特開 2020-151243 車椅子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-151243(P2020-151243A)

(43)【公開日】2020年9月24日

(54)【発明の名称】車椅子

(51)【国際特許分類】

   A61G 5/06 20060101AFI20200828BHJP

   A61G 5/10 20060101ALI20200828BHJP

   A61G 5/04 20130101ALI20200828BHJP

   B62B 5/02 20060101ALI20200828BHJP

【ＦＩ】

   A61G5/06

   A61G5/10 701

   A61G5/04 708

   B62B5/02 E

   B62B5/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2019-53364(P2019-53364)

(22)【出願日】2019年3月20日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 〔展示日〕 平成３０年１０月１０日 〔展示会名〕 「第４５回国際福祉機器展Ｈ．Ｃ．Ｒ．２０１８」 〔開催場所〕 東京ビッグサイト東展示ホール（東京都江東区有明３−１１−１）

(71)【出願人】

【識別番号】504150461

【氏名又は名称】国立大学法人鳥取大学

(71)【出願人】

【識別番号】516313830

【氏名又は名称】株式会社ウィードメディカル

(71)【出願人】

【識別番号】307016180

【氏名又は名称】地方独立行政法人鳥取県産業技術センター

(74)【代理人】

【識別番号】100080182

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 三彦

(74)【代理人】

【識別番号】100142572

【弁理士】

【氏名又は名称】水内 龍介

(72)【発明者】

【氏名】竹森 史暁

(72)【発明者】

【氏名】林 誠

(72)【発明者】

【氏名】吉田 裕亮

【テーマコード（参考）】

3D050

【Ｆターム（参考）】

3D050AA04

3D050DD01

3D050DD03

3D050EE03

3D050EE11

3D050KK04

3D050KK06

(57)【要約】

【課題】 昇降動作の間も車椅子の姿勢が安定しており、車椅子の搭乗者に不安感を与えることがなく、比較的短い時間で段差を昇降するができ、車椅子の搭乗者が単身で段差昇降操作を行うことができる車椅子を提供する。
【解決手段】車椅子１は、上段２９から下段３０に下る降段動作を行うときには、後腕部１１をその先端が下方に向かうように回転させ、前腕部１６をその先端が下方に向かうように回転させるものであり、後腕部１１及び前腕部１６の先端が互いに接近する方向に回転させ、前輪２及び後輪３を上段から持ち上げ、後腕部１１及び前腕部１６の先端が互いに離間する方向に回転させ、前輪２及び後輪３を下段に接地させる際に、後腕駆動部１２と前腕駆動部１７とを協調させることにより本体５の傾きを一定に維持する。。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の前輪と、
一対の後輪と、
前記前輪及び前記後輪を走行可能に保持する本体と、
基端が前記本体に揺動可能に支持され、先端が前記後輪よりも後方に突出する後腕部と、
前記後腕部を揺動させる後腕駆動部と、
前記後腕部の先端に形成される後腕輪と、
前記後腕輪を正逆回転駆動させる補助駆動部と、
基端が前記本体に揺動可能に支持され、先端が前記前輪よりも前方に突出する前腕部と、
前記前腕部を揺動させる前腕駆動部と、
前記前腕部の先端に形成される前腕輪と、
前記本体の所定位置が段差を通過したことを検知する段差検知部と、
前記後腕駆動部、前記前腕駆動部、及び前記補助駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、
上段から下段に下る降段動作を行うときには、前方に前記段差が配置された状態で、前記制御部が、
前記後腕駆動部を駆動させて前記後腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記後腕輪を前記上段に接地させる降段時後腕輪接地ステップと、
前記前腕駆動部を駆動させて前記前腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記前腕輪を前記下段に接地させる降段時前腕輪接地ステップと、
前記降段時後腕輪接地ステップ及び前記降段時前腕輪接地ステップが完了した後、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに接近する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記上段から持ち上げる降段時車輪上昇ステップと、
前記補助駆動部を駆動して前記後腕輪を正回転駆動させて前進させ、前記段差検知部が検知した段差通過情報に基づいて、前記後輪が前記段差を通過したことを判断する降段時段差通過検知ステップと、
前記降段時段差通過検知ステップにおいて前記後輪が前記段差を通過したと判断すると、前記補助駆動部の駆動を停止する降段時停止ステップと、
前記降段時停止ステップにおいて前記補助駆動部の駆動を停止すると、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに離間する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記下段に接地させる降段時車輪下降ステップと、
を実行するものであり、
前記制御部は、前記降段時車輪上昇ステップ及び前記降段時車輪下降ステップにおいて、前記後腕駆動部と前記前腕駆動部とを協調させることにより前記本体の傾きを一定に維持することを特徴とする車椅子。

【請求項2】

下段から上段に昇る昇段動作を行うときには、後方に前記段差が配置された状態で、前記制御部は、
前記後腕駆動部を駆動させて前記後腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記後腕輪を前記上段に接地させる昇段時後腕輪接地ステップと、
前記前腕駆動部を駆動させて前記前腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記前腕輪を前記下段に接地させる昇段時前腕輪接地ステップと、
前記昇段時後腕輪接地ステップ及び前記昇段時前腕輪接地ステップが完了した後、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに接近する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記下段から持ち上げる昇段時車輪上昇ステップと、
前記補助駆動部を駆動して前記後腕輪を逆回転駆動させて後退させて、前記前輪が前記段差を通過した後、前記後腕輪の駆動を停止させた旨の信号を受け取る昇段時後退停止信号受信ステップと、
前記昇段時後退停止信号受信ステップにおいて前記後腕輪の駆動を停止させた旨の信号を受け取ると、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに離間する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記上段に接地させる昇段時車輪下降ステップと、
を備え、
前記制御部は、前記昇段時車輪上昇ステップ及び前記昇段時車輪下降ステップにおいて、前記後腕駆動部と前記前腕駆動部とを協調させることにより前記本体の傾きを一定に維持することを特徴とする請求項１に記載の車椅子。

【請求項3】

前記前腕部の前記基端は、前記本体の前端に形成され使用者が足を置く足置き部に揺動可能に支持され、前記先端が前記足置き部よりも前方に突出可能であることを特徴とする請求項２に記載の車椅子。

