特開 2024-111510 電動車椅子

(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】P2024111510

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】電動車椅子

(51)【国際特許分類】

   A61G 5/04 20130101AFI20240809BHJP

   B62B 3/00 20060101ALI20240809BHJP

   B62B 5/06 20060101ALI20240809BHJP

【ＦＩ】

A61G5/04 707

A61G5/04 710

B62B3/00 G

B62B3/00 D

B62B5/06 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016061

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富樫 信之

(72)【発明者】

【氏名】北本 弘

(72)【発明者】

【氏名】池原 伸明

(72)【発明者】

【氏名】長山 陸

(72)【発明者】

【氏名】饒平名 知真

【テーマコード（参考）】

3D050

【Ｆターム（参考）】

3D050AA04

3D050BB01

3D050DD01

3D050EE08

3D050EE15

3D050GG04

3D050GG06

3D050KK14

(57)【要約】

【課題】操作性に優れた電動車椅子を提供する。
【解決手段】電動車椅子１は、車両本体２ａと、第１駆動輪１４ｃＬ及び第２駆動輪１４ｃＲと、第１駆動輪１４ｃＬ及び第２駆動輪１４ｃＲを駆動する第１モータ１５Ｌ及び第２モータ１５Ｒと、第１グリップ２０Ｌ及び第２グリップ２０Ｒと、第１グリップ２０Ｌ及び第２グリップ２０Ｒの前後方向の位置を検出する第１操作検出部２１Ｌ及び第２操作検出部２１Ｒと、第１駆動輪１４ｃＬ及び第２駆動輪１４ｃＲの回転速度を検出する第１回転速度検出部１７Ｌ及び第２回転速度検出部１７Ｒと、制御装置１８と、を備え、制御装置１８は、第１グリップ２０Ｌ及び第２グリップ２０Ｒの変位量の差、及び、第１駆動輪１４ｃＬ及び第２駆動輪１４ｃＲの回転速度の差に基づいて、車両本体２ａを旋回させるように第１モータ１５Ｌ及び第２モータ１５Ｒを制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両本体と、
前記車両本体の左右に配置され前記車両本体を走行させる第１駆動輪及び第２駆動輪と、
前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪のそれぞれをそれぞれが駆動する第１モータ及び第２モータと、
前記車両本体の左右に操作者により把持可能に配置されており前記操作者の操作により前記車両本体の前後方向に変位可能な第１グリップ及び第２グリップと、
前記第１グリップ及び前記第２グリップの前後方向のそれぞれの位置をそれぞれが検出する第１操作検出部及び第２操作検出部と、
前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪のそれぞれの回転速度をそれぞれが検出する第１回転速度検出部及び第２回転速度検出部と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第１グリップ及び前記第２グリップのそれぞれの変位量の差、及び、前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪のそれぞれの回転速度の差に基づいて、前記車両本体を旋回させるように前記第１モータ及び前記第２モータを制御する、電動車椅子。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記第１グリップ及び前記第２グリップのそれぞれの変位量の差に基づいて、前記車両本体の旋回速度指令値を生成し、
前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪のそれぞれの回転速度の差に基づいて、前記車両本体のヨーレートを演算し、
前記旋回速度指令値から前記ヨーレートを減算した値に基づいて、前記車両本体の旋回トルクを演算し、
前記旋回トルクに基づいて、前記車両本体を旋回させるための前記第１モータ及び前記第２モータのそれぞれの速度指令値を生成し、
前記第１モータ及び前記第２モータのそれぞれの前記速度指令値に基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータのそれぞれを制御する、請求項１に記載の電動車椅子。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１グリップ及び前記第２グリップのそれぞれの変位量の和に基づいて、前記車両本体の推進力を演算し、前記推進力及び前記旋回トルクに基づいて、前記第１モータ及び前記第２モータのそれぞれの前記速度指令値を生成する、請求項２に記載の電動車椅子。

【請求項4】

前記制御装置は、前記第１モータ及び前記第２モータのそれぞれのモータ電流に基づいて前記車両本体が外部から受ける外力を演算し、前記推進力から前記旋回トルク及び前記外力を減算することにより前記速度指令値を生成する、請求項３に記載の電動車椅子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動車椅子に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、操作者の操作に応じた推進力を付与するように構成された電動車椅子が記載されている。当該電動車椅子においては、操作者が把持するグリップが前後方向に移動可能に設けられており、グリップの変位に応じて推進力を付与する。また、左右の操作力の差がある場合には、電動車椅子を旋回させるように、左右のモータが駆動する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－３３６８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、平坦路においては意図的に操作者が旋回操作を行う場合に、車両本体が旋回する。一方、カント路のように左右方向の傾斜がある路面においては、操作者が操作をしていない状態であっても、車両本体が自重によって旋回するように動作し、その結果、車両本体がふらつき易くなる。そこで、カント路のような路面の走行を想定した場合、操作者による操作性を向上させることが求められる。

