参照しながら、旋回角速度Ωに基づく回転トルクの演算について説明する。
図３に示すように、旋回方向に発生する回転モーメントをＭ、後輪６ａ，６ｂの間の距離をＰとすると、下記式（８）が導出される。
2017035983.tif 000008
上記式（８）において、ＦＬ＝ＦＲの場合、下記式（９）が導出される。
2017035983.tif 000009
【００３６】
また、回転モーメントＭは、速度検出センサ７より出力される旋回角速度Ωを用いて下記式（１０）のように表される。
2017035983.tif 000010
【００３７】
上記式（２）、上記式（９）および上記式（１０）より下記式（１１）が導出される。
2017035983.tif 000011
Ｇ４は、摩擦などによる回転トルクの伝達損失を補うために適宜設定される定数である。Ｇ５，Ｇ６は、機器や利用者の特性に応じて適宜設定される定数である。
【００３８】
速度検出センサ７より出力される旋回角速度Ωが閾値より大きい場合、演算部１２で上記式（１１）により算出された回転トルクの発生を指令する信号を、指令部１３がモータ制御部２０に送信する。
【００３９】
演算部１２は、上記式（１１）などの計算にしたがって、回転トルクＴＲ，ＴＬを算出する。
【００４０】
また、上記式（１０）の代わりに、下記式（１２）または下記式（１３）を用いてもよい。下記式（１２）または下記式（１３）を用いる場合、閾値を超えた分の旋回角速度に応じた値が回転トルクに加算される。
2017035983.tif 000012
2017035983.tif 000013
【００４１】
Ｇ４は、摩擦などによる回転トルクの伝達損失を補うために適宜設定される定数である。Ｇ５，Ｇ６は、機器や利用者の特性に応じて適宜設定される定数である。
【００４２】
以上のように、この実施の形態２によれば、歩行車１の旋回角速度を検出する速度検出センサ７と、速度検出センサ７より出力される旋回角速度を閾値と比較し、車輪６ａ，６ｂの回転に対する制御を決定する制御部１０と、制御部１０が決定した制御に基づき、車輪６ａ，６ｂの回転を制御するモータ制御部２０とを備えるように構成したので、利用者が負荷を受けずに利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合に制動力が働く歩行車１を提供することができる。
【００４３】
また、実施の形態１，２では、速度検出センサ７より出力される移動速度ｖ、旋回角速度Ωに基づき、モータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させるか否かを判定する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、移動加速度ｄｖ／ｄｔ、旋回角加速度ｄΩ／ｄｔに基づいて、モータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させるか否かを判定するように構成してもよい。その場合、速度または角速度の微分値に基づいて回転トルクを発生させるか否かが判定される。
【００４４】
また、実施の形態１では加速度センサなどを用いて前後方向の移動速度ｖを検出し、実施の形態２ではジャイロセンサなどを用いて旋回方向の旋回角速度Ωを検出する構成について説明したが、車輪にエンコーダ、タコメータなどを設置し、移動速度ｖ、旋回角速度Ωを検出するように構成してもよい。また、既存の画像処理の技術を用いて移動速度ｖ、旋回角速度Ωを検出するように構成してもよい。
【００４５】
また、実施の形態１および実施の形態２に基づき、加速度センサなどとジャイロセンサなどを組み合わせ、前後方向の移動速度ｖおよび旋回方向の旋回角速度Ωを検出するように速度検出センサ７を構成してもよい。その場合、速度検出センサ７により検出された移動速度ｖおよび旋回角速度Ωが制御部１０に出力される。
演算部１２は、速度検出センサ７より出力される移動速度ｖおよび旋回角速度Ωに基づいて、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを演算する。
このとき、移動速度ｖおよび旋回角速度Ωが同じタイミングで閾値より大きくなった場合、演算部１２は、移動速度ｖに基づき算出された回転トルクと旋回角速度Ωに基づき算出された回転トルクとを合算し、指令部１３が、合算された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する。
