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(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】P2024031087
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】走行補助装置及び走行補助制御方法
(51)【国際特許分類】
B61B 13/00 20060101AFI20240229BHJP
A61G 7/08 20060101ALI20240229BHJP
B60L 15/20 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
B61B13/00 A
A61G7/08
B60L15/20 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022134405
(22)【出願日】2022-08-25
(71)【出願人】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】潘 思毅
(72)【発明者】
【氏名】勅使河原 誠一
【テーマコード（参考）】
3D101
4C040
5H125
【Ｆターム（参考）】
3D101BB17
3D101BB34
3D101BB43
4C040AA28
4C040GG17
5H125AA17
5H125AB01
5H125AC12
5H125BA00
5H125CA01
5H125EE41
5H125EE52
5H125EE57
5H125EE63
(57)【要約】
【課題】既存の走行器具と接続可能かつ離脱可能であって、専用の操作部を必要とせずに走行器具の走行を補助する。
【解決手段】走行補助装置は、装置本体に支持されて装置本体を走行させる駆動輪２０と、走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部２０ａと、本体部及び本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、荷重を検知する荷重センサ（センサ１２０）と、制御部２２と、を備え、制御部２２は、駆動輪２０に駆動力を付与して走行し始めた時の荷重に基づいて従動輪の静止摩擦力を算出し、荷重を駆動力とみなし、走行速度及び角速度と駆動力と静止摩擦力とに基づいて走行器具にかかる外力の推定値を算出し、外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で駆動輪が走行するよう制御する。
【選択図】図２１
【解決手段】走行補助装置は、装置本体に支持されて装置本体を走行させる駆動輪２０と、走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部２０ａと、本体部及び本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、荷重を検知する荷重センサ（センサ１２０）と、制御部２２と、を備え、制御部２２は、駆動輪２０に駆動力を付与して走行し始めた時の荷重に基づいて従動輪の静止摩擦力を算出し、荷重を駆動力とみなし、走行速度及び角速度と駆動力と静止摩擦力とに基づいて走行器具にかかる外力の推定値を算出し、外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で駆動輪が走行するよう制御する。
【選択図】図２１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置本体に支持されて前記装置本体を走行させる駆動輪と、
走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部と、
本体部と前記本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して前記走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、
前記接続部にかかる前記荷重を検知する荷重センサと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記駆動輪に駆動力を付与して走行し始めた時の前記荷重に基づいて前記従動輪の静止摩擦力を算出し、
前記荷重を駆動力とみなし、前記走行速度及び前記角速度と前記駆動力と前記静止摩擦力とに基づいて前記走行器具にかかる外力の推定値を算出し、
前記外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する、
走行補助装置。
走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部と、
本体部と前記本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して前記走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、
前記接続部にかかる前記荷重を検知する荷重センサと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記駆動輪に駆動力を付与して走行し始めた時の前記荷重に基づいて前記従動輪の静止摩擦力を算出し、
前記荷重を駆動力とみなし、前記走行速度及び前記角速度と前記駆動力と前記静止摩擦力とに基づいて前記走行器具にかかる外力の推定値を算出し、
前記外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する、
走行補助装置。
【請求項2】
前記制御部は、
推定した前記外力が走行方向と反対の方向に作用していると判断すると、前記走行速度及び前記角速度に所定の粘性抵抗係数を乗算することで算出されるブレーキ力を駆動力とし、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する、
請求項１に記載の走行補助装置。
推定した前記外力が走行方向と反対の方向に作用していると判断すると、前記走行速度及び前記角速度に所定の粘性抵抗係数を乗算することで算出されるブレーキ力を駆動力とし、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する、
請求項１に記載の走行補助装置。
【請求項3】
前記接続部は、平面視形状が正方形状である基部を含み、
前記荷重センサは、前記接続部の基部を収容する溝部を有するセンサ取付部材に取り付けられる複数の荷重センサを含み、
複数の前記荷重センサは、
軸方向に交差する平面のうち第１方向に、前記基部を挟んで配置され、前記基部に接して前記基部の変位に応じた第１測定値を測定する第１センサ群と、
前記平面のうち前記第１方向に交差する第２方向に、前記基部を挟んで配置され、前記基部に接して前記基部の変位に応じた第２測定値を測定する第２センサ群と、
前記基部に接して前記基部の前記軸方向に沿う第３方向の変位に応じた第３測定値を測定する第３センサ群と、
を含む、
請求項１又は２に記載の走行補助装置。
前記荷重センサは、前記接続部の基部を収容する溝部を有するセンサ取付部材に取り付けられる複数の荷重センサを含み、
複数の前記荷重センサは、
軸方向に交差する平面のうち第１方向に、前記基部を挟んで配置され、前記基部に接して前記基部の変位に応じた第１測定値を測定する第１センサ群と、
前記平面のうち前記第１方向に交差する第２方向に、前記基部を挟んで配置され、前記基部に接して前記基部の変位に応じた第２測定値を測定する第２センサ群と、
前記基部に接して前記基部の前記軸方向に沿う第３方向の変位に応じた第３測定値を測定する第３センサ群と、
を含む、
請求項１又は２に記載の走行補助装置。
【請求項4】
前記第１センサ群は、前記基部の前記第１方向に対向する２つの側面に対して２つずつ設けられ、各々の前記第１センサ群が前記第１測定値を測定することで２つの前記第１測定値を測定し、
前記第２センサ群は、前記基部の前記第２方向に対向する２つの側面に対して２つずつ設けられ、各々の前記第２センサ群が前記第２測定値を測定することで２つの前記第２測定値を測定する、
請求項３に記載の走行補助装置。
前記第２センサ群は、前記基部の前記第２方向に対向する２つの側面に対して２つずつ設けられ、各々の前記第２センサ群が前記第２測定値を測定することで２つの前記第２測定値を測定する、