【0005】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、操作性に優れた電動車椅子を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、
車両本体と、
前記車両本体の左右に配置され前記車両本体を走行させる第１駆動輪及び第２駆動輪と、
前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪のそれぞれをそれぞれが駆動する第１モータ及び第２モータと、
前記車両本体の左右に操作者により把持可能に配置されており前記操作者の操作により前記車両本体の前後方向に変位可能な第１グリップ及び第２グリップと、
前記第１グリップ及び前記第２グリップの前後方向のそれぞれの位置をそれぞれが検出する第１操作検出部及び第２操作検出部と、
前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪のそれぞれの回転速度をそれぞれが検出する第１回転速度検出部及び第２回転速度検出部と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第１グリップ及び前記第２グリップのそれぞれの変位量の差、及び、前記第１駆動輪及び前記第２駆動輪のそれぞれの回転速度の差に基づいて、前記車両本体を旋回させるように前記第１モータ及び前記第２モータを制御する、電動車椅子、
にある。

【発明の効果】

【0007】

上述の態様の電動車椅子によれば、制御装置は、第１グリップの変位量と第２グリップの変位量との差、及び、第１駆動輪の回転速度と第２駆動輪の回転速度との差に基づいて、車両本体を旋回させるように第１モータ及び第２モータを制御する。

【0008】

例えば、平坦路において車両本体の旋回を開始する場合には、旋回前は第１駆動輪の回転速度と第２駆動輪の回転速度との差はゼロであるため、制御装置は、第１グリップの変位量と第２グリップの変位量との差に基づいて、第１モータ及び第２モータを制御することになる。これにより、操作者によるグリップ操作に応じて車両本体が旋回する。この場合、安定した旋回操作が可能となる。

【0009】

また、平坦路において車両本体を旋回させ続ける場合には、第１駆動輪の回転速度と第２駆動輪の回転速度との差が既に生じている。従って、制御装置は、第１駆動輪の回転速度と第２駆動輪の回転速度との差を考慮しながら、第１グリップの変位量と第２グリップの変位量との差に基づいて、第１モータ及び第２モータを制御することになる。これにより、操作者によるグリップ操作に応じて車両本体が旋回し続ける。この場合も、安定した旋回操作が可能となる。

【0010】

また、左右方向の傾斜があるカント路においては、傾斜の影響により車両本体が自重で旋回しようとする。これにより、第１駆動輪の回転速度と第２駆動輪の回転速度との差が生じる状態になる。この場合、制御装置は、カント路の影響による第１駆動輪の回転速度と第２駆動輪の回転速度との差を考慮しながら、第１グリップの変位量と第２グリップの変位量との差に基づいて、第１モータ及び第２モータを制御することになる。従って、路面がカント路であっても、操作者による操作を良好にすることができる。

【0011】

以上のごとく、操作性に優れた電動車椅子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る電動車椅子の斜視図である。

【図2】車両本体の右側に配置される駆動ユニットを車両本体の左右方向中央からみたときの図である。

【図3】第１操作部の断面図である。

【図4】電動車椅子における、モータの動作制御を行うための構成例を示すブロック図である。

【図5】制御装置による駆動機構の制御ロジックを説明するための図である。

【図6】操作者が電動車椅子を操作するときの様子を模式的に示す図である。

【図7】グリップの非把持判定領域を説明するための図である。

【図8】非把持判定処理を示すフローチャートである。

【図9】電動車椅子が旋回するときの様子を車両上方から見た図である。

【図10】電動車椅子がカント路を走行するときの様子を車両後方から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、上述の態様の一実施形態である電動車椅子について、図面を参照しつつ説明する。

【0014】

（実施形態）
１．電動車椅子１の全体構造
図１に示されるように、実施形態の電動車椅子１は、操作者による操作によって走行する電動車両である。この電動車椅子１の走行は、電動駆動式の駆動輪１４ｃによって補助される。

【0015】

電動車椅子１は、車椅子部２と、駆動機構４と、コントロールボックス６と、第１操作部１０と、第２操作部１２と、を備える。車椅子部２は、一般的な車椅子であり、主に金属製のパイプ等のフレームで構成された車両本体２ａと、一対の主輪２ｂと、一対のキャスタ２ｃと、を備える。一対のキャスタ２ｃは、車両本体２ａの左右両側に設けられている。一対の主輪２ｂも、車両本体２ａの左右両側に設けられている。一対の主輪２ｂは、一対のキャスタ２ｃの後方に設けられている。よって、一対の主輪２ｂは後輪である。また、一対のキャスタ２ｃは前輪である。

【0016】

車両本体２ａは、搭乗者が着座する座部２ａ１と、背もたれ部２ａ２と、を有する。車両本体２ａは、左右一対の支持パイプ２ａ３を有する。一対の支持パイプ２ａ３は、背もたれ部２ａ２を支持する。一対の支持パイプ２ａ３の上端には、一対の突出部２ａ４が設けられている。一対の突出部２ａ４は、背もたれ部２ａ２から後方に突出している。一対の突出部２ａ４は、後端に開口を有するパイプである。一対の第１操作部１０は、一対の突出部２ａ４に設けられている。よって、一対の第１操作部１０は、背もたれ部２ａ２の左右上方に配置されている。一対の第１操作部１０は、それぞれ、グリップ２０を有する。左側のグリップ２０は、車両本体２ａの左側に操作者により把持可能に配置された第１グリップ２０Ｌである。右側のグリップ２０は、車両本体２ａの右側に操作者により把持可能に配置された第２グリップ２０Ｒである。