【請求項4】

前記制御部は、前記降段時後腕輪接地ステップ、前記降段時前腕輪接地ステップ、前記昇段時後腕輪接地ステップ、及び前記昇段時前腕輪接地ステップにおいて、前記後腕輪が接地したときに生じる外乱トルクを検知することで、前記後腕輪の接地を判断することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車椅子。

【請求項5】

前記前腕部の水平面に対する角度を検知する第一角度センサと、
前記後腕部の水平面に対する角度を検知する第二角度センサと、
を更に備え、
前記降段動作を行うときには、前記制御部は、前記降段時前腕輪接地ステップが完了した後、前記前輪及び前記後輪が接地している状態で、前記第一角度センサの検知角度に基づいて段差高さを推定するとともに、
前記昇段動作を行うときには、前記制御部は、前記昇段時後腕輪接地ステップが完了した後、前記前輪及び前記後輪が接地している状態で、前記第二角度センサの検知角度に基づいて段差高さを推定することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の車椅子。

【請求項6】

前記段差検知部は、
その基端部が前記本体に固定されるとともに、前方に向かって下り勾配に傾斜して設けられており、その先端部の高さが前記前輪及び前記後輪が接地した場合の当該接地面の高さレベルよりも高い位置から低い位置まで移動可能となるように、前記基端部を軸として回転可能に形成された揺動バーと、
前記揺動バーの前記先端部が所定の高さよりも低い場合にそのことを示す情報を前記制御部に送るスイッチと、
を有しており、
前記制御部は前記スイッチから受け取る情報に基づいて前記段差の位置を検知することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の車椅子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、段差を昇降することができる車椅子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より歩行困難者が移動する際に用いられる車椅子には、搭乗者が手で車輪を回転させて走行する手動車椅子や、搭載したバッテリによりモータを回転させて走行する電動車椅子がある。これらの一般的な車椅子は、数センチメートルを超える段差を乗り越えることは困難であるので、例えば外出時に介助者が同行しなければならないなどの不具合があった。

【0003】

そこで、段差を乗り越えることを可能とする様々な改良がなされた車椅子が種々提案されている。例えば、特許文献１には、前輪及び後輪により走行自在な車椅子本体の左右フレームの前部に、起伏自在な複数の脚部と、これら脚部の先端に設けられた一方向へのみ回転自在な車輪とよりなる前脚輪を設け、また上記左右フレームの後部に、起伏自在な複数の脚部と、これら脚部の先端に設けられた一方向へのみ回転自在な車輪とよりなる後脚輪を設けており、前脚輪と後脚輪の間に、前脚輪の脚部と後脚輪の脚部を同時に起伏駆動する駆動手段を設けた車椅子の段差乗り越え装置が提案されている。

【0004】

また、例えば特許文献２には、前輪、後輪の左右側面近くに複数本の伸縮自在なキャスター付き昇降筒、リンク機構等を配置した装置を取り付け、段差に遭遇したときレバー操作により伸縮機能を有するキャスター付きの昇降筒を伸ばすことにより、車椅子全体を水平に保ちながら上昇させることが出来る車椅子が提案されている。この車椅子は、上昇させた状態でキャスターを使い車椅子を前進させ車椅子の前輪が段差上に接地した時点で、前側の昇降筒をレバー操作により元の状態に収納し、更に前進させ車椅子の後輪が段差上に接地したら後ろ側の昇降筒も同様にレバー操作で元の状態に収納させるので、車椅子が傾くことがなく車椅子の搭乗者が車椅子から脱落するおそれなく安全に段差を乗り越えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１−２１２１８１号公報

【特許文献2】特開２００２−１２６０１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１の装置は、前脚輪の脚部と後脚輪の脚部を同時に起伏駆動することで車椅子を昇降させており、これらの脚部を起伏駆動させる駆動装置は、前脚輪の脚部と後脚輪の脚部とを同時に機械的に駆動するものであり、それぞれの脚部の角速度が特別に協調して制御されることがないので、車椅子の昇降時に車椅子本体の傾きに変化が生じ、車椅子の搭乗者に不安感を与えるとともに、車椅子から脱落するおそれが生じる。

【0007】

また、特許文献２の装置は、キャスター付きの昇降筒を伸ばすことにより、車椅子全体の傾きを変化させることなく上昇させることができるが、段差を乗り越える際には、まず、両方の昇降筒を伸ばして車椅子全体を上昇させ、前後の昇降筒のキャスタで車椅子を支持させた後、前進させて前輪を上段の上方に配し、その後、昇降筒を僅かに短縮させることで前輪を上段面に接地させる。次いで、前昇降筒を短縮させて、車椅子を前輪と後昇降筒のキャスタとで支持しつつ前進させて、前昇降筒が段差を越えて、さらに後輪が段差を越えた位置で、後ろ昇降筒を短縮させて、後輪を上段面に接地させて、車椅子を上段面に移動させる。したがって、昇降筒の伸長及び短縮を何度も繰り返し行うことが必要であり、段差を乗り越える動作の完遂に時間がかかる。しかも、昇降筒のキャスターには駆動力が設けられていないので、介助者が居なければ、段差を乗り越える一連の動作を行うことは困難である。

【0008】

そこで、本発明は、昇降動作の間も車椅子の姿勢が安定しており、車椅子の搭乗者に不安感を与えることがなく、比較的短い時間で段差を昇降するができ、車椅子の搭乗者が単身で段差昇降操作を行うことができる車椅子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】