請求項３に記載の走行補助装置。
【請求項5】
前記制御部は、
前記第１測定値と、前記第２測定値と、前記第３測定値と、に基づいて、前記接続部にかかる３軸の荷重を算出し、
前記第１測定値と、前記第２測定値と、前記接続部の所定の原点から前記基部と前記荷重センサとの接点までの距離と、前記接続部の前記第３方向回りの回転角度と、に基づいて、前記接続部にかかる前記第３方向回りのモーメントを算出し、
算出した３軸の荷重のうち、前記第１方向及び前記第２方向にかかる荷重と、前記第３方向回りのモーメントとを、前記走行補助装置の駆動力とみなす、
請求項４に記載の走行補助装置。
前記第１測定値と、前記第２測定値と、前記第３測定値と、に基づいて、前記接続部にかかる３軸の荷重を算出し、
前記第１測定値と、前記第２測定値と、前記接続部の所定の原点から前記基部と前記荷重センサとの接点までの距離と、前記接続部の前記第３方向回りの回転角度と、に基づいて、前記接続部にかかる前記第３方向回りのモーメントを算出し、
算出した３軸の荷重のうち、前記第１方向及び前記第２方向にかかる荷重と、前記第３方向回りのモーメントとを、前記走行補助装置の駆動力とみなす、
請求項４に記載の走行補助装置。
【請求項6】
前記荷重センサは、
四角環形状の板体である外枠と、
前記外枠の内周縁の一辺に連結して前記外枠の内周側に設けられる四角形状の板体である舌片と、
前記舌片の一方の面から突出して前記基部に接する突起部と、
を有し、
前記基部の同一の側面を支持する２つの荷重センサは、互いに前記突起部の前記第３方向の位置がずれるように前記センサ取付部材に取り付けられる、
請求項４に記載の走行補助装置。
四角環形状の板体である外枠と、
前記外枠の内周縁の一辺に連結して前記外枠の内周側に設けられる四角形状の板体である舌片と、
前記舌片の一方の面から突出して前記基部に接する突起部と、
を有し、
前記基部の同一の側面を支持する２つの荷重センサは、互いに前記突起部の前記第３方向の位置がずれるように前記センサ取付部材に取り付けられる、
請求項４に記載の走行補助装置。
【請求項7】
前記接続部は、
平面視形状が正方形状である基部と前記基部の上面から突出して軸方向に延びる接続ピン部とを含む荷重受け部材と、
前記走行器具に取り付けられ、前記接続ピン部が挿入可能な嵌合孔を有する取り付け部材と、
を備える、
請求項１又は２に記載の走行補助装置。
平面視形状が正方形状である基部と前記基部の上面から突出して軸方向に延びる接続ピン部とを含む荷重受け部材と、
前記走行器具に取り付けられ、前記接続ピン部が挿入可能な嵌合孔を有する取り付け部材と、
を備える、
請求項１又は２に記載の走行補助装置。
【請求項8】
前記接続ピン部は、
前記軸方向に視た形状が真円以外の形状を有する第１柱部を上端部に含み、
前記嵌合孔は、第１孔部、第２孔部、第３孔部が順に連通し、
前記第１孔部は、前記第２孔部に向かって徐々に小さくなるようなテーパ状の内壁を有し、
前記第２孔部は、前記第３孔部に向かって徐々に小さくなり、かつ前記第１孔部のテーパ比より小さいテーパ比のテーパ状の内壁を有し、
前記第３孔部は、前記接続ピン部の前記第１柱部が嵌合可能である、
請求項７に記載の走行補助装置。
前記軸方向に視た形状が真円以外の形状を有する第１柱部を上端部に含み、
前記嵌合孔は、第１孔部、第２孔部、第３孔部が順に連通し、
前記第１孔部は、前記第２孔部に向かって徐々に小さくなるようなテーパ状の内壁を有し、
前記第２孔部は、前記第３孔部に向かって徐々に小さくなり、かつ前記第１孔部のテーパ比より小さいテーパ比のテーパ状の内壁を有し、
前記第３孔部は、前記接続ピン部の前記第１柱部が嵌合可能である、
請求項７に記載の走行補助装置。
【請求項9】
前記装置本体に対して一方向に移動可能に設けられる摺動部材と、
前記装置本体と前記荷重受け部材とを接続し、かつ前記摺動部材の移動に伴って前記荷重受け部材を前記装置本体に対して昇降させる昇降機構と、
前記摺動部材を前記装置本体に対して前記一方向に移動させる直動アクチュエータと、
をさらに備え、
前記荷重受け部材は、前記本体部の下面側に固定した前記取り付け部材の下方から上昇することで、前記取り付け部材を介して前記走行器具を保持可能、かつ下降することで前記取り付け部材及び前記走行器具から離脱可能である、
請求項７に記載の走行補助装置。
前記装置本体と前記荷重受け部材とを接続し、かつ前記摺動部材の移動に伴って前記荷重受け部材を前記装置本体に対して昇降させる昇降機構と、
前記摺動部材を前記装置本体に対して前記一方向に移動させる直動アクチュエータと、
をさらに備え、
前記荷重受け部材は、前記本体部の下面側に固定した前記取り付け部材の下方から上昇することで、前記取り付け部材を介して前記走行器具を保持可能、かつ下降することで前記取り付け部材及び前記走行器具から離脱可能である、
請求項７に記載の走行補助装置。
【請求項10】
前記走行器具の前記従動輪は、自在輪である、
請求項１又は２に記載の走行補助装置。
請求項１又は２に記載の走行補助装置。
【請求項11】
装置本体に支持されて前記装置本体を走行させる駆動輪と、
走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部と、
本体部と前記本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して前記走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、
前記接続部にかかる前記荷重を検知する荷重センサと、
を備える走行補助装置において前記走行器具の走行を補助する走行補助制御方法であって、
前記駆動輪に駆動力を付与して走行し始めた時の前記荷重に基づいて前記従動輪の静止摩擦力を算出するキャリブレーションプロセスと、
前記荷重を駆動力とみなし、前記走行速度及び前記角速度と前記駆動力と前記静止摩擦力とに基づいて、前記走行器具にかかる外力の推定値を算出する推定プロセスと、
前記推定プロセスで算出された前記外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する比例微分制御プロセスと、
を含み、
前記推定プロセスと前記比例微分制御プロセスとを繰り返し実行する、
走行補助制御方法。
走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部と、
本体部と前記本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して前記走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、
前記接続部にかかる前記荷重を検知する荷重センサと、
を備える走行補助装置において前記走行器具の走行を補助する走行補助制御方法であって、
前記駆動輪に駆動力を付与して走行し始めた時の前記荷重に基づいて前記従動輪の静止摩擦力を算出するキャリブレーションプロセスと、
前記荷重を駆動力とみなし、前記走行速度及び前記角速度と前記駆動力と前記静止摩擦力とに基づいて、前記走行器具にかかる外力の推定値を算出する推定プロセスと、
前記推定プロセスで算出された前記外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する比例微分制御プロセスと、
を含み、
前記推定プロセスと前記比例微分制御プロセスとを繰り返し実行する、
走行補助制御方法。
【請求項12】
走行方向と反対の方向に外力が作用した場合に前記比例微分制御プロセスの代わりに実行され、前記走行速度及び前記角速度に所定の粘性抵抗係数を乗算することで算出されるブレーキ力を駆動力とし、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御するＤ制御プロセスをさらに含む、
請求項１１に記載の走行補助制御方法。
請求項１１に記載の走行補助制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、走行補助装置及び走行補助制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自在輪を有する台車、搬送用カート、移動ベッド、ストレッチャー等、搬送対象を載せ、操作者による手押し操作によって床面上を走行する走行器具の走行を補助する走行補助装置が知られている。走行補助装置は、操作者がかける力に応じて走行のための駆動力を付与することによって、操作者が走行器具を操作するための力を軽減させる。