【0017】

第２操作部１２は、右側の突出部２ａ４に設けられている。第２操作部１２には、操作者の操作を受け付けるための複数の操作スイッチ１２ａが設けられている。複数の操作スイッチ１２ａには、電源をオンオフするための操作スイッチと、駆動機構４の状態を、電動車椅子１の動作のアシストを開始した状態と、当該アシストを終了した状態と、の間で切り替えるための操作スイッチと、が含まれている。

【0018】

以下の説明では、搭乗者が電動車椅子１に乗車したときに当該搭乗者の正面が向く方向（背もたれ部２ａ２が正面を向く方向）を前方向、その反対方向を後方向とする。よって、搭乗者は、電動車椅子１の前方を向いて乗車する。また、搭乗者から見て左側へ向く方向を左方向、搭乗者から見て右側へ向く方向を右方向とする。

【0019】

駆動機構４は、一対の駆動ユニット１４を含む。一対の駆動ユニット１４は、車両本体２ａの左右に固定されている。一対の駆動ユニット１４は、一対の主輪２ｂの車両内方側に配置されている。左右一対の駆動ユニット１４は、それぞれ、ベースプレート１４ａと、アーム１４ｂと、駆動輪１４ｃと、モータ１５と、ティッピングバー１３と、を有する。

【0020】

２．駆動ユニット１４の構造
図１及び図２に示されるように、ベースプレート１４ａは、車両本体２ａのフレームに固定される。これにより、駆動ユニット１４は、車椅子部２に装着される。ティッピングバー１３は、ベースプレート１４ａの後端に設けられている。ティッピングバー１３は、電動車椅子１を後方から操作する操作者による段差乗り越え操作のときに操作者の脚によって踏み込まれる部材である。操作者がティッピングバー１３を踏み込むことで、主輪２ｂを支点としてキャスタ２ｃが上方へ持ち上げられる。

【0021】

アーム１４ｂは、ベースプレート１４ａの車両内方側に設けられている。アーム１４ｂは、上下方向に揺動可能にベースプレート１４ａに固定されている。アーム１４ｂは、所定の角度範囲で揺動可能である。アーム１４ｂの先端部には、モータ１５と、駆動輪１４ｃとが設けられている。アーム１４ｂは、駆動輪１４ｃを回転自在に支持する。アーム１４ｂは、駆動輪１４ｃを下方向へ向けて弾性的に付勢している。これにより、アーム１４ｂは、駆動輪１４ｃを路面に押圧して接地させる。

【0022】

モータ１５は、インホイールモータであり、駆動輪１４ｃの内部に設けられている。モータ１５が有するロータ（図示省略）は、駆動輪１４ｃと一体回転可能である。また、モータ１５が有するステータ（図示省略）は、アーム１４ｂ側に固定される。これにより、モータ１５は、駆動輪１４ｃを回転駆動する。モータ１５は、ケーブル（図示省略）を介してコントロールボックス６内のバッテリや制御装置等に接続されている。前記ケーブルは、アーム１４ｂ内に挿通され、モータ１５とコントロールボックス６を繋ぐ。コントロールボックス６は、座部２ａ１の下方右側のフレーム部分に固定されている。コントロールボックス６には、バッテリや各部を制御する制御装置等が収容されている。左側の駆動輪１４ｃを駆動するモータ１５は第１モータ１５Ｌであり、右側の駆動輪１４ｃを駆動するモータ１５は第２モータ１５Ｒである。

【0023】

駆動輪１４ｃは、左右方向に平行な回転軸Ｃ１（図２を参照）回りに回転自在にアーム１４ｂに支持されている。駆動輪１４ｃは、路面に接地した状態で、モータ１５によって回転駆動される。左右一対のモータ１５が左右一対の駆動輪１４ｃを駆動することで、車椅子部２（車両本体２ａ）が走行する。左側の駆動輪１４ｃは、車両本体２ａを走行させるために車両本体２ａの左側に配置された第１駆動輪１４ｃＬである。右側の駆動輪１４ｃは、車両本体２ａを走行させるために車両本体２ａの右側に配置された第２駆動輪１４ｃＲである。

【0024】

図２に示されるように、駆動輪１４ｃは、キャスタ２ｃと主輪２ｂとの間に配置されている。より具体的には、前後方向における回転軸Ｃ１の位置は、キャスタ２ｃの回転軸Ｃ２と、主輪２ｂの回転軸Ｃ３との間である。よって、路面Ｆにおける駆動輪１４ｃの接地位置ｔ１は、キャスタ２ｃの接地位置ｔ２と、主輪２ｂの接地位置ｔ３との間に位置している。駆動輪１４ｃの接地位置ｔ１は、接地位置ｔ２から接地位置ｔ３までの範囲に位置していればよい。言い換えると、前後方向における回転軸Ｃ１の位置は、回転軸Ｃ２の位置から回転軸Ｃ３の位置までの範囲に位置していればよい。

【0025】

３．第１操作部１０の構造
図３中の（ａ）に示されるように、第１操作部１０は、グリップ２０の他、操作検出部２１を有する。グリップ２０は、車両左側の突出部２ａ４の先端部に装着されている。グリップ２０は、筒部２０ａと、底部２０ｂと、を有する。底部２０ｂは、筒部２０ａの後方側の開口を塞いでいる。筒部２０ａは、突出部２ａ４の外周側に装着される。筒部２０ａは、突出部２ａ４の外周面をスライドしつつ移動可能である。よって、グリップ２０は、突出部２ａ４の軸方向に沿って移動可能である。突出部２ａ４は、前後方向に沿って延びている。よって、グリップ２０は、操作者により把持可能であり操作者の操作により車両本体２ａに対して前後方向に変位可能である。