本発明の車椅子は、一対の前輪と、一対の後輪と、前記前輪及び前記後輪を走行可能に保持する本体と、基端が前記本体に揺動可能に支持され、先端が前記後輪よりも後方に突出する後腕部と、前記後腕部を揺動させる後腕駆動部と、前記後腕部の先端に形成される後腕輪と、前記後腕輪を正逆回転駆動させる補助駆動部と、基端が前記本体に揺動可能に支持され、先端が前記前輪よりも前方に突出する前腕部と、前記前腕部を揺動させる前腕駆動部と、前記前腕部の先端に形成される前腕輪と、前記本体の所定位置が段差を通過したことを検知する段差検知部と、前記後腕駆動部、前記前腕駆動部、及び前記補助駆動部の動作を制御する制御部と、を備え、上段から下段に下る降段動作を行うときには、前方に前記段差が配置された状態で、前記制御部が、前記後腕駆動部を駆動させて前記後腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記後腕輪を前記上段に接地させる降段時後腕輪接地ステップと、前記前腕駆動部を駆動させて前記前腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記前腕輪を前記下段に接地させる降段時前腕輪接地ステップと、前記降段時後腕輪接地ステップ及び前記降段時前腕輪接地ステップが完了した後、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに接近する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記上段から持ち上げる降段時車輪上昇ステップと、前記補助駆動部を駆動して前記後腕輪を正回転駆動させて前進させ、前記段差検知部が検知した段差通過情報に基づいて、前記後輪が前記段差を通過したことを判断する降段時段差通過検知ステップと、前記降段時段差通過検知ステップにおいて前記後輪が前記段差を通過したと判断すると、前記補助駆動部の駆動を停止する降段時停止ステップと、前記降段時停止ステップにおいて前記補助駆動部の駆動を停止すると、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに離間する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記下段に接地させる降段時車輪下降ステップと、を実行するものであり、前記制御部は、前記降段時車輪上昇ステップ及び前記降段時車輪下降ステップにおいて、前記後腕駆動部と前記前腕駆動部とを協調させることにより前記本体の傾きを一定に維持することを特徴としている。

【0010】

本発明の車椅子は、下段から上段に昇る昇段動作を行うときには、後方に前記段差が配置された状態で、前記制御部は、前記後腕駆動部を駆動させて前記後腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記後腕輪を前記上段に接地させる昇段時後腕輪接地ステップと、前記前腕駆動部を駆動させて前記前腕部をその先端が下方に向かうように回転させ、前記前腕輪を前記下段に接地させる昇段時前腕輪接地ステップと、前記昇段時後腕輪接地ステップ及び前記昇段時前腕輪接地ステップが完了した後、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに接近する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記下段から持ち上げる昇段時車輪上昇ステップと、前記補助駆動部を駆動して前記後腕輪を逆回転駆動させて後退させて、前記前輪が前記段差を通過した後、前記後腕輪の駆動を停止させた旨の信号を受け取る昇段時後退停止信号受信ステップと、前記昇段時後退停止信号受信ステップにおいて前記後腕輪の駆動を停止させた旨の信号を受け取ると、前記後腕駆動部及び前記前腕駆動部を駆動させて、前記後腕部及び前記前腕部の先端が互いに離間する方向に回転させ、前記前輪及び前記後輪を前記上段に接地させる昇段時車輪下降ステップと、を備え、前記制御部は、前記昇段時車輪上昇ステップ及び前記昇段時車輪下降ステップにおいて、前記後腕駆動部と前記前腕駆動部とを協調させることにより前記本体の傾きを一定に維持することを特徴としている。

【0011】

本発明の車椅子は、前記前腕部の前記基端は、前記本体の前端に形成され搭乗者が足を置く足置き部に揺動可能に支持され、前記先端が前記足置き部よりも前方に突出可能であることを特徴としている。

【0012】

本発明の車椅子は、前記制御部は、前記降段時後腕輪接地ステップ、前記降段時前腕輪接地ステップ、前記昇段時後腕輪接地ステップ、及び前記昇段時前腕輪接地ステップにおいて、前記後腕輪が接地したときに生じる外乱トルクを検知することで、前記後腕輪の接地を判断することを特徴としている。

【0013】

本発明の車椅子は、前記前腕部の水平面に対する角度を検知する第一角度センサと、前記後腕部の水平面に対する角度を検知する第二角度センサと、を更に備え、前記降段動作を行うときには、前記制御部は、前記降段時前腕輪接地ステップが完了した後、前記前輪及び前記後輪が接地している状態で、前記第一角度センサの検知角度に基づいて段差高さを推定するとともに、前記昇段動作を行うときには、前記制御部は、前記昇段時後腕輪接地ステップが完了した後、前記前輪及び前記後輪が接地している状態で、前記第二角度センサの検知角度に基づいて段差高さを推定することを特徴としている。

【0014】

本発明の車椅子は、前記段差検知部は、その基端部が前記本体に固定されるとともに、前方に向かって下り勾配に傾斜して設けられており、その先端部の高さが前記前輪及び前記後輪が接地した場合の当該接地面の高さレベルよりも高い位置から低い位置まで移動可能となるように、前記基端部を軸として回転可能に形成された揺動バーと、前記揺動バーの前記先端部が所定の高さよりも低い場合にそのことを示す情報を前記制御部に送るスイッチと、を有しており、前記制御部は前記スイッチから受け取る情報に基づいて前記段差の位置を検知することを特徴としている。

【発明の効果】

【0015】

本発明の車椅子によると、上段から下段に下る降段動作を行うときには、後腕輪を上段に接地させ、前腕輪を下段に接地させた後、前輪及び後輪を上段から持ち上げて、段差を通過させ、前輪及び後輪が段差を通過した後に前輪及び後輪を下段に接地するまで下降させることで降段する。したがって、前輪及び後輪の上昇及び下降を１回ずつ実行することで段差を降りることができ、比較的簡単な動作で段差を乗り越えることができるので、降段動作を短時間で行うことができる。さらに、後腕輪を正逆回転駆動させる補助駆動部によって、前輪及び後輪を持ち上げた状態であっても、接地している後腕輪を回転駆動させて前進することができるので、車椅子の搭乗者が単身で操作して段差の降段操作を行うことができる。そして、制御部は、降段時車輪上昇ステップ及び降段時車輪下降ステップにおいて、後腕駆動部と前腕駆動部とを協調させることにより本体の傾きを一定に維持するので、昇降動作中の車椅子の姿勢が安定し、車椅子の搭乗者に不安感を与えることを抑制できる。

【0016】

本発明の車椅子によると、下段から上段に昇る昇段動作を行うときには、段差が車椅子の後方となるように車椅子を移動させて、後腕輪を上段に接地させ、前腕輪を下段に設置させた後、前輪及び後輪を上段から持ち上げて、段差を通過させ、前輪及び後輪が段差を通過した後に前輪及び後輪を上段に接地するまで下降させることで昇段する。したがって、前輪及び後輪の上昇及び下降を１回ずつ実行することで段差を越えることができ、比較的簡単な動作で段差を上がることができるので、昇段動作を短時間で行うことができる。そして、後腕輪を正逆回転駆動させる補助駆動部によって、前輪及び後輪を持ち上げた状態であっても、接地している後腕輪を回転駆動させて車椅子を後退することができるので、車椅子の搭乗者が単身で操作して段差の昇段操作を行うことができる。段差の昇降動作中の車椅子の前進及び後退時には、常に後腕輪が接地しているので、後腕輪を駆動させる補助駆動部を設けることで、前進及び後退を行うことができる。そして、制御部は、昇段時車輪上昇ステップ及び昇段時車輪下降ステップにおいて、後腕駆動部と前腕駆動部とを協調させることにより本体の傾きを一定に維持するので、昇降動作中の車椅子の姿勢が安定し、車椅子の搭乗者に不安感を与えることを抑制できる。