【0003】
例えば、特許文献１には、手術台に設けられた専用の手動操作要素の操作に従って、手術台を全方向に移動させるフロアプラットフォームが開示されている。また、特許文献２には、ハンドル及びハンドルによって操作される駆動部が既存のストレッチャーに装着可能であるパワーアシスト付き搬送装置が開示されている。また、特許文献３には、ストレッチャーの下部に装着され、ストレッチャーに装着した操作盤によって、車輪が接地した時にストレッチャーの走行を補助して走行するよう操作されるユニットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０１７－５３６１５０号公報
【特許文献2】特開２００６－００１４２６号公報
【特許文献3】特開２０００－１０７２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１、２、３に開示された走行補助装置は、専用の操作部によって操作されるため、多様な搬送器具や、複数人で搬送器具を走行させる場合には適用できない。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既存の走行器具と接続可能かつ離脱可能であって、専用の操作部を必要とせずに走行器具の走行を補助することができる走行補助装置及び走行補助制御方法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】
本発明の一態様に係る走行補助装置は、装置本体に支持されて前記装置本体を走行させる駆動輪と、走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部と、本体部と前記本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して前記走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、前記接続部にかかる前記荷重を検知する荷重センサと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記駆動輪に駆動力を付与して走行し始めた時の前記荷重に基づいて前記従動輪の静止摩擦力を算出し、前記荷重を駆動力とみなし、前記走行速度及び前記角速度と前記駆動力と前記静止摩擦力とに基づいて前記走行器具にかかる外力の推定値を算出し、前記外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する。
【0008】
これによれば、専用の操作部を必要とせずに、操作者が外力をかける方向に走行器具が走行するよう補助して、操作者の負担を軽減させることができる。専用の操作部がなくても、操作者が走行器具の任意の部位を手で掴んで直接操作することができるため、走行補助装置を操作するための特別な練習が不要であり、狭い空間や混雑した環境においても、走行器具の細やかな動きが実現可能である。また、走行補助装置は、接続部において、既存の走行器具と接続可能かつ離脱可能であり、多様な走行器具に適用可能である。また、搬送対象を載せた走行器具にかかる静止摩擦力を算出するので、静止摩擦力と走行器具単体の静止摩擦係数及び寸法とに基づいて、搬送対象を含む走行器具の質量及び慣性モーメントを算出できる。また、搬送対象を含む走行器具の質量及び慣性モーメントを前提として、走行器具を操作する操作者による外力を推定し、この外力がゼロになるように制御するので、都度重量の異なる搬送対象を載せる場合でも、これに対応した走行補助制御が可能である。
【0009】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記制御部は、推定した前記外力が走行方向と反対の方向に作用していると判断すると、前記走行速度及び前記角速度に所定の粘性抵抗係数を乗算することで算出されるブレーキ力を駆動力とし、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する。
【0010】
これによれば、走行速度及び角速度が小さい場合には振動を抑制するとともに、高速時にはブレーキ力を大きくすることができる。したがって、例えば、走行器具が障害物に接触しそうになった時等、搬送対象への負担を低減しつつ、即座に減速、停止が可能である。
【0011】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記接続部は、平面視形状が正方形状である基部を含み、前記荷重センサは、前記接続部の基部を収容する溝部を有するセンサ取付部材に取り付けられる複数の荷重センサを含み、複数の前記荷重センサは、軸方向に交差する平面のうち第１方向に、前記基部を挟んで配置され、前記基部に接して前記基部の変位に応じた第１測定値を測定する第１センサ群と、前記平面のうち前記第１方向に交差する第２方向に、前記基部を挟んで配置され、前記基部に接して前記基部の変位に応じた第２測定値を測定する第２センサ群と、前記基部に接して前記基部の前記軸方向に沿う第３方向の変位に応じた第３測定値を測定する第３センサ群と、を含む。
【0012】
走行器具から荷重を受ける接続部は、センサ取付部材に取り付けられた複数のセンサを介して４側面及び底面が支持され、複数の荷重センサによって、接続部の第１方向、第２方向、及び第３方向の変位に応じた第１測定値、第２測定値、及び第３測定値が測定される。これにより、例えば、制御部２２が、荷重センサが測定した各測定値に基づいて３軸の荷重を算出可能である。したがって、走行補助装置は、走行器具からかかる荷重を３軸に分離して算出するための各測定値を測定することができる。また、走行補助装置は、荷重センサが取り付けられるセンサ取付部材の材質が限定されない。
【0013】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記第１センサ群は、前記基部の前記第１方向に対向する２つの側面に対して２つずつ設けられ、各々の前記第１センサ群が前記第１測定値を測定することで２つの前記第１測定値を測定し、前記第２センサ群は、前記基部の前記第２方向に対向する２つの側面に対して２つずつ設けられ、各々の前記第２センサ群が前記第２測定値を測定することで２つの前記第２測定値を測定する。
【0014】
走行補助装置は、接続部に対して第３方向回りの回転方向にモーメントがかかった場合、基部の対向する側面に配置された４つの荷重センサのうち、対角状に位置する２つの荷重センサが押圧される。したがって、基部の各々の側面に２つずつの荷重センサを配置することで、例えば、制御部が、荷重センサが測定した各測定値、荷重センサまでの距離、第３方向回りの回転角度に基づいて、第３方向回りのモーメントを算出することが可能である。すなわち、走行補助装置は、走行器具からかかる荷重を４軸に分離して算出するための各測定値を測定することができる。
【0015】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記制御部は、前記第１測定値と、前記第２測定値と、前記第３測定値と、に基づいて、前記接続部にかかる３軸の荷重を算出し、前記第１測定値と、前記第２測定値と、前記接続部の所定の原点から前記基部と前記センサとの接点までの距離と、前記接続部の前記第３方向回りの回転角度と、に基づいて、前記接続部にかかる前記第３方向回りのモーメントを算出し、算出した３軸の荷重のうち、前記第１方向及び前記第２方向にかかる荷重と、前記第３方向回りのモーメントとを、前記走行補助装置の駆動力とみなす。
【0016】
走行補助装置は、走行器具と接続している状態において、走行器具からかかる荷重が、接続部にかかることで、走行器具からかかる荷重によって変位する接続部の変位に応じた第１測定値、第２測定値、及び第３測定値を測定する。走行補助装置は、各測定値に基づいて、制御部によって、３軸の荷重を算出可能である。また、走行補助装置は、接続部に対して第３方向回りの回転方向にモーメントがかかった場合、基部の対向する側面に配置された４つの荷重センサのうち、対角状に位置する２つの荷重センサが押圧される。したがって、基部の各々の側面に２つずつの荷重センサを配置することで、走行補助装置は、各測定値、荷重センサまでの距離、第３方向回りの回転角度に基づいて、制御部によって、第３方向回りのモーメントを算出可能である。これにより、走行補助装置は、第１方向、第２方向、及び第３方向にかかる荷重に加え、第３方向回りのモーメントを算出することができる。そして、第１方向及び第２方向にかかる荷重を並進駆動力、第３方向回りのモーメントを旋回駆動力とみなし、これに基づいて、走行器具を操作する操作者による外力の推定値を算出することができる。