【００４６】
実施の形態３．
実施の形態１では、速度検出センサ７が歩行車１の前後方向の移動速度を検出し、実施の形態２では、速度検出センサ７が歩行車１の旋回方向の旋回角速度を検出する構成について説明したが、実施の形態３では、速度検出センサ７が後輪６ａ，６ｂの回転角速度を検出する構成について説明する。なお、以下では、速度検出センサ７が後輪６ａ，６ｂに取り付けられる場合について説明するが、これに限定されるものではない。また、実施の形態１，２に係る歩行車１と同様の構成については重複した説明を省略する。
【００４７】
図７は、実施の形態３に係る歩行車１の説明図である。図７に示すように、後輪６ａ，６ｂの回転角速度をωＲ，ωＬとし、後輪６ａ，６ｂに発生させる回転トルクをｔＲ，ｔＬとする。また、後輪６ａ，６ｂの回転角速度ωＲ，ωＬを検出する速度検出センサ７にはエンコーダが用いられる。
【００４８】
図８は、実施の形態３に係る歩行車１の動作を説明するフローチャートである。
まず、図８（ａ）を参照しながら速度検出センサ７より出力される回転角速度ωＲに基づく動作について説明する。
電源が投入されると、取込部１１が速度検出センサ７より出力される回転角速度ωＲを取り込む（ステップＳＴ３１）。
次いで、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた回転角速度ωＲを閾値と比較し、回転角速度ωＲが閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ３２）。ここで、回転角速度ωＲは、前進方向への車輪の回転ではプラス値、後退方向への車輪の回転ではマイナス値となる。前進方向側（プラス値側）の閾値をωｔｈ＿Ｒ＿ｃｗ、後退方向側（マイナス値側）の閾値をωｔｈ＿Ｒ＿ｃｃｗとすると、回転角速度ωＲが下記式（１４）の関係を満たす場合に、回転角速度ωＲが閾値より大きいと判定される。
ωＲ＞ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｗ    または  ωＲ＜ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｃｗ          （１４）
ステップＳＴ３２において、回転角速度ωＲが閾値より大きいと判定された場合（ステップＳＴ３２の“ＹＥＳ”の場合）、演算部１２は回転角速度ωＲに基づいて、歩行車１が移動する方向と逆方向に、モータ８ａに発生させる回転トルクを演算する（ステップＳＴ３３）。
次いで、指令部１３が、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ３４）。
【００４９】
ステップ３２において、回転角速度ωＲが閾値より小さいと判定された場合（ステップＳＴ３２の“ＮＯ”の場合）、ステップＳＴ３１に戻る。
上記ステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３４は一定の周期で繰り返される。
【００５０】
次に、図８（ｂ）を参照しながら速度検出センサ７より出力される回転角速度ωＬに基づく動作について説明する。
電源が投入されると、取込部１１が速度検出センサ７より出力される回転角速度ωＬを取り込む（ステップＳＴ３１ａ）。
次いで、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた回転角速度ωＬを閾値と比較し、回転角速度ωＬが閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳＴ３２ａ）。ここで、回転角速度ωＬは、前進方向への車輪の回転ではプラス値、後退方向への車輪の回転ではマイナス値となる。前進方向側（プラス値側）の閾値をωｔｈ＿Ｌ＿ｃｗ、後退方向側（マイナス値側）の閾値をωｔｈ＿Ｌ＿ｃｃｗとすると、回転角速度ωＬが下記式（１５）の関係を満たす場合に、回転角速度ωＬが閾値より大きいと判定される。
ωＬ＞ωｔｈ＿Ｌ＿ｃｗ    または  ωＬ＜ωｔｈ＿Ｌ＿ｃｃｗ          （１５）