【0017】

本発明の車椅子によると、前腕部の基端は、本体の前端に形成され搭乗者が足を置く足置き部に揺動可能に支持され、前腕部の先端が足置き部よりも前方に突出可能であるので、昇降動作中に足置き部が段差と干渉することが無い。また、前腕部の先端に形成された前腕輪が足置き部よりも前方に突出して配置されることで、前腕部や前腕輪が足置き部と干渉することがなく、前腕部の揺動範囲を広くすることができるので、例えば一般的な玄関の上がり框のような、高低差の比較的大きな段差にも対応することができる。

【0018】

本発明の車椅子によると、制御部は、降段時後腕輪接地ステップ、降段時前腕輪接地ステップ、昇段時後腕輪接地ステップ、及び昇段時前腕輪接地ステップにおいて、後腕輪または前腕輪が接地したときに生じる外乱トルクを検知することで、後腕輪及び前腕輪の接地を判断するので、簡単な構成で確実に後腕輪及び前腕輪の接地を判断することができ、より安全に段差を乗り越える制御を行うことができる。

【0019】

本発明の車椅子によると、前腕部の水平面に対する角度を検知する第一角度センサと、前記後腕部の水平面に対する角度を検知する第二角度センサと、によって前腕部の角度及び後腕部の角度を検知することができるので、これら検知した角度に基づいて段差の高さを算出することができ、算出した段差の高さを段差を乗り越える動作中の制御に用いることができる。

【0020】

本発明の車椅子によると、揺動バーの先端が所定の高さよりも高い場合には、揺動バーの下方にある地面に揺動バーが接地していることがわかり、揺動バーの先端が所定の高さよりも低い場合には、揺動バーの下方にある接地面の高さが低いことがわかるので、揺動バーの下方が段差の上段か下段かを判断することができ、揺動バーの高さが切り替わった位置が段差の位置であることがわかる。そして、揺動バーの先端部が所定の高さよりも低い場合に、スイッチからその旨の情報が制御部に送られて、制御部が、当該情報に基づいて段差の位置を検知するので、揺動バーの物理的な動きに基づいて段差位置を正確に検知することができ、段差を乗り越える動作を安全に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施形態の車椅子の外観構成を示す側面図。

【図2】本実施形態の車椅子の電気的構成を示すブロック図。

【図3】（Ａ）は段差検知輪が接地し揺動バーが上がった状態の段差検知部を示す図、（Ｂ）は段差検知輪が地面から離れて揺動バーが下がった状態の段差検知部を示す図。

【図4】（Ａ）は段差検知部が図３（Ａ）の状態のときの制御を示し、（Ｂ）は段差検知部が図３（Ｂ）の状態のときの制御を示す回路図。

【図5】主に制御部が実行する降段動作の処理を示すフローチャート。

【図6】降段動作における車椅子の動作の前半を順に示す図。

【図7】降段動作における車椅子の動作の後半を順に示す図。

【図8】主に制御部が実行する昇段動作の処理を示すフローチャート。

【図9】昇段動作における車椅子の動作の前半を順に示す図。

【図10】昇段動作における車椅子の動作の後半を順に示す図。

【図11】外乱検知システムの制御ブロック図。

【図12】（Ａ）は前腕輪又は後腕輪が接地していない状態における外乱検知システムの制御信号と推定電圧の応答の差を示すグラフ、（Ｂ）は前腕輪又は後腕輪が接地した状態における外乱検知システムの制御信号と推定電圧の応答の差を示すグラフ。

【図13】数式１から数式４における各値が示す長さ又は角度を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態の車椅子１について、図１から図１３を参照しつつ説明する。本実施形態の車椅子１は、図１及び図２に示すように、一対の前輪２、一対の後輪３、及び本体５を備える車椅子１である。前輪２はそれぞれ水平回転可能なキャスターである。後輪３は電動モータの主駆動部４が接続されており、一対の後輪３のそれぞれが独立して正逆回転可能に形成されている。車椅子１は、両方の後輪３を正回転させることで前進し、両方の後輪３を逆回転させることで後退する。また、一方の後輪３を正回転させつつ、他方の後輪３を停止させることで、左右方向に旋回させる。本体５には、丸筒の金属製パイプを組み合わせたフレーム６と、車椅子１の搭乗者が着席する座席７と、座席７の左右にそれぞれ設けられ搭乗者が肘を置く肘置き８と、搭乗者の足元に左右一対設けられた足置き部９と、介助者が車椅子１を操作するための後部ハンドル１０とを有している。なお、一対の前輪２、一対の後輪３、及び本体５の形状は、これに限定されるものではなく、一般的な車椅子１であればどのような形状のものであっても、本発明の車椅子１の構成として用いることができる。本実施形態においては後輪３が電動モータの主駆動部４によって駆動する電動車椅子１であるが、本発明の車椅子１は、搭乗者が手動で後輪３を回転させる車椅子１であってもよい。

【0023】

また、車椅子１は、図１及び図２に示すように、後輪３よりも後方に突出する後腕部１１と、当該後腕部１１を揺動させる後腕駆動部１２と、後腕部１１の先端に形成される後腕輪１３とをさらに備える。後腕部１１は、本体５のフレーム６に基端が揺動可能に支持されている。後腕駆動部１２は、伸縮可能に形成されたジャッキであり、一端が本体５のフレーム６に回転可能に固定され、他端が後腕部１１の長さ方向の中間部に回転可能に固定されており、後腕駆動部１２の伸縮によって後腕部１１が揺動する。なお、後腕駆動部１２は、伸縮可能なジャッキに限定されるものではなく、後腕部１１をその基端を軸としてフレーム６に対して回転させことができる動力であればよい。後腕部１１の先端に設けられる後腕輪１３は、電動モータの補助駆動部１４に接続されて正逆回転可能となっている。後腕輪１３は後腕部１１の先端を挟むように左右１対配置されている。また、後腕部１１には当該後腕部１１の長さ方向と水平面とが成す角度を検知する第二角度センサ１５が設けられている。