【0017】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記荷重センサは、四角環形状の板体である外枠と、前記外枠の内周縁の一辺に連結して前記外枠の内周側に設けられる四角形状の板体である舌片と、前記舌片の一方の面から突出して前記基部に接する突起部と、を有し、前記基部の同一の側面を支持する２つのセンサは、互いに前記突起部の前記第３方向の位置がずれるように前記センサ取付部材に取り付けられる。
【0018】
これにより、基部の側面を支持する箇所が第３方向にバラつきができるので、センサ取付部材に対する基部を含む接続部の意図しない回転を抑制することができる。
【0019】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記接続部は、平面視形状が正方形状である基部と前記基部の上面から突出して軸方向に延びる接続ピン部とを含む荷重受け部材と、前記走行器具に取り付けられ、前記接続ピン部が挿入可能な嵌合孔を有する取り付け部材と、を備える。
【0020】
走行補助装置は、荷重受け部材が、接続ピン部を有し、走行器具に取り付けられる取り付け部材が、接続ピン部が挿入可能な嵌合孔を有するので、走行器具との接続及び分離が容易に可能である。
【0021】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記接続ピン部は、前記軸方向に視た形状が真円以外の形状を有する第１柱部を上端部に含み、前記嵌合孔は、第１孔部、第２孔部、第３孔部が順に連通し、前記第１孔部は、前記第２孔部に向かって徐々に小さくなるようなテーパ状の内壁を有し、前記第２孔部は、前記第３孔部に向かって徐々に小さくなり、かつ前記第１孔部のテーパ比より小さいテーパ比のテーパ状の内壁を有し、前記第３孔部は、前記接続ピン部の前記第１柱部が嵌合可能である。
【0022】
これにより、走行補助装置の接続部は、荷重受け部材と取り付け部材とを位置決めする際に、第１孔部で軸方向に交差する平面の２軸方向の位置決めをし、第２孔部で軸方向回りの回転方向の位置決めをし、第３孔部での嵌合で軸方向の１軸方向の位置決めをすることによって、一組の嵌合孔と接続ピン部との組み合わせのみで、４軸の位置決めが可能である。また、荷重受け部材は、第１孔部において取り付け部材に対して第２孔部の方向に移動すると、第１柱部の上端縁の１つの角状部が第１孔部の内壁に接触して内壁に案内されることで径中心方向に移動する。また、荷重受け部材は、第２孔部において取り付け部材に対して第３孔部の方向に移動すると、第１柱部の長径の両端部に位置する角状部が第２孔部の内壁に接触しながら第２孔部の角状部に向かって案内されることで軸中心回りに回転移動する。すなわち、接続部は、接続ピン部と嵌合孔とを対向させた状態から、接続ピン部を嵌合孔に挿通するだけで、軸方向に交差する平面の２軸方向、軸方向回りの回転方向、軸方向の１軸方向に順次位置決めされるので、容易に４軸の位置決めが可能である。
【0023】
本発明の一態様に係る走行補助装置は、前記装置本体に対して一方向に移動可能に設けられる摺動部材と、前記装置本体と前前記荷重受け部材とを接続し、かつ前記摺動部材の移動に伴って前記荷重受け部材を前記装置本体に対して昇降させる昇降機構と、前記摺動部材を前記装置本体に対して前記一方向に移動させる直動アクチュエータと、を備え、前記荷重受け部材は、前記本体部の下面側に固定した前記取り付け部材の下方から上昇することで、前記取り付け部材を介して前記走行器具を保持可能、かつ下降することで前記取り付け部材及び前記走行器具から離脱可能である。
【0024】
これにより、走行補助装置では、走行補助装置が走行器具の下に潜り込んで、荷重受け部材が下方から走行器具に取り付けられた取り付け部材に接続するので、右左折や旋回、前進と後進との切り換え等が容易であり、安定的な走行が可能である。また、走行器具への接続前に走行器具の下方に潜り込む際は、荷重受け部材を下降させることにより、走行補助装置の全高を小さくできるので、低床の走行器具にも対応が可能である。また、荷重受け部材を下降させることにより走行器具に取り付けられた取り付け部材との接続が容易に解除できるので、予め複数の取り付け部材を各々複数の走行器具に取り付けておけば、複数の走行器具を次々に搬送可能である。
【0025】
本発明の一態様に係る走行補助装置において、前記走行器具の前記従動輪は、自在輪である。
【0026】
自在輪は、発進時において、自在輪の軸方向に垂直な水平方向に押された場合に最も操作者への負荷が少なく、軸方向に押された場合に最も負荷が大きい。走行補助装置は、走行器具の静止状態において、荷重がかけられた方向に自動的に加速して、走り出しにおける操作者への負荷を軽減させるため、自在輪の軸方向に荷重がかけられた場合でも、走行器具を容易に発進させることができる。
【0027】
本発明の一態様に係る走行補助制御方法は、装置本体に支持されて前記装置本体を走行させる駆動輪と、走行速度及び角速度の情報を取得する速度取得部と、本体部と前記本体部に支持される複数の従動輪とを備える走行器具に接続して前記走行器具からかかる荷重を受ける接続部と、前記接続部にかかる前記荷重を検知する荷重センサと、を備える走行補助装置において前記走行器具の走行を補助する走行補助制御方法であって、前記駆動輪に駆動力を付与して走行し始めた時の前記荷重に基づいて前記従動輪の静止摩擦力を算出するキャリブレーションプロセスと、前記荷重を駆動力とみなし、前記走行速度及び前記角速度と前記駆動力と前記静止摩擦力とに基づいて、前記走行器具にかかる外力の推定値を算出する推定プロセスと、前記推定プロセスで算出された前記外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する比例微分制御プロセスと、を含み、前記推定プロセスと前記比例微分制御プロセスとを繰り返し実行する。
【0028】
これによれば、専用の操作部を必要とせずに、操作者が外力をかける方向に走行器具が走行するよう補助して、操作者の負担を軽減させることができる。専用の操作部がなくても、操作者が走行器具の任意の部位を手で掴んで直接操作することができるため、走行補助装置を操作するための特別な練習が不要であり、狭い空間や混雑した環境においても、走行器具の細やかな動きが実現可能である。また、走行補助装置は、接続部において、既存の走行器具と接続可能かつ離脱可能であり、多様な走行器具に適用可能である。また、キャリブレーションプロセスでは、搬送対象を載せた走行器具にかかる静止摩擦力を算出するので、静止摩擦力と走行器具単体の静止摩擦係数及び寸法とに基づいて、搬送対象を含む走行器具の質量及び慣性モーメントを算出できる。推定プロセス及び比例微分制御プロセスでは、搬送対象を含む走行器具の質量及び慣性モーメントを前提として、走行器具を操作する操作者による外力を推定し、この外力がゼロになるように制御するので、都度重量の異なる搬送対象を載せる場合でも、これに対応した走行補助制御が可能である。
【0029】
本発明の一態様に係る走行補助制御方法は、走行方向と反対の方向に外力が作用した場合に前記比例微分制御プロセスの代わりに実行され、前記走行速度及び前記角速度に所定の粘性抵抗係数を乗算することで算出されるブレーキ力を駆動力とし、当該駆動力で前記駆動輪が走行するよう制御する粘性抵抗制御プロセスをさらに含む。
【0030】
これによれば、走行速度及び角速度が小さい場合には振動を抑制するとともに、高速時にはブレーキ力を大きくすることができる。したがって、例えば、走行器具が障害物に接触しそうになった時等、搬送対象への負担を低減しつつ、即座に減速、停止が可能である。
【発明の効果】
【0031】
本発明によれば、既存の走行器具と接続可能かつ離脱可能であって、専用の操作部を必要とせずに走行器具の走行を補助することができる走行補助装置及び走行補助制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【発明を実施するための形態】