【0026】

操作検出部２１は、グリップ２０の前後方向の変位情報として、グリップ２０の前後方向の位置及び変位量を検出する機能を有する。また、操作検出部２１は、グリップ２０の前後方向の変位情報から、操作者によるグリップ２０の把持情報をも検出する機能を有する。このため、操作検出部２１は、操作者のグリップ２０に対する操作状態または把持状態を検出する状態センサとされる。左側の第１グリップ２０Ｌの変位情報は第１操作検出部２１Ｌによって検出され、右側の第２グリップ２０Ｒの変位情報は第２操作検出部２１Ｒによって検出される（図１を参照）。

【0027】

本形態において、操作検出部２１はポテンショメータである。操作検出部２１は、突出部２ａ４の内部に設けられている。操作検出部２１は、本体部２１ａと、ロッド２１ｂと、を備える。本体部２１ａは、突出部２ａ４に固定されている。ロッド２１ｂは、本体部２１ａから後方向に延びている。ロッド２１ｂは、筒部２０ａ及び突出部２ａ４の内部を通過する。ロッド２１ｂは、本体部２１ａに対して軸方向に相対移動可能である。操作検出部２１は、ロッド２１ｂの軸方向の変位量を検出し出力する。ロッド２１ｂの先端部２１ｂ１は、底部２０ｂに固定されている。よって、ロッド２１ｂはグリップ２０と一体に前後方向に移動する。これにより、操作検出部２１は、車両本体２ａに対するグリップ２０の前後方向の変位量を検出することができる。操作検出部２１は、コントロールボックス６内の後述する制御装置に接続されている。操作検出部２１の出力は、制御装置へ与えられる。

【0028】

突出部２ａ４の内部には、上述の操作検出部２１の他、スリーブ２２と、前ブッシュ２３と、後ブッシュ２４と、スプリング２５と、が設けられている。スリーブ２２は、円筒状の部材であり、突出部２ａ４の内周面に挿入され、固定されている。前ブッシュ２３、後ブッシュ２４、及びスプリング２５は、スリーブ２２の内周側に配置されている。

【0029】

前ブッシュ２３は、円筒部２３ａと、底部２３ｂと、を有する。円筒部２３ａは、スリーブ２２の内周面２２ａに挿入され、固定されている。底部２３ｂは、円筒部２３ａの前側の開口に設けられている。底部２３ｂは、中心孔２３ｂ１を有する。中心孔２３ｂ１には、ロッド２１ｂが挿通される。後ブッシュ２４は、円筒部２４ａと、底部２４ｂと、を有する。円筒部２４ａは、スリーブ２２の内周面２２ａに挿入され、固定されている。底部２４ｂは、円筒部２４ａの後側の開口に設けられている。底部２４ｂは、中心孔２４ｂ１を有する。中心孔２４ｂ１には、ロッド２１ｂが挿通される。

【0030】

スプリング２５は、前ブッシュ２３と、後ブッシュ２４との間に配置されている。よって、ロッド２１ｂは、前ブッシュ２３、後ブッシュ２４、及びスプリング２５を貫通している。ロッド２１ｂには、前リテーナ２６ａと、前止め輪２７ａと、後リテーナ２６ｂと、後止め輪２７ｂと、が設けられている。前止め輪２７ａは、スプリング２５の前側に設けられている。前止め輪２７ａは、ロッド２１ｂに固定されている。前止め輪２７ａは、ロッド２１ｂに設けられた周溝に嵌め込まれている。よって、前止め輪２７ａは、ロッド２１ｂと軸方向に一体に移動可能である。後止め輪２７ｂは、スプリング２５の後側に設けられている。後止め輪２７ｂも、ロッド２１ｂに固定されている。後止め輪２７ｂは、ロッド２１ｂに設けられた周溝に嵌め込まれている。よって、後止め輪２７ｂは、ロッド２１ｂと軸方向に一体に移動可能である。つまり、前止め輪２７ａと、後止め輪２７ｂとは、軸方向に一定の間隔を置いてロッド２１ｂに固定されている。

【0031】

前リテーナ２６ａ、後リテーナ２６ｂ、及びスプリング２５は、前止め輪２７ａと、後止め輪２７ｂとの間に配置されている。前リテーナ２６ａ及び後リテーナ２６ｂは、ロッド２１ｂに貫通された円環状の部材である。前リテーナ２６ａ及び後リテーナ２６ｂは、スプリング２５の前端面及び後端面を保持する。前リテーナ２６ａは、前ブッシュ２３とスプリング２５の前端面との間に介在している。後リテーナ２６ｂは、後ブッシュ２４とスプリング２５の後端面との間に介在している。