【0024】

そして、車椅子１は、先端が前輪２よりも前方に突出する前腕部１６と、当該前腕部１６を揺動させる前腕駆動部１７と、前腕部１６の先端に形成される前腕輪１８とをさらに備える。前腕部１６は、基端が本体５の左右一対の足置き部９の間に車椅子１の左右方向を軸として揺動可能に支持されている。前腕駆動部１７は前腕部１６の基端の軸に接続されたモータであり、前腕部１６を所定の範囲で正回転及び逆回転させることができる。前腕輪１８は前腕部１６の先端に設けられて空転可能な車輪である。前腕輪１８は前腕部１６の先端を挟んで左右一対設けられている。前腕部１６には当該前腕部１６の長さ方向と水平面とが成す角度を検知する第一角度センサ１９が設けられている。上述のように、前腕部１６の基端が足置き部９に揺動可能に支持されることで、前腕部１６の先端は足置き部９よりも前方に突出可能となり、昇降動作中に足置き部９が段差と干渉することを防止することができ、前腕部１６や前腕輪１８が足置き部９と干渉することなく前腕部１６の揺動範囲を広げることができるので、例えば一般的な玄関の上がり框のような、高低差の比較的大きな段差にも対応することができる。

【0025】

また、車椅子１には、当該車椅子１の本体５の所定の位置が段差を通過したことを検知する段差検知部２０が形成される。段差検知部２０は、図１及び図３に示すように、本体５に揺動可能に固定される揺動バー２１と、揺動バー２１の先端部に空転自在に形成された段差検知輪２２と、揺動バー２１の基端の近傍に形成されており、揺動バー２１が当接離反可能なスイッチ２３とを有している。揺動バー２１は、基端部が本体５に揺動可能に固定されるとともに前方に向かって下り勾配に傾斜して設けられている。揺動バー２１の先端部に形成された段差検知輪２２は揺動バー２１の揺動によって上下に移動可能であり、その高さは、車椅子１の前輪２及び後輪３が接地した場合の当該接地面の高さレベルよりも高い位置から低い位置まで移動可能となっている。前輪２及び後輪３が地面に接地しているときには、段差検知輪２２が地面に当接することで、揺動バー２１が上方に回転される。また、前輪２及び後輪３が持ち上げられて接地面から離間したときには、段差検知輪２２は地面から離れ、揺動バー２１が下方に回転する。スイッチ２３は、図４に示すように、揺動バー２１が上方に回転すると当該揺動バー２１の基端部が当接しスイッチ２３が押圧されることで、回路が閉じて制御部２４が電圧を検知する。一方、揺動バー２１が下方に回転すると当該揺動バー２１の基端部がスイッチ２３から離れ、回路が開いて制御部２４は電圧を検知しない。

【0026】

さらに車椅子１は、図１及び図２に示すように、搭乗者が操作することで、車椅子１の操縦を行うとともに、段差を昇降する動作を開始する操作を行う操作部２５と、当該車椅子１の各部を制御する制御部２４と、を備える。操作部２５は、後輪３の駆動を操作し、車椅子１の進行、後退、旋回などの操作を行う一方の肘置き８に設けられた主操作ジョイスティック２６と、後腕輪１３の駆動を操作し、昇降動作の際の前進及び後退を操作する他方の肘置き８に設けられた補助ジョイスティック２７と、昇降動作の開始や停止を入力するキーボード２８とを有する。また、制御部２４は、各部に有線又は無線で接続されたコンピュータである。制御部２４は図示しないＣＰＵ、メモリ、ディスプレイを有し、操作部２５や各部から得られた信号に基づいて、各部を制御するコマンドを送信し、段差を昇降する処理を行う。

【0027】

次に、以上のように構成される車椅子１が段差を降段する際に主に制御部２４が行う降段動作の処理について図５を参照しつつ説明する。降段動作の処理を行う場合には、まず、主操作ジョイスティック２６を操作して、車椅子１の進行方向前方に上段２９から下段３０に下る段差が車椅子１の進行方向前方であり、且つ、段差が進行方向に対して垂直となるように、車椅子１を配置する。このとき、図６（Ａ）に示すように、前腕部１６及び後腕部１１はそれぞれ基端よりも先端が高くなるように持ち上げられた位置に配置されており、前腕輪１８及び後腕輪１３は接地されていない。次に、搭乗者が操作部２５のキーボード２８を操作して降段動作を開始する操作を行う（Ｓ１００）。

【0028】

制御部２４は降段処理の開始操作が成されたか否かを判断し（Ｓ１００）、降段処理の開始操作が成されたと判断すると（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に処理を進める。一方、降段処理の開始操作が成されていないと判断すると（Ｓ１００：ＮＯ）そのまま処理を待機する。ステップＳ１０１に進むと、図６（Ｂ）に示すように、後腕駆動部１２を駆動させて後腕部１１をその先端が下方に向かうように回転させて、後腕輪１３を上段２９に接地させる（Ｓ１０１）。

【0029】

具体的には制御部２４は、後腕駆動部１２に対して後腕部１１の角速度が一定となるように、伸長方向に駆動する旨のコマンドを送信し、後腕駆動部１２が伸長することで後腕部１１の先端を徐々に下方に下げる。そして、図１１に模擬的に示すように、後腕輪１３が接地したときの制御信号ｕによる電圧と、角速度に基づいてモーターの逆モデル式から推定した推定電圧ｕ~との差を検知外乱トルクｄ*として算出する。そして、図１２（Ａ）に示すように、検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値以下の場合には後腕輪１３が上段２９に接地しておらず、図１２（Ｂ）に示すように、この検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値を超えた場合に後腕輪１３が上段２９に接地したと判断する。