【0033】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【0034】
（実施形態）
［走行補助装置１の構成］
まず、実施形態に係る走行補助装置１の構成について、図１から図６までを参照して説明する。図１は、実施形態に係る走行補助装置の走行器具への接続前の状態を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る走行補助装置１の構成例を示す斜視図である。図３は、図２に示す走行補助装置１の平面図である。図４は、図２に示す走行補助装置１の昇降機構４０の構成例を示す斜視図である。図５は、図４の昇降機構４０の上昇状態を示す斜視図である。図６は、図５の状態における摺動部材３０の構成例を示す斜視図である。なお、これらの図において、発明に係る構成要素以外の構成要素は、適宜省略して図示される。また、以下の説明では、走行補助装置１の水平な長手方向（図３の左右方向）を「前後方向」、短手方向（図３の上下方向）を「幅方向」と言う。
［走行補助装置１の構成］
まず、実施形態に係る走行補助装置１の構成について、図１から図６までを参照して説明する。図１は、実施形態に係る走行補助装置の走行器具への接続前の状態を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る走行補助装置１の構成例を示す斜視図である。図３は、図２に示す走行補助装置１の平面図である。図４は、図２に示す走行補助装置１の昇降機構４０の構成例を示す斜視図である。図５は、図４の昇降機構４０の上昇状態を示す斜視図である。図６は、図５の状態における摺動部材３０の構成例を示す斜視図である。なお、これらの図において、発明に係る構成要素以外の構成要素は、適宜省略して図示される。また、以下の説明では、走行補助装置１の水平な長手方向（図３の左右方向）を「前後方向」、短手方向（図３の上下方向）を「幅方向」と言う。
【0035】
走行補助装置１は、走行器具２００（図１６及び図１７参照）の下に潜り込んで下方から走行器具２００に接続し、走行器具２００の走行を補助する装置である。図１に示すように、走行器具２００は、搬送対象を載せる本体部２１０と、水平方向成分を含む外力が付与されることによって本体部２１０を水平姿勢に維持して水平方向に移動させることが可能な複数の従動輪２２０（自在輪）と、本体部２１０の中央部に固定した後述の取り付け部材１５０と、ガイド部材２３０と、ストッパー２４０と、操作者が走行器具２００を操作するためのハンドル２５０と、を備え、走行補助装置１が本体部２１０の下に潜り込める隙間を有する。ガイド部材２３０は、第１アーム２３１と、第１アーム２３１に並設した第２アーム２３２と、を有する。走行器具２００は、例えば、台車、搬送カート、移動ベッド、ストレッチャー等である。第２アーム２３２は、第１アーム２３１に交差せず、本体部２１０の外側の一方向に向かって延びている。
【0036】
第１アーム２３１及び第２アーム２３２は、取り付け部材１５０を挟んで向かい合って設置され、第１アーム２３１及び第２アーム２３２の後端側が走行器具２００の進行方向に対して垂直の取り付け部材１５０の位置に固定されている。第１アーム２３１及び第２アーム２３２の先端側は、弓形状に外側に広がって延びている。第１アーム２３１と第２アーム２３２との間隔は、走行器具２００の下方の接続位置が最も小さくなるような構造である。
【0037】
第１アーム２３１及び第２アーム２３２は、取り付け部材１５０よりも突出しているため、後述で説明するように、接続モジュール１００が走行器具２００への接続前に走行器具２００の下方に潜り込む際に、接続モジュール１００と取り付け部材１５０との間に空間が設けられることになる。接続モジュール１００は、第１アーム２３１と第２アーム２３２との間に侵入し、第１アーム２３１及び第２アーム２３２は、走行器具２００に対する走行補助装置１の相対位置を走行器具２００の下方の接続位置に誘導する。
【0038】
ストッパー２４０は、第１アーム２３１及び第２アーム２３２が設置された位置と反対側の位置に、取り付け部材１５０の両端側に設置されている。ストッパー２４０同士間の幅は、接続モジュール１００の横幅よりも狭く、接続モジュール１００が取り付け部材１５０の真下にある状態で、接続モジュール１００に当接し、走行補助装置１を停止させ、走行器具２００への接続が可能となる。接続モジュール１００が走行器具２００への接続前に取り付け部材１５０の下方に潜り込む際に、走行器具２００に対する走行補助装置１の相対位置が接続位置からずれた位置にあるときに、走行器具２００の装置本体１０の下面側中央部に配置したストッパー２４０は、接続モジュール１００の前方側側面に当接し、走行補助装置１を停止させることができる。これにより、ストッパー２４０は、接続モジュール１００が取り付け部材１５０の下を通り越さないようにすることができる。
【0039】
図２に示すように、実施形態の走行補助装置１は、装置本体１０と、４つの駆動輪２０と、摺動部材３０と、昇降機構４０と、直動アクチュエータ５０と、接続モジュール１００と、を備える。
【0040】
装置本体１０は、水平姿勢の板状の基台１１上に、駆動輪２０、摺動部材３０、昇降機構４０、及び直動アクチュエータ５０等の走行補助装置１の主な構成要素を支持する。基台１１には、各々の駆動輪２０の一部を基台１１より下方に露出させるための駆動輪用開口１１ａが形成されている。また、基台１１は、各々の駆動輪２０の回転軸を支持する４組８つの駆動輪支持部１２と、直動アクチュエータ５０の固定部５１（図４等参照）を基台１１に固定するアクチュエータ支持部１３と、基台１１に設けられる他の構成要素の各種支持部材と、を有する。
【0041】
また、装置本体１０は、基台１１に設けられる構成要素の側方及び上方を覆うカバー部材１５を有する。カバー部材１５は、昇降機構用開口１５ａを有する。昇降機構用開口１５ａは、カバー部材１５の上面１５ｂの中央部分に設けられる。昇降機構用開口１５ａからは、後述の接続モジュール１００が昇降に伴って出没する。実施形態の走行補助装置１において、駆動輪２０の走行面との接地面からカバー部材１５の上面１５ｂまでの高さは、１２５ｍｍである。装置本体１０は、基台１１とカバー部材１５とが略直方体形状の筐体をなす。
【0042】
駆動輪２０は、実施形態において、装置本体１０に対して前後左右に合計４つ設けられる。駆動輪２０は、実施形態において、全方向移動が可能なメカナムホイールであるが、例えば、オムニホイールであってもよい。各々の駆動輪２０は、基台１１に固定された駆動輪支持部１２によって、回転軸回りに回動可能に設けられる。１組の駆動輪支持部１２は、実施形態において、１つの駆動輪２０を挟み対向して配置される２つの支持部材を含む。支持部材は、１つの駆動輪２０の回転軸の両端部を各々支持する。
【0043】
駆動輪２０は、回転アクチュエータ２１から回転駆動力が伝達される。回転アクチュエータ２１は、各々の駆動輪２０を駆動する４つの回転アクチュエータ２１を含む。回転アクチュエータ２１は、例えば、ＢＬＤＣ（Brush-Less Direct-Current）モータを含む。回転アクチュエータ２１は、実施形態において、オドメトリによって速度推定を行うためのロータリエンコーダやホールセンサ等の位置検出器を備える。回転アクチュエータ２１は、実施形態において、前後に配置される駆動輪２０の間に空間において、出力軸が駆動輪２０の回転軸と平行となるように駆動輪２０に隣接して配置され、プーリ及びベルト等を介して駆動輪２０にトルクを伝達する。
【0044】
回転アクチュエータ２１は、モータドライバ２１ａ（図２１参照）によって制御される。モータドライバ２１ａは、例えば、走行補助装置１の各構成を制御する制御部２２に含まれる。モータドライバ２１ａは、回転アクチュエータ２１から回転数の情報を取得する。実施形態のモータドライバ２１ａは、回転数の情報を、速度取得部２０ａ（図２１参照）に出力する。速度取得部２０ａは、走行補助装置１全体の走行速度及び旋回角速度の情報を取得する。実施形態において、速度取得部２０ａは、各々の回転アクチュエータ２１を制御する各々のモータドライバ２１ａから回転数の情報を取得するとともに、取得した回転数に基づいて、走行補助装置１全体の走行速度ｖ及び角速度ωを算出する演算処理装置を含む。
【0045】