【0032】

４．グリップ２０の中立位置
図３中の（ａ）は、グリップ２０が中立位置の場合を示している。グリップ２０は、操作者に把持されていない状態のときや、操作者による操作力の入力がないときに、中立位置となる。グリップ２０が中立位置の場合、スプリング２５は、前リテーナ２６ａを前ブッシュ２３へ向けて付勢する。また、スプリング２５は、後リテーナ２６ｂを後ブッシュ２４へ向けて付勢する。このとき、前リテーナ２６ａは、前ブッシュ２３の円筒部２３ａに当接する。また、後リテーナ２６ｂは、後ブッシュ２４の円筒部２４ａに当接する。
つまり、グリップ２０が中立位置の場合、前リテーナ２６ａと後リテーナ２６ｂとの間の間隔は、スプリング２５の自由長よりも短い。

【0033】

５．グリップ２０の前側位置
図３中の（ｂ）は、グリップ２０が中立位置よりも前方の前側位置へ移動した場合を示している。グリップ２０が中立位置から前方へ移動すると、ロッド２１ｂも前方へ移動する。これにより、操作検出部２１の出力は変化する。グリップ２０及びロッド２１ｂが中立位置よりも前方へ移動すると、スプリング２５は後リテーナ２６ｂ及び後止め輪２７ｂによって前方へ押圧される。よって、後リテーナ２６ｂは、後ブッシュ２４から離間する。グリップ２０がさらに前方に移動すると、図３中の（ｂ）に示されるように、前止め輪２７ａが前ブッシュ２３の底部２３ｂに当接する。これにより、前止め輪２７ａ及び前ブッシュ２３は、ロッド２１ｂの前方への移動を制限する。

【0034】

６．グリップ２０の後側位置
図３中の（ｃ）は、グリップ２０が中立位置よりも後方の後側位置へ移動した場合を示している。グリップ２０が中立位置から後方へ移動すると、ロッド２１ｂも後方へ移動する。これにより、操作検出部２１の出力は変化する。グリップ２０及びロッド２１ｂが中立位置よりも後方へ移動すると、スプリング２５は前リテーナ２６ａ及び前止め輪２７ａによって後方へ押圧される。よって、前リテーナ２６ａは、前ブッシュ２３から離間する。グリップ２０がさらに後方へ移動すると、図３中の（ｃ）に示されるように、後止め輪２７ｂが後ブッシュ２４の底部２４ｂに当接する。これにより、後止め輪２７ｂ及び後ブッシュ２４は、ロッド２１ｂの後方への移動を制限する。

【0035】

上記構成により、グリップ２０は、スプリング２５によって、中立位置を中心に弾性的に前後方向に弾性的に移動可能である。また、グリップ２０及びロッド２１ｂの前後方向の移動範囲は、前ブッシュ２３、後ブッシュ２４、前止め輪２７ａ、及び、後止め輪２７ｂによって制限される。

【0036】

７．電動車椅子１の構成
図４に示されるように、電動車椅子１は、左右の駆動速度センサ１７と、慣性センサ８と、バッテリ１６と、制御装置１８と、をさらに備える。慣性センサ８、バッテリ１６、及び制御装置１８は、ともにコントロールボックス６（図１を参照）に収容される。

【0037】

駆動速度センサ１７は、駆動輪１４ｃの駆動速度を検出するためのものである。駆動速度センサ１７は、駆動輪１４ｃに取り付けられている。駆動速度センサ１７は、制御装置１８に電気的に接続されている。このため、駆動速度センサ１７の出力は、制御装置１８へ与えられる。駆動輪１４ｃの駆動速度から、電動車椅子１の車両本体２ａの走行速度を演算することができる。このため、駆動速度センサ１７を、電動車椅子１の車両本体２ａの走行速度を検出する走行速度検出部ということができる。左側の駆動輪１４ｃに取り付けられた駆動速度センサ１７が第１回転速度検出部１７Ｌであり、右側の駆動輪１４ｃに取り付けられた駆動速度センサ１７が第２回転速度検出部１７Ｒである（図１を参照）。

【0038】

慣性センサ８は、車両本体２ａに作用する慣性に関する情報を検出するためのものである。本形態において、慣性センサ８は、例えば、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測ユニット）であり、少なくとも、３軸加速度センサを含む。慣性センサ８は、制御装置１８に電気的に接続されている。このため、慣性センサ８の出力は、制御装置１８へ与えられる。制御装置１８は、慣性センサ８の出力に基づいて車両本体２ａの前後方向の傾斜角度を求める。つまり、慣性センサ８は、車両本体２ａの前後方向の傾斜角度を検出するためのセンサとして機能する。

【0039】

バッテリ１６は、一対のモータ１５や、動作電力を必要とする各部に電力を供給する。制御装置１８は、指令値を駆動機構４へ与えることで駆動機構４（一対のモータ１５）を制御し、車両本体２ａの速度を制御する機能を有する。

【0040】

一対のモータ１５を含む駆動機構４は、一対の駆動回路３４を有する。また、一対のモータ１５は、それぞれ、モータ本体１５ａと、回転検出器１５ｂとを備える。モータ本体１５ａは、ロータやステータ等モータとしての主要構成を含む。回転検出器１５ｂは、例えば、モータ本体１５ａに設けられたホールセンサである。回転検出器１５ｂは、モータ本体１５ａのロータの回転角度を検出する。回転検出器１５ｂは、駆動回路３４及び制御装置１８に接続されている。このため、回転検出器１５ｂの出力は、駆動回路３４及び制御装置１８へ与えられる。このとき、モータ本体１５ａのロータの回転角度からモータ１５の回転速度が導出される。このため、回転検出器１５ｂは、モータ１５の回転速度に関するモータ情報を検出するモータ情報検出部としての機能を有する。また、回転検出器１５ｂが検出するモータ情報は、駆動輪１４ｃの回転に関する情報でもある。このため、回転検出器１５ｂを、駆動輪１４ｃの回転に関する情報を検出する回転情報検出部ということもできる。