ステップＳＴ３２ａにおいて、回転角速度ωＬが閾値より大きいと判定された場合（ステップＳＴ３２ａの“ＹＥＳ”の場合）、演算部１２は回転角速度ωＬに基づいて、歩行車１が移動する方向と逆方向に、モータ８ｂに発生させる回転トルクを演算する（ステップＳＴ３３ａ）。
次いで、指令部１３が、演算部１２の演算により算出された回転トルクの発生を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ３４ａ）。
【００５１】
ステップ３２ａにおいて、回転角速度ωＬが閾値より小さいと判定された場合（ステップＳＴ３２ａの“ＮＯ”の場合）、ステップＳＴ３１ａに戻る。
上記ステップＳＴ３１ａ〜ステップＳＴ３４ａは一定の周期で繰り返される。
【００５２】
ステップＳＴ３３、ステップＳＴ３３ａにおいて、演算部１２は、回転角速度ωＲ，ωＬに基づいて、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクｔＲ，ｔＬを下記式（１６）により算出する。
2017035983.tif 000014
Ｇ７，Ｇ１０は、摩擦などによる回転トルクの伝達損失を補うために適宜設定される定数である。Ｇ８，Ｇ９，Ｇ１１，Ｇ１２は、機器や利用者の特性に応じて適宜設定される定数である。
【００５３】
速度検出センサ７より出力される回転角速度ωＲまたはωＬが閾値より大きい場合には、上記式（１５）により算出された回転トルクｔＲまたはｔＬの発生を指令する信号が、指令部１３からモータ制御部２０に送信される。そして、モータ制御部２０は、指令部１３より当該信号を受信し、モータ８ａ，８ｂに回転トルクｔＲ，ｔＬを発生させる。
【００５４】
演算部１２は、上記式（１６）などの計算にしたがって、回転トルクｔＲ，ｔＬを算出する。
【００５５】
また、ステップＳＴ３２、ステップＳＴ３２ａで使用される閾値は、実施の形態１，２と同様に予め設定される値であるが、一定の値に限られるものではなく、所定範囲の値の中から設定される。また、閾値を適宜変更可能に構成してもよい。また、閾値ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｃｗ）より小さな値である閾値ωｔｈ＿Ｒ’＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｒ’＿ｃｃｗ）をさらに設定し、回転角速度ωＲが閾値ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｃｗ）より大きいと判定され、モータ８ａに回転トルクｔＲを発生させている状態において、演算部１２が、回転角速度ωＲと閾値ωｔｈ＿Ｒ’＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｒ’＿ｃｃｗ）を比較するように構成してもよい。そして、回転角速度ωＲが閾値ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｃｗ）以下であっても、閾値ωｔｈ＿Ｒ’＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｒ’＿ｃｃｗ）より大きい場合には、モータ８ａに回転トルクｔＲを発生させるように構成する。
これは、回転角速度ωＲが閾値ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｒ＿ｃｃｗ）付近の値である場合に、制動力のＯＮ／ＯＦＦが繰り返されるのを防ぐための構成例である。なお、回転角速度ωＬに対する閾値ωｔｈ＿Ｌ＿ｃｗ（ωｔｈ＿Ｌ＿ｃｃｗ）についても上記と同様に構成することができる。
【００５６】
また、上記説明では、速度検出センサ７より出力される回転角速度ωＲ，ωＬに基づき、モータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させるか否かを判定する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、回転角加速度ｄωＲ／ｄｔ，ｄωＬ／ｄｔに基づいて、モータ８ａ，８ｂに回転トルクを発生させるか否かを判定するように構成してもよい。その場合、回転角速度の微分値に基づいて回転トルクを発生させるか否かが判定されることになる。
【００５７】