制御部２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを有する演算処理部、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、記憶部、及び入出力インターフェース装置等のハードウェア資源を備える。制御部２２の機能は、記憶部に格納された所定のプログラムを演算処理部が実行することで実現される。
【0046】
また、制御部２２は、例えば、所定のプログラムが実行されることで、後述の直動アクチュエータ５０の駆動源を駆動させる。また、制御部２２は、例えば、所定のプログラムが実行されることで、後述の荷重受け部材１３０にかかる３軸の荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ及びＺ軸回りのモーメントＭｚを算出する。また、制御部２２は、実施形態において、速度取得部２０ａが回転アクチュエータ２１から取得した回転数に基づいて算出した走行補助装置１全体の走行速度ｖ及び角速度ωを、速度取得部２０ａから取得する。制御部２２は、演算処理部による演算結果に従って、各構成要素に各種機能を実行させる制御信号を出力し、演算結果を外部へ出力する。
【0047】
また、制御部２２は、後述の図１９等に示す走行補助制御処理を実行する。また、装置本体１０には、後述のキャリブレーションプロセスＳ３００（図１９及び図２０参照）において、走行器具２００の操作者及び周囲にキャリブレーションプロセスＳ３００の開始及び終了を報知するための報知部を備えていてもよい。報知部は、制御部２２による所定の演算結果に従って、所定の音声、アラーム音又は光等を出力するスピーカ又は発光装置等を含んでもよい。
【0048】
制御部２２は、実施形態において、装置本体１０の前後方向の一方の端部側であって、後述の直動アクチュエータ５０の固定部５１の上方に配置される。モータドライバ２１ａ（図２１参照）は、例えば、４つ配置される。また、回転アクチュエータ２１及びモータドライバ２１ａを含む制御部２２は、バッテリ２３から電力が供給されて駆動する。バッテリ２３は、装置本体１０の前後方向の他方の端部側に配置される。さらに、装置本体１０には、非常停止ボタン２４と、リレースイッチ２５と、が設けられる。走行補助装置１は、非常停止ボタン２４が操作者によって押されると、リレースイッチ２５が主電源を切り、バッテリ２３からの電力供給が停止される。
【0049】
摺動部材３０は、装置本体１０の基台１１に対して前後方向に移動可能に設けられる。摺動部材３０は、例えば、水平姿勢かつ前後方向に平行に設けられるガイドレールに沿って移動可能なように設けられてもよい。摺動部材３０は、一対のガイド軸部３１と、被固定部３２と、を有する。
【0050】
ガイド軸部３１は、装置本体１０の幅方向に延びる軸部材である。ガイド軸部３１は、後述の昇降機構４０の一対のガイド孔４１ｂに各々挿通する摺動軸部材４４ｂと同芯かつ一体に設けられるか、摺動軸部材４４ｂに固定されるか、あるいは摺動軸部材４４ｂと共用で設けられる。摺動部材３０は、ガイド軸部３１及び摺動軸部材４４ｂがガイド孔４１ｂ内を移動可能な範囲で、基台１１に対して前後方向に移動可能である。
【0051】
被固定部３２には、後述の直動アクチュエータ５０の可動部５２が固定される。摺動部材３０は、直動アクチュエータ５０が駆動して伸縮することによって、可動部５２とともに基台１１に対して前後方向に移動する。
【0052】
摺動部材３０は、実施形態において、平面視形状が、直動アクチュエータ５０に固定される被固定部３２が凹状部３３となるコ字形状に形成される。すなわち、被固定部３２に対して、直動アクチュエータ５０が収縮する方向の端部が二叉となる形状を有する。ガイド軸部３１は、二叉の端部に各々設けられる。摺動部材３０は、凹状部３３がガイド軸部３１に対して、直動アクチュエータ５０の伸長する方向に設けられる。すなわち、摺動部材３０は、昇降機構４０との接続部に対して、直動アクチュエータ５０の可動部５２との接続部が、直動アクチュエータ５０が伸長する方向に位置するように形成される。
【0053】
昇降機構４０は、実施形態において、Ｘ状のリンクを含むシザースリンク機構を含む。昇降機構４０は、装置本体１０の基台１１と後述の接続モジュール１００とを接続し、かつ接続モジュール１００の水平姿勢を維持した状態で上下動可能に支持する。昇降機構４０は、摺動部材３０の前後方向の移動に伴って、接続モジュール１００を装置本体１０に対して昇降させる。実施形態の昇降機構４０は、基台固定部４１と、接続機構固定部４２と、第１リンクアーム４３と、第２リンクアーム４４と、中央軸部材４５と、を含む。
【0054】
基台固定部４１は、装置本体１０の基台１１に対して固定される。基台固定部４１は、実施形態において、前後方向に延びる断面Ｌ字形状の一対の支持フレームを含む。基台固定部４１は、Ｌ字の底面部分が、基台１１に固定される。基台固定部４１は、Ｌ字の底面部分の幅方向の一方の端辺から上方に折り曲げたフランジ部に、軸孔４１ａと、ガイド孔４１ｂと、を有する。
【0055】
軸孔４１ａは、前後方向に延びる基台固定部４１の直動アクチュエータ５０が伸長する方向の端部に設けられる丸孔である。軸孔４１ａは、水平姿勢かつ装置本体１０の幅方向に貫通して設けられる。軸孔４１ａには、第１リンクアーム４３の下端側に設けられる回転軸部材４３ａが挿通する。
【0056】
ガイド孔４１ｂは、前後方向に延びる基台固定部４１の直動アクチュエータ５０が収縮する側の端部から中央に亘って設けられる長孔である。ガイド孔４１ｂは、水平姿勢かつ装置本体１０の幅方向に貫通して設けられる。ガイド孔４１ｂには、第２リンクアーム４４の下端側に設けられる摺動軸部材４４ｂが挿通する。
【0057】
接続機構固定部４２は、後述の接続モジュール１００の下端に位置するセンサ取付部材１１０に対して固定される。接続機構固定部４２は、実施形態において、前後方向に延びる断面逆Ｌ字形状の一対の支持フレームを含む。接続機構固定部４２は、倒Ｌ字の天面部分が、センサ取付部材１１０に固定される。接続機構固定部４２は、倒Ｌ字の天面部分の幅方向の一方の端辺から下方に折り曲げたフランジ部に、軸孔４２ａと、ガイド孔４２ｂと、を有する。
【0058】
軸孔４２ａは、前後方向に延びる接続機構固定部４２の直動アクチュエータ５０が伸長する方向の端部に設けられる丸孔である。軸孔４２ａは、水平姿勢かつ装置本体１０の幅方向に貫通して設けられる。軸孔４２ａには、第２リンクアーム４４の上端側に設けられる回転軸部材４４ａが挿通する。
【0059】
ガイド孔４２ｂは、前後方向に延びる接続機構固定部４２の直動アクチュエータ５０が収縮する側の端部から中央に亘って設けられる長孔である。ガイド孔４２ｂは、水平姿勢かつ装置本体１０の幅方向に貫通して設けられる。ガイド孔４２ｂには、第１リンクアーム４３の上端側に設けられる摺動軸部材４３ｂが挿通する。
【0060】
第１リンクアーム４３は、基台固定部４１と接続機構固定部４２とを連結する。第１リンクアーム４３は、長手方向の下端部に設けられた回転軸部材４３ａを介し、基台固定部４１に対して、装置本体１０の幅方向に平行な軸回りに回動可能に支持される。回転軸部材４３ａは、基台固定部４１に設けられた軸孔４１ａに挿通する。回転軸部材４３ａは、例えば、ピン部材である。
【0061】
第１リンクアーム４３は、長手方向の上端部に設けられた摺動軸部材４３ｂを介し、接続機構固定部４２に対して、装置本体１０の前後方向に摺動可能かつ装置本体１０の幅方向に平行な軸回りに回動可能に支持される。摺動軸部材４３ｂは、接続機構固定部４２に設けられたガイド孔４２ｂに挿通する。摺動軸部材４３ｂは、例えば、ピン部材である。
【0062】
第２リンクアーム４４は、基台固定部４１と接続機構固定部４２とを連結する。第２リンクアーム４４は、長手方向の上端部に設けられた回転軸部材４４ａを介し、接続機構固定部４２に対して、装置本体１０の幅方向に平行な軸回りに回動可能に支持される。回転軸部材４４ａは、接続機構固定部４２に設けられた軸孔４２ａに挿通する。回転軸部材４４ａは、例えば、ピン部材である。
【0063】
第２リンクアーム４４は、長手方向の下端部に設けられた摺動軸部材４４ｂを介し、基台固定部４１に対して、装置本体１０の前後方向に摺動可能かつ装置本体１０の幅方向に平行な軸回りに回動可能に支持される。摺動軸部材４４ｂは、基台固定部４１に設けられたガイド孔４２ｂに挿通する。摺動軸部材４４ｂは、摺動部材３０のガイド軸部３１と同芯であるように、ガイド軸部３１に固定される。摺動軸部材４４ｂは、例えば、ボルトである。