【0041】

一対の駆動回路３４は、例えば、インバータである。一対の駆動回路３４は、コントロールボックス６内に収容されていてもよいし、ベースプレート１４ａや、アーム１４ｂに設けられていてもよい。一対の駆動回路３４は、制御装置１８、バッテリ１６、及び一対のモータ１５に接続されている。一対の駆動回路３４は、バッテリ１６の電力を一対のモータ１５へ与える。一対の駆動回路３４は、制御装置１８から与えられる速度指令値及び回転検出器１５ｂの出力に基づいて、一対のモータ１５へ駆動電力を与え、速度指令値が示す回転速度となるようにモータ１５を制御する機能を有する。

【0042】

一対の駆動回路３４、及び、一対のモータ１５（モータ本体１５ａ）は、一対の電力線３４ａによって接続されている。一対の電力線３４ａには、一対の電流検出部３６が設けられている。一対の電流検出部３６は、一対の電力線３４ａを流れる電流を検出する電流センサである。つまり、一対の電流検出部３６は、一対のモータ１５に流れるモータ電流を検出する。一対の電流検出部３６は、制御装置１８に接続されている。このため、一対の電流検出部３６の出力は、制御装置１８へ与えられる。

【0043】

一対の第１操作部１０及び第２操作部１２も制御装置１８に接続されている。上述のように、第１操作部１０の出力（すなわち、操作検出部２１の出力）、及び第２操作部１２の出力は、制御装置１８へ与えられる。本形態では、一対の操作検出部２１の出力は、制御装置１８に対する、一対のグリップ２０の操作入力と定義される。

【0044】

制御装置１８は、プロセッサ等からなる処理部３８と、メモリやハードディスク等からなる記憶部４０と、を備えるコンピュータ等により構成される。記憶部４０には、処理部３８に実行させるためのコンピュータプログラムや、必要な情報が記憶されている。処理部３８は、記憶部４０のようなコンピュータ読み取り可能な非一過性の記録媒体に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、制御装置１８が有する各種処理機能を実現する。

【0045】

８．制御装置１８の構成
制御装置１８は、図５に示される制御ロジックにしたがって駆動機構４の制御を実行する。

【0046】

一対のグリップ２０の操作入力（変位量）に基づいて、インピーダンス制御及び旋回速度指令値生成が実行される。インピーダンス制御では、後述のバネ・ダンパモデルを使用する。インピーダンス制御によれば、一対のグリップ２０の操作入力の和（変位量の和）に基づいて基本推進力が演算される。これに対して、一対のグリップ２０の操作入力の差（変位量の差）に基づいて、旋回速度指令値が生成される。基本推進力から、外力とブレーキ力を減算することによって総合推進力が演算される。外力は、車両本体２ａが外部から受ける力であり、電流検出部３６（図４を参照）で検出されるモータ電流に基づいて演算される。ブレーキ力は、走行速度を用いて演算される。走行速度は、駆動速度センサ１７（図４を参照）で検出される駆動速度（回転速度）から演算される。

【0047】

上記総合推進力と、旋回速トルクと、に基づいて、モータ１５に対する速度指令値が生成される。車両本体２ａを旋回させるための一対のモータ１５のそれぞれの速度指令値を旋回速トルクに基づいて生成する。旋回トルクは、旋回速度指令値からヨーレートを減算した値に基づいて演算される。ヨーレートは、旋回速度であり、駆動輪１４ｃの駆動速度と、一対の駆動輪１４ｃの車輪間隔と、に基づいて演算される。すなわち、一対の駆動輪１４ｃの駆動速度の差を車輪間隔で除することによってヨーレートが導出される。なお、旋回トルクの演算処理では、現在の出力値と目標値との偏差に比例した調節を行う比例制御（Ｐ制御）を使用するのが好ましい。これにより、旋回トルクの演算処理を簡素化できる。また、本形態では、総合推進力を演算するときに使用する外力を、旋回トルクを演算するときには使用しない。外力を旋回トルクの演算に使用しないようにすれば、旋回制御が外部の影響を受けにくくなる。

【0048】

そして、生成した速度指令値と、駆動輪１４ｃの駆動速度と、に基づいて、モータ１５の速度制御を実行する。すなわち、速度指令値は一対の駆動輪１４ｃのそれぞれについて生成され、生成した２つの速度指令値のそれぞれが一対のモータ１５のそれぞれに適用される。この速度制御では、応答性の向上を図るために、例えば、既知のＰＩＤ制御を利用することができる。ＰＩＤ制御は、上記Ｐ制御に、積分動作のフィードバック制御（Ｉ制御）と、微分動作のフィードバック制御（Ｄ制御）と、を加えたものである。