また、上記説明では、後輪６ａ，６ｂの回転角速度を検出する速度検出センサ７としてエンコーダを用いるものを示したが、これに限定されるものではなく、タコメータ、ポテンショメータなどを用いてもよい。
【００５８】
以上のように、この実施の形態３によれば、車輪６ａ，６ｂの回転角速度を検出する速度検出センサ７と、速度検出センサ７より出力される回転角速度を閾値と比較し、車輪６ａ，６ｂの回転に対する制御を決定する制御部１０と、制御部１０が決定した制御に基づき、車輪６ａ，６ｂの回転を制御するモータ制御部２０とを備えるように構成したので、利用者が負荷を受けずに利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合に制動力が働く歩行車１を提供することができる。
【００５９】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、速度と閾値の比較結果に基づき、モータ８ａ，８ｂに発生させる回転トルクを制御する構成について説明したが、実施の形態４では、速度と閾値の比較結果に基づき、モータ８ａ，８ｂの回転にその場停止の制動をかけるか否かを制御する構成について説明する。なお、実施の形態１に係る歩行車１と同様の構成については重複した説明を省略する。
【００６０】
図９は、実施の形態４に係る歩行車１の動作を説明するフローチャートである。
図９を参照しながら実施の形態４に係る歩行車１の動作について説明する。なお、実施の形態４に係る歩行車１では、負荷トルクの検出が可能なモータ８ａ，８ｂを用いる。
まず、電源が投入されると、取込部１１が速度検出センサ７より出力される移動速度ｖを取り込む（ステップＳＴ４１）。
次いで、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた移動速度ｖの絶対値を閾値ｔ［ｍ／ｓ］と比較し、閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ４２）。
ステップＳＴ４２において、移動速度ｖの絶対値が閾値未満であると判定された場合（ステップＳＴ４２の“ＹＥＳ”の場合）は、ステップＳＴ４１に戻る。
【００６１】
ステップＳＴ４２において、移動速度ｖの絶対値が閾値未満でないと判定された場合（ステップＳＴ４２の“ＮＯ”の場合）、演算部１２は、モータ８ａ，８ｂの回転方向を記憶する（ステップＳＴ４３）。
次いで、指令部１３が、モータ８ａ，８ｂに対してその場位置制御を行う指令位置を現在位置に更新し、現在位置での位置制御を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ４４）。モータ制御部２０は、指令部１３より受信した現在位置での位置制御を指令する信号に基づいて、モータ８ａ，８ｂの回転に制動をかける。これにより、後輪６ａ，６ｂの回転が停止する。
【００６２】
次いで、演算部１２は、「モータ８ａ，８ｂの負荷トルクが閾値Ｔ［Ｎｍ］より大きく、かつ、負荷トルクの働く方向がステップＳＴ４３で記憶したモータの回転方向と逆方向」であるか否かを判定する（ステップＳＴ４５）。「モータ８ａ，８ｂの負荷トルクが閾値Ｔ［Ｎｍ］より大きく、かつ、負荷トルクの働く方向がステップＳＴ４３で記憶したモータの回転方向と逆方向」である場合、利用者が歩行車１をスイッチバックさせ、歩行車１の制動を解除しようとしていると判定する。よって、ステップＳＴ４５において、演算部１２により、「モータ８ａ，８ｂの負荷トルクが閾値Ｔ［Ｎｍ］より大きく、かつ、負荷トルクの働く方向がステップＳＴ４３で記憶したモータの回転方向と逆方向」であると判定された場合（ステップＳＴ４５の“ＹＥＳ”の場合）、指令部１３は、モータ８ａ，８ｂの制動の解除を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ４６）。モータ制御部２０は、指令部１３より受信したモータ８ａ，８ｂの制動の解除を指令する信号に基づいて、モータ８ａ，８ｂの回転に対する制動を解除する。これにより、後輪６ａ，６ｂの回転が自由になる。
【００６３】