【0064】
中央軸部材４５は、第１リンクアーム４３及び第２リンクアーム４４の各々の長手方向の中央部同士を、回動可能に連結する。中央軸部材４５は、例えば、ピン部材である。
【0065】
直動アクチュエータ５０は、装置本体１０の前後方向に伸縮する一軸アクチュエータである。直動アクチュエータ５０は、例えば、装置本体１０に搭載される制御装置（制御部２２）が駆動源を駆動させることによって、駆動源の駆動力により伸縮する。直動アクチュエータ５０は、固定部５１と、可動部５２と、を含む。
【0066】
固定部５１は、実施形態において、軸心が水平姿勢かつ装置本体１０の前後方向に平行な筒形状のハウジングである。固定部５１は、長手方向の一方の端部が開口し、可動部５２の一部を内部に収容する。固定部５１は、長手方向の他方の端部が、装置本体１０の基台１１に設けられたアクチュエータ支持部１３に固定される。
【0067】
可動部５２は、実施形態において、軸心が水平姿勢かつ装置本体１０の前後方向に平行なシャフトである。可動部５２は、長手方向の一方の端部側の一部が、固定部５１の内部に収容される。可動部５２は、長手方向の他方の端部が、摺動部材３０の被固定部３２に固定される。
【0068】
可動部５２は、固定部５１及び装置本体１０に対して前後方向に直動移動可能である。可動部５２は、直動アクチュエータ５０が伸縮することによって、固定部５１及び装置本体１０に対して前後方向に直動移動する。直動アクチュエータ５０は、可動部５２が前後方向に直動移動することによって、摺動部材３０を前後方向に直動移動させる。
【0069】
［接続モジュール１００の構成］
次に、実施形態に係る接続モジュール１００の構成について、図７から図１３までを参照して説明する。図７は、実施形態に係る接続モジュール１００の構成例を示す分解斜視図である。なお、以下の説明では、水平な一方向をＸ軸方向といい、Ｘ軸方向に直交する水平な交差方向をＹ軸方向といい、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する垂直方向をＺ軸方向という。また、Ｚ軸回りの回転方向をθ回転方向という。
次に、実施形態に係る接続モジュール１００の構成について、図７から図１３までを参照して説明する。図７は、実施形態に係る接続モジュール１００の構成例を示す分解斜視図である。なお、以下の説明では、水平な一方向をＸ軸方向といい、Ｘ軸方向に直交する水平な交差方向をＹ軸方向といい、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する垂直方向をＺ軸方向という。また、Ｚ軸回りの回転方向をθ回転方向という。
【0070】
接続モジュール１００は、接続モジュール１００にかかる荷重をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、及びＺ軸回りに分離して測定する。実施形態の接続モジュール１００は、さらにＺ軸回りのモーメントを測定する。また、実施形態の接続モジュール１００は、走行補助装置１の装置本体１０側と走行器具２００（図１６及び図１７参照）とを接続する接続機構としての機能を備える。
【0071】
接続モジュール１００は、実施形態において、センサ取付部材１１０と、複数のセンサ１２０と、荷重受け部材１３０と、カバー部材１４０と、取り付け部材１５０と、感圧センサ１６０と、緩衝材１７０と、を備える。接続モジュール１００は、センサ取付部材１１０、複数のセンサ１２０、荷重受け部材１３０、カバー部材１４０、感圧センサ１６０、及び緩衝材１７０が、取り付け部材１５０と分離可能である。センサ取付部材１１０、複数のセンサ１２０、荷重受け部材１３０、及びカバー部材１４０は、摺動部材３０の前後方向への移動に伴い昇降機構４０によって昇降する。
【0072】
図８は、図７に示す接続モジュール１００のセンサ取付部材１１０の構成例を示す斜視図である。センサ取付部材１１０は、実施形態において、平面視形状が角丸の正方形状である略四角柱形状に形成されている。センサ取付部材１１０は、接続モジュール１００の基部となる部分であって、昇降機構４０の接続機構固定部４２に固定される。センサ取付部材１１０は、例えば、底面及び側面を接続機構固定部４２に支持された状態で取り付けられる。センサ取付部材１１０は、摺動部材３０の前後方向の移動に伴って、昇降機構４０を介し、装置本体１０に対して昇降する。センサ取付部材１１０には、複数のカバー固定ねじ穴１１１と、ピン脚収容溝部１１２と、８つのセンサ取付スリット１１３と、２つのセンサ取付凹部１１４と、配線穴１１５と、が形成される。
【0073】
カバー固定ねじ穴１１１は、図７及び後述の図１２に示すカバー部材１４０をセンサ取付部材１１０の上面１１０ａ側に固定するためのねじが挿通される穴である。カバー固定ねじ穴１１１は、センサ取付部材１１０の上面１１０ａ側から、Ｚ軸方向の下方に向かって形成される。カバー固定ねじ穴１１１は、実施形態において、４つ設けられる。４つのカバー固定ねじ穴１１１は、平面視におけるセンサ取付部材１１０の４角近傍の位置に形成される。
【0074】
ピン脚収容溝部１１２は、後述の荷重受け部材１３０の脚部１３５を収容するための溝である。ピン脚収容溝部１１２は、センサ取付部材１１０の上面１１０ａから下方に凹状かつ平面視が四角環形状に設けられる。センサ取付部材１１０は、平面視において、ピン脚収容溝部１１２の内周より内側の部分が、センサ取付部材１１０の上面１１０ａにおけるＺ軸方向の高さより低く形成される。
【0075】
８つのセンサ取付スリット１１３は、各々後述のセンサ１２０が挿通して取り付けられる穴である。各々のセンサ取付スリット１１３は、センサ取付部材１１０の上面１１０ａに細長い開口部を有し、上面１１０ａ側からＺ軸方向下方に向かって形成される。センサ取付スリット１１３は、平面視において、センサ取付部材１１０の外周とピン脚収容溝部１１２の外周との間であって、ピン脚収容溝部１１２の外周に細長い開口部の長手方向が沿うように形成される。各々のセンサ取付スリット１１３には、センサ１２０の検出部がピン脚収容溝部１１２側に向いた状態で露出するように、ピン脚収容溝部１１２側にセンサ用開口１１３ａが形成されている。
【0076】
８つのセンサ取付スリット１１３は、ピン脚収容溝部１１２の外周近傍に取り付けられるセンサ１２０が均等に配置されるように形成される。すなわち、８つのセンサ取付スリット１１３は、センサ取付部材１１０の中心に対して、Ｘ軸方向に線対称、Ｙ軸方向に線対称、Ｚ軸回りに９０°の点対称、かつＺ軸方向の高さが同一であるように形成される。具体的には、センサ取付スリット１１３は、ピン脚収容溝部１１２の外周の４辺各々の近傍に２つずつ形成される。
【0077】
２つのセンサ取付凹部１１４は、後述のセンサ１２０が取り付けられる凹部である。各々のセンサ取付凹部１１４は、センサ取付部材１１０のピン脚収容溝部１１２の内周より内側の部分の上面１１０ｂから下方に向かって凹状に形成される。各々のセンサ取付凹部１１４には、センサ１２０の検出部が上方を向いた状態でセンサ取付凹部１１４に固定するための爪部１１４ａが形成されている。爪部１１４ａは、センサ取付凹部１１４の縁から、平面視で内側に向かって突出してセンサ１２０の上面側の一部を覆うように形成される。
【0078】
２つのセンサ取付凹部１１４は、取り付けられるセンサ１２０が均等に配置されるように形成される。すなわち、２つのセンサ取付凹部１１４は、センサ取付部材１１０の中心に対して、Ｘ軸方向に線対称、Ｙ軸方向に線対称、かつＺ軸方向の高さが同一であるように形成される。具体的には、センサ取付凹部１１４は、Ｙ軸方向に並んで２つ形成される。
【0079】
配線穴１１５は、センサ１２０に接続する配線が通る溝及び孔である。センサ取付スリット１１３に取り付けられたセンサ１２０に接続する配線は、センサ取付スリット１１３からピン脚収容溝部１１２の外周側の内壁に沿って形成された溝を通ってピン脚収容溝部１１２の底面１１２ａに延びる。
【0080】
また、センサ取付凹部１１４に取り付けられたセンサ１２０に接続する配線は、センサ取付凹部１１４からピン脚収容溝部１１２の内周より内側の部分の上面１１０ｂ及びピン脚収容溝部１１２の内周側の内壁に沿って形成された溝を通ってピン脚収容溝部１１２の底面１１２ａに延びる。各々の配線は、ピン脚収容溝部１１２の底面１１２ａと荷重受け部材１３０の脚部１３５の下面１３１ｂとの間（後述の図１１参照）を這うように配線され、ピン脚収容溝部１１２の底面１１２ａに形成された孔を経由して、接続モジュール１００の外部の他素子に接続する。