【0049】

図６に示されるように、操作者Ａは、電動車椅子１を路面Ｆに沿って移動させたい場合、電動車椅子１の操作者Ａは、一対の第１操作部１０それぞれのグリップ２０を左右の手で把持して操作する。このとき、一対のグリップ２０が車両本体２ａに対して前後方向に相対移動する。一対の第１操作部１０は、一対のグリップ２０の移動に応じた出力を制御装置１８へ与える。制御装置１８は、一対の第１操作部１０から与えられる出力に基づいて、モータ１５に対する速度指令値を生成し、一対の駆動回路３４へ与える。このようにして、制御装置１８はモータ１５を制御する。

【0050】

操作者Ａがグリップ２０を把持して前方へ押すように操作することで、電動車椅子１の前進動作を駆動輪１４ｃがアシストするようにモータ１５が制御される。また、操作者Ａがグリップ２０を把持して後方へ引くように操作することで、電動車椅子１の後退動作を駆動輪１４ｃがアシストするようにモータ１５が制御される。これに対して、操作者Ａがグリップ２０を把持しない非把持状態である場合、又は操作者Ａがグリップ２０を中立位置から前後方向に操作しない場合には、駆動輪１４ｃを駆動しないようにモータ１５が制御される。このように、制御装置１８は、操作者Ａがグリップ２０に対して操作状態と非操作状態のいずれの状態であるか、又は、操作者Ａがグリップ２０に対して把持状態と非把持状態のいずれの状態であるかを判定し、操作状態と非操作状態に応じて、又は、把持状態と非把持状態に応じて、モータ１５を制御する。

【0051】

一対の第１操作部１０からの出力は、車両本体２ａに対する一対のグリップ２０の前後方向の変位量を示す。制御装置１８は、一対の第１操作部１０の出力に基づいて、一対のグリップ２０それぞれの前後方向の変位量を求める。なお、この変位量とは、グリップ２０の可動範囲内に予め設定された基準位置（例えば、中立位置）と、グリップ２０の現在位置との間の距離である。前記基準位置と現在位置とが前後方向で一致する場合、変位量は０（ゼロ）となる。制御装置１８は、グリップ２０の変位量を経過時間に沿って離散的に取得し記憶部４０に記憶する。

【0052】

操作者Ａが第１操作部１０及び第２操作部１２を把持して操作する場合において、制御装置１８は、変位量に対する車両本体２ａの動きが、機械的なインピーダンス特性を模擬するような動きとなるように、駆動機構４を制御する。すなわち、制御装置１８は、図６に示されるように、グリップ２０と車両本体２ａとが、仮想的なバネ４２、及び仮想的なダンパ４４で接続されているような動きを再現しつつ、グリップ２０と、車両本体２ａとの間の距離Ｈが一定となるように、駆動機構４を制御する。本形態では、インピーダンス制御（図５を参照）に、仮想的なバネ４２及びダンパ４４によるバネ・ダンパモデルを使用している。

【0053】

グリップ２０と、車両本体２ａとの間の距離Ｈが一定となるような駆動機構４の制御には、変位量を０（ゼロ）、又は所定の設定値に維持するような制御が含まれる。これにより、制御装置１８は、グリップ２０の変位量に応じて車両本体２ａを進行させるように駆動機構４を制御する。例えば、操作者Ａが前進しグリップ２０が前方へ押圧されると、制御装置１８は、車両本体２ａを前進させるように駆動機構４を制御する。逆に、操作者Ａが後退しグリップ２０が後方へ引かれると、制御装置１８は、車両本体２ａを後退させるように駆動機構４を制御する。また、グリップ２０の位置が基準位置（中立位置）の場合、制御装置１８は、車両本体２ａを停止させるように駆動機構４を制御する。

【0054】

９．非把持判定処理
制御装置１８の処理部３８は、グリップ２０の非把持判定処理を行う。なお、グリップ２０が把持状態または非把持状態であることは、グリップ２０が操作状態または非操作状態であることと実質的に同じである。すなわち、操作者はグリップ２０を把持した状態でグリップ２０を操作する一方で、操作者はグリップ２０の操作を解除するときにグリップ２０の把持を解除する。このため、本明細書では、「非把持判定」及び「把持判定」のそれぞれを「非操作判定」及び「操作判定」ともいい、「非把持状態」及び「把持状態」のそれぞれを「非操作状態」及び「操作状態」ともいう。

【0055】

本形態では、図８に示されるように、グリップ２０に対して非把持判定領域を設定している。非把持判定領域には、グリップ２０の初期位置である中立位置（図３中の（ａ）を参照）が含まれる。この非把持判定領域は、非操作判定領域である。

【0056】

図８に示されるように、非把持判定処理には、ステップＳ１ａ及びステップＳ１ｂが含まれる。

【0057】

ステップＳ１ａは、グリップ２０が非把持判定領域内にあるか否かを判定するステップである。グリップ２０が非把持判定領域内にある場合（ステップＳ１ａの「Ｙｅｓ」の場合）には、ステップステップＳ１ｂにすすむ。一方で、グリップ２０が非把持判定領域内ない場合（ステップＳ１ａの「Ｎｏ」の場合）には、グリップ２０が把持状態であるという「把持判定」を行う。この把持判定は、グリップ２０が操作状態であるという「操作判定」でもある。