ステップＳＴ４５において、「モータ８ａ，８ｂの負荷トルクが閾値Ｔ［Ｎｍ］より大きく、かつ、負荷トルクの働く方向がステップＳＴ４３で記憶したモータの回転方向と逆方向」でないと判定された場合（ステップＳＴ４５の“ＮＯ”の場合）は、ステップＳＴ４５の処理が繰り返される、またはステップＳＴ４４に戻る。図９はステップＳＴ４５の処理が繰り返される場合について記載している。
ステップＳＴ４４に戻る場合、現在位置での位置制御を指令する信号が逐次更新されることになるが、当該信号は制御周期分遅れて送信されるため、実質的にモータ８ａ，８ｂには制動がかかる。これにより、後輪６ａ，６ｂの回転は停止する。
上記ステップＳＴ４１〜ステップＳＴ４６は一定の周期で繰り返される。
【００６４】
以上のように、この実施の形態４によれば、歩行車１の移動速度を検出する速度検出センサ７と、速度検出センサ７より出力される移動速度を閾値と比較し、車輪６ａ，６ｂの回転に対する制御を決定する制御部１０と、制御部１０が決定した制御に基づき、車輪６ａ，６ｂの回転を制御するモータ制御部２０とを備え、移動速度が閾値未満でない場合に、車輪６ａ，６ｂの回転を停止させるように構成したので、利用者が負荷を受けずに利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合には制動力が働く歩行車１を提供することができる。
【００６５】
また、実施の形態４に係る歩行車１において、モータ８ａ，８ｂが位置制御モードとアシスト動作モード（パワーアシスト）を切り替えながら作動する、別の構成例について以下に説明する。
【００６６】
図１０は、実施の形態４に係る歩行車１の別の構成例の動作を説明するフローチャートである。
以下、図１０を参照しながら動作について説明する。
まず、電源が投入されると、取込部１１が速度検出センサ７より出力される移動速度ｖを取り込む（ステップＳＴ５１）。
次いで、演算部１２が、取込部１１により取り込まれた移動速度ｖの絶対値を閾値ｔ［ｍ／ｓ］と比較し、閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ５２）。
ステップ５２において、移動速度ｖの絶対値が閾値未満であると判定された場合（ステップＳＴ５２の“ＹＥＳ”の場合）、モータ８ａ，８ｂはアシスト動作モードとなり（ステップＳＴ５８）、再びステップＳＴ５１に戻る。
【００６７】
ステップＳＴ５２において、演算部１２により移動速度ｖの絶対値が閾値未満でないと判定された場合（ステップＳＴ５２の“ＮＯ”の場合）、演算部１２は、モータ８ａ，８ｂの回転方向を記憶する（ステップＳＴ５３）。
次いで、指令部１３が、モータ８ａ，８ｂを位置制御モードに切り替える信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ５４）。モータ制御部２０は、指令部１３より受信した位置制御モードに切り替える信号に基づいて、モータ８ａ，８ｂを位置制御モードに切り替える。
次いで、指令部１３が、モータ８ａ，８ｂに対して位置制御を行う指令位置を現在位置に更新し、現在位置での位置制御を指令する信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ５５）。モータ制御部２０は、指令部１３より受信した現在位置での位置制御を指令する信号に基づいて、モータ８ａ，８ｂの回転に制動をかける。これにより、後輪６ａ，６ｂの回転が停止する。
【００６８】
次いで、演算部１２は、「モータ８ａ，８ｂの負荷トルクが閾値Ｔ［Ｎｍ］より大きく、かつ、負荷トルクの働く方向がステップＳＴ４３で記憶したモータの回転方向と逆方向」であるか否かを判定する（ステップＳＴ５６）。
ステップＳＴ５６において、演算部１２により、「モータ８ａ，８ｂの負荷トルクが閾値Ｔ［Ｎｍ］より大きく、かつ、負荷トルクの働く方向がステップＳＴ５３で記憶したモータの回転方向と逆方向」であると判定された場合（ステップＳＴ５６の“ＹＥＳ”の場合）、指令部１３は、モータ８ａ，８ｂをアシスト動作モードに切り替える信号をモータ制御部２０に送信する（ステップＳＴ５７）。モータ制御部２０は、指令部１３より受信したモータ８ａ，８ｂをアシスト動作モードに切り替える信号に基づいて、モータ８ａ，８ｂをアシスト動作モードに切り替える。これにより、位置制御モードによるモータ８ａ，８ｂの回転に対する制動が解除され、後輪６ａ，６ｂの回転が自由になる。
【００６９】