【0030】

後腕輪１３を上段２９に接地させると（Ｓ１０１）、次に、図６（Ｃ）に示すように、前腕駆動部１７を駆動させて前腕部１６をその先端が下方に向かうように回転させて、前腕輪１８を下段３０に接地させる（Ｓ１０２）。具体的には、後腕輪接地ステップ（Ｓ１０１）と同様に、制御部２４は、前腕駆動部１７に対して前腕部１６の角速度が一定となるように駆動する旨のコマンドを送信し前腕部１６の先端を徐々に下方に下げる。そして、図１１に示すように、前腕輪１８が接地したときの制御信号ｕによる電圧と、角速度に基づいてモーターの逆モデル式から推定した推定電圧ｕ~との差を検知外乱トルクｄ*として算出する。そして、図１２（Ａ）に示すように、検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値以下の場合には前腕輪１８が上段２９に接地しておらず、図１２（Ｂ）に示すように、この検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値を超えた場合に前腕輪１８が下段３０に接地したと判断する。

【0031】

後腕輪１３が上段２９に接地し、前腕輪１８が下段３０に接地すると、次に、制御部２４は、降段時段差高さの推定を行う（Ｓ１０３）。具体的な降段時の段差高さは後述の数式１に基づいて算出される。

【0032】

図１３（Ａ）に示すように、上段２９の地面から前腕部１６の基端の軸までの高さｈ_１、前腕輪１８の半径ｒ_１、前腕部１６の長さ（前腕部１６の基端の軸から前腕輪１８の中心軸までの長さ）Ｌ_１は固定された数値であるので、予め制御部２４がこれらの数値を記憶しており、水平面に対する前腕部１６の長さ方向の角度θ_１を第一角度センサ１９に検知させる。そして、制御部２４は、これらの数値ｈ１、ｒ１、Ｌ１、及びθ１を下記の数式１に代入して、段差高さＨを算出する。なお、本実施形態において数式１から数式４に含まれる「サーカムフレックス（＾）が付されたθ_１及びＨの文字」は、サーカムフレックス（＾）を省略した「θ_１」及び「Ｈ」であらわす。

【0033】

【数1】

【0034】

段差高さの推定（Ａ１０３）の処理を完了すると、次に、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７を駆動させて、後腕部１１及び前腕部１６の先端同士が互いに接近する方向に後腕部１１及び前腕部１６を回転させ、図６（Ｄ）に示すように、前輪２及び後輪３を上段２９から持ち上げる降段時車輪上昇ステップを実行する（Ｓ１０４）。この降段時車輪上昇ステップでは、後腕駆動部１２と前腕駆動部１７とを協調させることにより車椅子１の本体５の傾きを一定に維持する。すなわち、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７が駆動して車椅子１の本体５を持ち上げる際に、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７の角速度を調整し、後腕駆動部１２の基端及び前腕駆動部１７の基端がそれぞれ同じ速度で鉛直方向へ持ち上がるように制御することで、車椅子１の前輪２及び後輪３が水平は地面に接地している時の本体５の姿勢と同じ姿勢でそのまま上方に持ち上がる。

【0035】

具体的には、降段時車輪上昇ステップは、後述する数式２及び数式３に基づいて、車椅子１の姿勢を維持しつつ車椅子１の本体５を持ち上げる際の前腕部１６の角度の変化量Δθ_１及び後腕部１１の角度の変化量Δθ_２を算出する。段差高さＨは、前述の降段時段差高さの推定（Ｓ１０３）において算出されており、上段２９の地面から前腕部１６の基端の軸までの高さｈ_１、前腕輪１８の半径ｒ_１、前腕部１６の長さ（前腕部１６の基端の軸から前腕輪１８の中心軸までの長さ）Ｌ_１は固定された数値である。そして、上段２９の地面から後腕部１１の基端の軸までの高さｈ_２、後腕輪１３の半径ｒ_２、前腕部１６の長さ（前腕部１６の基端の軸から前腕輪１８の中心軸までの長さ）Ｌ_２もまた固定された数値である。また、水平面に対する前腕部１６の長さ方向の角度θ_１は、第一角度センサ１９が検知し、水平面に対する後腕部１１の長さ方向の角度θ_２は、第二角度センサ１５が検知する。したがって、制御部２４は、数式２及び数式３に、本体５を持ち上げる変化量ΔＨを入力することで、本体５をその姿勢を変化させずに上方に持ち上げる為に必要な前腕部１６の角度の変化量Δθ_１及び後腕部１１の角度の変化量Δθ_２を算出することができる。

【0036】

【数2】

【0037】

【数3】

【0038】

以上のようにして、算出した前腕部１６の角度の変化量Δθ_１に基づいて前腕駆動部１７の駆動を制御するとともに、後腕部１１の角度の変化量Δθ_２に基づいて、前腕駆動部１７の駆動を制御し、車椅子１の本体５の姿勢を維持しつつΔＨの高さまで車椅子１の本体５を持ち上げる。

【0039】

そして、次に、車椅子１の搭乗者が操作部２５の補助ジョイスティック２７の操作した場合には（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、補助駆動部１４を駆動し、後腕輪１３を正回転方向に駆動させることによって、車椅子１を前進させる。一方、操作部２５の補助ジョイスティック２７が操作されていない場合は処理を待機する（Ｓ１０５：ＮＯ）。なお、本発明の車椅子１は搭乗者の操作により補助駆動部１４が駆動するものに限られず、降段時車輪上昇ステップを完了すると、自動的に補助駆動部１４が駆動する構成であってもよい。

【0040】

そして、車椅子１が前進して、本体５の所定の位置が段差を通過すると、当該段差を通過したことを段差検知部２０が検知する（Ｓ１０６）。具体的には段差検知部２０の段差検知輪２２が上段２９から離れることで、揺動バー２１が下方に回転してスイッチ２３を押圧し、回路が閉じて制御部２４が電圧を検知する。段差検知部２０が、このように揺動バー２１の物理的な動きによってスイッチ２３が押圧される構成であるので、段差検知の確実性を高めることができる。制御部２４は段差検知部２０が段差を検知した後、更に補助駆動部１４を駆動して、図７（Ａ）に示すように、後輪３が段差の上を通過するまで車椅子１を前進させて、停止させる（Ｓ１０７）。具体的には、制御部２４は、本体５における段差検知部２０が段差を検知する位置、後輪３の位置の間の所定距離をそれぞれ予め記憶しておき、段差検知部２０が段差を検知してから車椅子１が所定距離進んだときに補助駆動部１４を停止させる。