【0058】

ステップＳ１ｂは、グリップ２０の変位速度が閾値以下であるか否かを判定するステップである。グリップ２０の変位速度が閾値以下である場合（ステップＳ１ｂの「Ｙｅｓ」の場合）には、グリップ２０が非把持状態であるという「非把持判定」を行う。この非把持判定は、グリップ２０が非操作状態であるという「非操作判定」でもある。一方で、グリップ２０の変位速度が閾値を上回る場合（ステップＳ１ｂの「Ｎｏ」の場合）には、グリップ２０が把持状態であるという「把持判定」を行う。ステップＳ１ｂで使用する閾値は、記憶部４０に予め格納されている。

【0059】

１０．作用効果
次に、上述の実施形態の作用効果について説明する。

【0060】

上述の態様の電動車椅子１によれば、制御装置１８は、第１グリップ２０Ｌの変位量と第２グリップ２０Ｒの変位量との差、及び、第１駆動輪１４ｃＬの回転速度と第２駆動輪１４ｃＲの回転速度との差に基づいて、車両本体２ａを旋回させるように第１モータ１５Ｌ及び第２モータ１５Ｒを制御する。

【0061】

図９に示されるように、平坦路において電動車椅子１（車両本体２ａ）を、例えば右旋回させる場合には、操作者Ａは、第１グリップ２０Ｌを前方へ押し、且つ、第２グリップ２０Ｒを後方へ引くように操作する。旋回前は第１駆動輪１４ｃＬの回転速度と第２駆動輪１４ｃＲの回転速度との差はゼロであるため、制御装置１８は、第１グリップ２０Ｌの変位量と第２グリップ２０Ｒの変位量との差に基づいて、第１モータ１５Ｌ及び第２モータ１５Ｒを制御することになる。これにより、操作者Ａによるグリップ操作に応じて電動車椅子１が右旋回する。この場合、安定した旋回操作が可能となる。

【0062】

また、平坦路において電動車椅子１（車両本体２ａ）を旋回させ続ける場合には、第１駆動輪１４ｃＬの回転速度と第２駆動輪１４ｃＲの回転速度との差が既に生じている。従って、制御装置１８は、第１駆動輪１４ｃＬの回転速度と第２駆動輪１４ｃＲの回転速度との差を考慮しながら、第１グリップ１０Ｌの変位量と第２グリップ２０Ｒの変位量との差に基づいて、第１モータ１５Ｌ及び第２モータ１５Ｒを制御することになる。これにより、操作者Ａによるグリップ操作に応じて電動車椅子１が右旋回し続ける。この場合も、安定した旋回操作が可能となる。

【0063】

図１０に示されるように、例えば、右側が高所で左側が低所となる傾斜があるカント路においては、傾斜の影響により車両本体２ａが自重で左旋回しようとする。これにより、第１駆動輪１４ｃＬの回転速度と第２駆動輪１４ｃＲの回転速度との差が生じる状態になる。図１０の場合、第１駆動輪１４ｃＬの回転速度が第２駆動輪１４ｃＲの回転速度を下回る状態になり得る。この場合、制御装置１８は、カント路の影響による第１駆動輪１４ｃＬの回転速度と第２駆動輪１４ｃＲの回転速度との差を考慮しながら、第１グリップ２０Ｌの変位量と第２グリップ２０Ｒの変位量との差に基づいて、第１モータ１５Ｌ及び第２モータ１５Ｒを制御することになる。従って、路面がカント路であっても、操作者Ａによる操作を良好にすることができる。

【0064】

なお、本形態では、前述のように、旋回制御が外部の影響を受けるのを抑制するために、外力を旋回トルクの演算に使用しないようにしている。これにより、カント路のような傾斜面を走行するときでも、傾斜角の影響を抑えた制御が可能になる。これにより、カント路の場合に操作者Ａによる操作性が低下するのを抑制できる。

【0065】

したがって、上述の実施形態によれば、操作性に優れた電動車椅子１を提供することができる。

【0066】

本開示は、上述の実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0067】

上述の実施形態では、操作検出部２１を利用して非把持判定を行う場合について例示したが、操作検出部２１とは別手段を使用しても良い。別手段として、例えば、グリップ２０に設けられた圧力センサなどが挙げられる。例えば、圧力センサが検知する圧力が閾値を下回るときに非把持状態であり、当該圧力が閾値以上であるときに把持状態であると判定することができる。

【0068】

上述の実施形態では、総合推進力を演算するときに使用する外力を旋回トルクの演算に使用しない場合について例示したが、必要に応じて、外力を旋回トルクの演算に使用するようにしても良い。

【符号の説明】

【0069】

１…電動車椅子、 ２ａ…車両本体、 駆動輪…１４ｃ、 第１駆動輪…１４ｃＬ、 第２駆動輪…１４ｃＲ、 モータ１５、 第１モータ１５Ｌ、 第２モータ１５Ｒ、 １７…駆動速度センサ、 １７Ｌ…駆動速度センサ（第１回転速度検出部）、 １７Ｒ…駆動速度センサ（第２回転速度検出部）、１８…制御装置、 ２０…グリップ、 ２０Ｌ…第１グリップ、 ２０Ｒ…第２グリップ、 ２１…操作検出部、 ２１Ｌ…第１操作検出部、 ２１Ｒ…第２操作検出部、 Ａ…操作者

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】