ステップＳＴ５６において、「モータ８ａ，８ｂの負荷トルクが閾値Ｔ［Ｎｍ］より大きく、かつ、負荷トルクの働く方向がステップＳＴ５３で記憶したモータの回転方向と逆方向」でないと判定された場合（ステップＳＴ５６の“ＮＯ”の場合）は、ステップＳＴ５５に戻る、またはステップＳＴ５６の処理が繰り返される。図１０はステップＳＴ５５に戻る場合について記載している。そして、指令部１３からモータ制御部２０に、現在位置での位置制御を指令する信号が送信される。
ステップＳＴ５５に戻る場合、現在位置での位置制御を指令する信号が逐次更新されることになるが、当該信号は制御周期分遅れて送信されるため、実質的にモータ８ａ，８ｂには制動がかかる。これにより、後輪６ａ，６ｂの回転が停止する。
上記ステップＳＴ５１〜ステップＳＴ５８は一定の周期で繰り返される。
【００７０】
よって、実施の形態４を上記のような別の構成例とした場合でも、利用者が負荷を受けずに利用することができるとともに、転倒などのおそれが発生した場合には制動力が働く歩行車１を提供することができる。
【００７１】
また、実施の形態４では、速度検出センサ７より検出される移動速度を用いて判定を行う構成について説明したが、これに限定されるものではなく、加速度を用いて判定を行うように構成してもよい。
【００７２】
また、実施の形態４では、転倒抑制動作を行うか否かを判定する際の移動速度ｖの閾値をｔ［ｍ／ｓ］、転倒抑制解除のために必要なモータ８ａ，８ｂの負荷トルクの閾値をＴ［Ｎｍ］として説明したが、ｔおよびＴは、利用者の身体特性、要望などに合わせて設定してもよい。
【００７３】
また、実施の形態４では、車輪の回転を停止させる構成としてモータを用いたが、これに限定されるものではなく、電磁ブレーキなどを用いてもよい。電磁ブレーキを用いる場合、電磁ブレーキが作動した際の車輪の回転方向を記憶するとともに、転倒抑制解除のために加えられる力の向き、およびその大きさを検出可能なセンサとして、例えば、トルクセンサなどを取り付ける。
【００７４】
また、実施の形態４では、モータ８ａ，８ｂに対して位置制御を行う指令位置を現在位置に更新し、現在位置での位置制御を指令する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ８ａ，８ｂに対する速度指令で速度が０［ｍ／ｓ］になるように指令する構成としてもよい。
【００７５】
また、実施の形態４では、実施の形態１と同様に速度検出センサ７が前後方向の移動速度を取り込み、当該移動速度と閾値を比較してモータ８ａ，８ｂの回転にその場停止の制動をかけるか否かを制御する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、実施の形態２と同様に旋回角速度を取り込み、当該旋回角速度に対して設定されている閾値と比較するように構成してもよい。また、前後方向の移動速度と旋回角速度の両方を取り込み、閾値と比較するように構成してもよい。
また、実施の形態３と同様に、車輪の回転角速度を取り込み、当該回転角速度に対して設定されている閾値と比較するように構成してもよい。
【００７６】
また、実施の形態１〜３において、モータ８ａ，８ｂにアシスト動作モード（パワーアシスト）の機能を追加してもよい。この場合、坂道などを通過する際に補助力が得られる。
【００７７】
また、実施の形態１〜４では、モータ８ａ，８ｂが後輪６ａ，６ｂに取り付けられる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前輪５ａ，５ｂに取り付けてもよい。また、前輪５ａ，５ｂおよび後輪６ａ，６ｂに取り付けてもよい。
【００７８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１  歩行車（手押し車）
２  ハンドル
３  フレーム
４  シート
５ａ，５ｂ  前輪（車輪）
６ａ，６ｂ  後輪（車輪）
７  速度検出センサ（速度検出部）
８ａ，８ｂ  モータ
１０  制御部
１１  取込部
１２  演算部
１３  指令部
２０  モータ制御部（回転制御部）
【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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