【0041】

車椅子１を停止させると、次に、図７（Ｂ）に示すように、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７を駆動させて、後腕部１１及び前腕部１６の先端同士が互いに離れる方向に後腕部１１及び前腕部１６を回転させ、前輪２及び後輪３を徐々に下げて下段３０に接地させる降段時車輪下降ステップを実行する（Ｓ１０８）。この降段時車輪下降ステップでは、後腕駆動部１２と前腕駆動部１７とを協調させることにより車椅子１の本体５の傾きを一定に維持する。すなわち、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７が駆動して車椅子１の本体５を下げる際に、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７の角速度を調整し、後腕駆動部１２の基端及び前腕駆動部１７の基端がそれぞれ同じ速度で鉛直方向へ下がるように制御することで、車椅子１の前輪２及び後輪３が水平は地面に接地している時の本体５の姿勢と同じ姿勢でそのまま下方に下がる。具体的には、降段時車輪下降ステップは、前述の数式２及び数式３に基づいて、車椅子１の姿勢を維持しつつ車椅子１の本体５を下げる際の前腕部１６の角度の変化量Δθ１及び後腕部１１の角度の変化量Δθ２を算出する。具体的な数式２及び数式３の説明は前述の通りであるので説明を省略する。したがって、制御部２４は、数式２及び数式３に、本体５を下げる変化量ΔＨを入力することで、本体５をその姿勢を変化させずにに持ち上げる為に必要な前腕部１６の角度の変化量Δθ１及び後腕部１１の角度の変化量Δθ２を算出することができる。そして、算出した前腕部１６の角度の変化量Δθ１に基づいて前腕駆動部１７の駆動を制御するとともに、後腕部１１の角度の変化量Δθ２に基づいて、前腕駆動部１７の駆動を制御し、車椅子１の本体５の姿勢を維持しつつ車椅子１の本体５を下げて、前輪２及び後輪３を接地させる。

【0042】

降段時車輪下降ステップを完了すると、図７（Ｃ）に示すように、前腕駆動部１７及び後腕駆動部１２を駆動させて、前腕部１６及び後腕部１１を先端が持ち上げて、降段処理を完了する。

【0043】

次に、車椅子１が段差を昇段する際に主に制御部２４が行う昇段処理について図８を参照しつつ説明する。昇段処理を行う場合には、まず、主操作ジョイスティック２６を操作して、車椅子１の進行方向後方に下段３０から上段２９に上がる段差が車椅子１の後退方向に対して垂直となるように、当該車椅子１を配置する。このとき、図９（Ａ）に示すように、前腕部１６及び後腕部１１はそれぞれ基端よりも先端が高くなるように持ち上げられた位置に配置されており、前腕輪１８及び後腕輪１３は接地されていない。次に、搭乗者が操作部２５のキーボード２８を操作して昇段処理を開始する操作を行う。

【0044】

制御部２４は昇段処理の開始操作が成されたか否かを判断し（Ｓ２００）、昇段処理の開始操作が成されたと判断すると（Ｓ２００：ＹＥＳ）、ステップＳ２０１に処理を進める。一方、昇段処理の開始操作が成されていないと判断すると（Ｓ２００：ＮＯ）そのまま処理を待機する。ステップＳ２０１に進むと、図９（Ｂ）に示すように、後腕駆動部１２を駆動させて後腕部１１をその先端が下方に向かうように回転させて、後腕輪１３を上段２９に接地させる（Ｓ２０１）。

【0045】

具体的には制御部２４は、後腕駆動部１２に対して後腕部１１の角速度が一定となるように、伸長方向に駆動する旨のコマンドを送信し、後腕駆動部１２が伸長することで後腕部１１の先端を徐々に下方に下げる。そして、図１１に示すように、後腕輪１３が接地したときの制御信号ｕによる電圧と、角速度に基づいてモーターの逆モデル式から推定した推定電圧ｕ~との差を検知外乱トルクｄ*として算出する。そして、図１２（Ａ）に示すように、検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値以下の場合には後腕輪１３が上段２９に接地しておらず、図１２（Ｂ）に示すように、この検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値を超えた場合に後腕輪１３が上段２９に接地したと判断する。

【0046】

後腕輪１３を上段２９に接地させると（Ｓ２０１）、次に、図９（Ｃ）に示すように、前腕駆動部１７を駆動させて前腕部１６をその先端が下方に向かうように回転させて、前腕輪１８を下段３０に接地させる（Ｓ２０２）。具体的には、後腕輪接地ステップ（Ｓ２０１）と同様に、制御部２４は、前腕駆動部１７に対して前腕部１６の角速度が一定となるように駆動する旨のコマンドを送信し前腕部１６の先端を徐々に下方に下げる。そして、図１１に示すように、前腕輪１８が接地したときの制御信号ｕによる電圧と、角速度に基づいてモーターの逆モデル式から推定した推定電圧ｕ~との差を検知外乱トルクｄ*として算出する。そして、図１２（Ａ）に示すように、検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値以下の場合には前腕輪１８が上段２９に接地しておらず、図１２（Ｂ）に示すように、この検知外乱トルクｄ＊が所定の閾値を超えた場合に後腕輪１３が下段３０に接地したと判断する。

【0047】

後腕輪１３が上段２９に接地し、前腕輪１８が下段３０に接地すると、次に、制御部２４は、昇段時段差高さの推定を行う（Ｓ２０３）。具体的な昇段時の段差高さは後述の数式４に基づいて算出される。

【0048】

図１３（Ｂ）に示すように、下段３０の地面から後腕部１１の基端の軸までの高さｈ_２、後腕輪１３の半径ｒ_２、後腕部１１の長さ（後腕部１１の基端の軸から後腕輪１３の中心軸までの長さ）Ｌ_２は固定された数値であるので、予め制御部２４がこれらの数値を記憶しており、水平面に対する後腕部１１の長さ方向の角度θ_２を第二角度センサ１５に検知させる。そして、制御部２４は、これらの数値ｈ_２、ｒ_２、Ｌ_２、及びθ_２を下記の数式１に代入して、段差高さＨを算出する。なお、本実施形態において数式１から数式４に含まれる「サーカムフレックス（＾）が付されたθ_２及びＨの文字」は、サーカムフレックス（＾）を省略した「θ_２」及び「Ｈ」であらわす。

【0049】

【数4】

【0050】

段差高さの推定（Ｓ２０３）の処理を完了すると、次に、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７を駆動させて、後腕部１１及び前腕部１６の先端同士が互いに接近する方向に後腕部１１及び前腕部１６を回転させ、図９（Ｄ）に示すように、前輪２及び後輪３を上段２９から持ち上げる昇段時車輪上昇ステップを実行する（Ｓ２０４）。この昇段時車輪上昇ステップでは、後腕駆動部１２と前腕駆動部１７とを協調させることにより車椅子１の本体５の傾きを一定に維持する。すなわち、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７が駆動して車椅子１の本体５を持ち上げる際に、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７の角速度を調整し、後腕駆動部１２の基端及び前腕駆動部１７の基端がそれぞれ同じ速度で鉛直方向へ持ち上がるように制御することで、車椅子１の前輪２及び後輪３が水平は地面に接地している時と変わらない姿勢で本体５がそのまま上方に持ち上がる。

【0051】

具体的には、昇段時車輪上昇ステップは、前述した数式２及び数式３に基づいて、車椅子１の姿勢を維持しつつ車椅子１の本体５を持ち上げる際の前腕部１６の角度の変化量Δθ_１及び後腕部１１の角度の変化量Δθ_２を算出し、算出した前腕部１６の角度の変化量Δθ_１に基づいて前腕駆動部１７の駆動を制御するとともに、後腕部１１の角度の変化量Δθ_２に基づいて、前腕駆動部１７の駆動を制御し、車椅子１の本体５の姿勢を維持しつつΔＨの高さまで車椅子１の本体５を持ち上げる。

【0052】

そして、次に、車椅子１の搭乗者が操作部２５の補助ジョイスティック２７の操作した場合には（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、補助駆動部１４を駆動し、後腕輪１３を逆回転方向に駆動させることによって、車椅子１を後退させる。一方、操作部２５の補助ジョイスティック２７が操作されていない場合は処理を待機する（Ｓ２０５：ＮＯ）。なお、本発明の車椅子１は搭乗者の操作により補助駆動部１４が駆動するものに限られず、昇段時車輪上昇ステップを完了すると、自動的に補助駆動部１４が駆動する構成であってもよい。

【0053】

そして、車椅子１が後退して、図１０（Ａ）に示すように、前輪２が段差の上を通過するまで車椅子１を後退させて、搭乗者が補助ジョイスティック２７を操作して後退を停止させると、補助駆動部１４を停止させて車椅子１の後退を停止させる（Ｓ２０６：ＹＥＳ）。なお、制御部２４は、本体５における段差検知部２０が検知した段差位置に基づいて前輪２が段差の上を通過した後自動的に補助駆動部１４を停止させるものであってもよい。

【0054】

車椅子１を停止させると、制御部３は後腕輪１３の駆動を停止させた旨の信号を補助駆動部１４から受け取る昇段時後退停止信号受信ステップを行い（Ｓ２０７）、次に、図１０（Ｂ）に示すように、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７を駆動させて、後腕部１１及び前腕部１６の先端同士が互いに離れる方向に後腕部１１及び前腕部１６を回転させ、前輪２及び後輪３を徐々に下げて上段２９に接地させる昇段時車輪下降ステップを実行する（Ｓ２０８）。この昇段時車輪下降ステップでは、後腕駆動部１２と前腕駆動部１７とを協調させることにより車椅子１の本体５の傾きを一定に維持する。すなわち、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７が駆動して車椅子１の本体５を下げる際に、後腕駆動部１２及び前腕駆動部１７の角速度を調整し、後腕駆動部１２の基端及び前腕駆動部１７の基端がそれぞれ同じ速度で鉛直方向へ下がるように制御することで、車椅子１の前輪２及び後輪３が水平は地面に接地している時の本体５の姿勢と同じ姿勢でそのまま下方に下がる。具体的には、昇段時車輪下降ステップは、前述の数式２及び数式３に基づいて、車椅子１の姿勢を維持しつつ車椅子１の本体５を下げる際の前腕部１６の角度の変化量Δθ１及び後腕部１１の角度の変化量Δθ２を算出する。具体的な数式２及び数式３の説明は前述の通りであるので説明を省略する。したがって、制御部２４は、数式２及び数式３に、本体５を下げる変化量ΔＨを入力することで、本体５をその姿勢を変化させずにに持ち上げる為に必要な前腕部１６の角度の変化量Δθ１及び後腕部１１の角度の変化量Δθ２を算出することができる。そして、算出した前腕部１６の角度の変化量Δθ１に基づいて前腕駆動部１７の駆動を制御するとともに、後腕部１１の角度の変化量Δθ２に基づいて、前腕駆動部１７の駆動を制御し、車椅子１の本体５の姿勢を維持しつつ車椅子１の本体５を下げて、前輪２及び後輪３を接地させる。

【0055】

昇段時車輪下降ステップを完了すると、図１０（Ｃ）に示すように、前腕駆動部１７及び後腕駆動部１２を駆動させて、前腕部１６及び後腕部１１を先端が持ち上げて、降段処理を完了する。

【0056】

以上のように、本実施形態の車椅子１は、前輪２及び後輪３の上昇及び下降を１回ずつ実行することで段差を昇降することができ、比較的短時間で簡単に昇降することができる。そして、後腕輪１３を正逆回転駆動させる補助駆動部１４によって、前輪２及び後輪３を持ち上げた状態であっても、接地している後腕輪１３を回転駆動させて前進及び後退することができるので、車椅子１の搭乗者が単身で操作して段差の昇降操作を行うことができる。そして、制御部２４は、後腕駆動部１２と前腕駆動部１７とを協調させることにより本体５の傾きを一定に維持するので、昇降動作中の車椅子１の姿勢が安定し、車椅子１の搭乗者に不安感を与えることを抑制できる。

【0057】

本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明に係る車椅子１は、介助者を必要とすることなく段差を昇降することができる車椅子１として好適である。

【符号の説明】

【0059】

１ 車椅子
２ 前輪
３ 後輪
４ 主駆動輪
５ 本体
１１ 後腕部
１２ 後腕駆動部
１３ 後腕輪
１４ 補助駆動部
１５ 第二角度センサ
１６ 前腕部
１７ 前腕駆動部
１８ 前腕輪
１９ 第一角度センサ
２０ 段差検知部
２１ 揺動バー
２３ スイッチ
２４ 制御部
２５ 操作部
２９ 上段
３０ 下段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】