【0081】
図９は、図７に示す接続モジュール１００にセンサ１２０を取り付けた状態を示す斜視図である。複数のセンサ１２０は、実施形態において、荷重を検出するひずみゲージ式のロードセルを含む。１つのセンサ１２０（ロードセル）は、２つのひずみゲージを有している。各々のセンサ１２０は、外枠１２０ａと、舌片１２０ｂと、を有する（図７参照）。
【0082】
外枠１２０ａは、四角環形状の板体である。舌片１２０ｂは、外枠１２０ａの内周側に設けられる四角形状の板体である。舌片１２０ｂは、一辺が、外枠１２０ａの内周縁の一辺に連結して、外枠１２０ａと一体で設けられる。舌片１２０ｂの両面には、各々ひずみゲージが１つずつ設けられる。また、舌片１２０ｂの一方の面の中心には、後述の荷重受け部材１３０と接する突起部１２０ｃが形成されている。舌片１２０ｂは、突起部１２０ｃを介して押圧されることで外枠１２０ａとの連結部を中心に揺動する。この際のひずみに基づいて、センサ１２０は、面に垂直な方向に加わった荷重を検出する。
【0083】
複数のセンサ１２０は、第１センサ群と、第２センサ群と、第３センサ群と、を含む。第１センサ群は、荷重受け部材１３０の基部１３１を水平な一方向（例えば、Ｙ軸方向）に挟んで支持する。第２センサ群は、荷重受け部材１３０の基部１３１を水平かつ一方向に直交する交差方向（例えば、Ｘ軸方向）に挟んで支持する。第３センサ群は、荷重受け部材１３０の基部１３１を一方向及び交差方向に直交する垂直方向（Ｚ軸方向）の下方から支持する。
【0084】
第１センサ群は、実施形態において、第１正センサ１２１ｐ及び第２正センサ１２２ｐと、第１負センサ１２１ｎ及び第２負センサ１２２ｎと、の４個のロードセルを含む。第２センサ群は、実施形態において、第３正センサ１２３ｐ及び第４正センサ１２４ｐと、第３負センサ１２３ｎ及び第４負センサ１２４ｎと、の４個のロードセルを含む。第３センサ群は、実施形態において、第５センサ１２５及び第６センサ１２６の２個のロードセルを含む。すなわち、実施形態の複数のセンサ１２０は、合計１０個のロードセルを含む。なお、以下の説明において、各々のセンサを特に区別しない場合は、単にセンサ１２０と称する。
【0085】
第１正センサ１２１ｐ、第１負センサ１２１ｎ、第２正センサ１２２ｐ、第２負センサ１２２ｎ、第３正センサ１２３ｐ、第３負センサ１２３ｎ、第４正センサ１２４ｐ、及び第４負センサ１２４ｎは、突起部１２０ｃがセンサ用開口１１３ａに向くように立たせ、センサ取付部材１１０のセンサ取付スリット１１３に挿通して取り付けられる。センサ取付スリット１１３に取り付けられたセンサ１２０は、上端部がセンサ取付部材１１０の上面１１０ａより上方に突出している。センサ取付スリット１１３に取り付けられた８つのセンサ１２０は、センサ用開口１１３ａから突起部１２０ｃがピン脚収容溝部１１２側に突出した位置で、外枠１２０ａがセンサ取付部材１１０に支持される。
【0086】
第１正センサ１２１ｐと第１負センサ１２１ｎとは、センサ取付部材１１０の中心に対してＹ軸方向に対向する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。第２正センサ１２２ｐと第２負センサ１２２ｎとは、センサ取付部材１１０の中心に対してＹ軸方向に対向する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。第１正センサ１２１ｐと第２正センサ１２２ｐとは、Ｘ軸方向に隣接する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。第１負センサ１２１ｎと第２負センサ１２２ｎとは、Ｘ軸方向に隣接する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。
【0087】
第３正センサ１２３ｐと第３負センサ１２３ｎとは、センサ取付部材１１０の中心に対してＸ軸方向に対向する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。第４正センサ１２４ｐと第４負センサ１２４ｎとは、センサ取付部材１１０の中心に対してＸ軸方向に対向する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。第３正センサ１２３ｐと第４正センサ１２４ｐとは、Ｙ軸方向に隣接する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。第３負センサ１２３ｎと第４負センサ１２４ｎとは、Ｙ軸方向に隣接する位置のセンサ取付スリット１１３に取り付けられる。
【0088】
また、センサ取付スリット１１３に取り付けられる８つのセンサ１２０は、隣接するセンサ１２０と上下が逆になるように取り付けられる（図７参照）。具体的には、第１正センサ１２１ｐ、第２負センサ１２２ｎ、第３負センサ１２３ｎ、及び第４正センサ１２４ｐは、外枠１２０ａと舌片１２０ｂとの連結部が上方に位置するように取り付けられる。また、第１負センサ１２１ｎ、第２正センサ１２２ｐ、第３正センサ１２３ｐ、及び第４負センサ１２４ｎは、外枠１２０ａと舌片１２０ｂとの連結部が下方に位置するように取り付けられる。これにより、センサ１２０は、隣接するセンサ１２０の突起部１２０ｃのＺ軸方向の位置がずれた状態で配置される。
【0089】
第５センサ１２５及び第６センサ１２６は、突起部１２０ｃが上方を向くように寝かせ、センサ取付凹部１１４に嵌め込んで取り付けられる。センサ取付凹部１１４に取り付けられた２つのセンサ１２０は、突起部１２０ｃがピン脚収容溝部１１２の内周より内側の部分の上面１１０ｂより上方に突出した位置で、外枠１２０ａがセンサ取付部材１１０に支持される。
【0090】
また、センサ取付凹部１１４に取り付けられる２つのセンサ１２０は、外枠１２０ａと舌片１２０ｂとの連結部の位置がＹ軸方向に逆になるように取り付けられる。具体的には、第５センサ１２５は、外枠１２０ａと舌片１２０ｂとの連結部がＹ軸の負方向に位置するように取り付けられる。また、第６センサ１２６は、外枠１２０ａと舌片１２０ｂとの連結部がＹ軸の正方向に位置するように取り付けられる。
【0091】
図１０は、図７に示す接続モジュール１００の荷重受け部材１３０の構成例を示す斜視図である。図１１は、図９に示すセンサ取付部材１１０及びセンサ１２０に図１０に示す荷重受け部材１３０を取り付けた状態を示す断面図である。荷重受け部材１３０は、走行器具２００にかかる荷重を受け、センサ１２０に伝達する部材である。荷重受け部材１３０は、基部１３１と、接続ピン部１３２と、を有する。
【0092】
基部１３１は、センサ１２０を介してセンサ取付部材１１０に支持される部分であり、実施形態において、平面視形状が角に丸みを含む正方形状である略四角柱形状に形成されている。基部１３１は、荷重受け部材１３０がセンサ１２０を介してセンサ取付部材１１０に支持されている状態において、上面１３１ａがセンサ取付部材１１０の上面１１０ａより下方に位置する。基部１３１は、凹状部１３３、１３４と、脚部１３５と、を含む。
【0093】
凹状部１３３は、基部１３１の下面１３１ｂ側から上方に向かって凹状に形成され、底面視形状が、角に丸みを含む正方形状の凹状部である。凹状部１３４は、凹状部１３３の天面からさらに上方に向かって凹状に形成され、底面視形状が、角に丸みを含む正方形状の凹状部である。凹状部１３３及び凹状部１３４は、平面視における中心が基部１３１の中心となるように形成される。すなわち、基部１３１の下面１３１ｂ側には、２段階の四角環形状部分が形成される。脚部１３５は、凹状部１３３の外周より外側の四角環形状部分である。
【0094】
荷重受け部材１３０は、センサ取付部材１１０に対して、直接接触しないように設けられ、複数のセンサ１２０を介してセンサ取付部材１１０に支持される。すなわち、荷重受け部材１３０は、複数のセンサ１２０、センサ取付部材１１０、及び昇降機構４０を介して、装置本体１０と接続される。この際、基部１３１は、脚部１３５がピン脚収容溝部１１２に収容され、４方の側面がセンサ１２０に接触されて支持される。また、基部１３１は、凹状部１３３及び凹状部１３４がピン脚収容溝部１１２の内周より内側の部分の上面１１０ｂと対向する。
【0095】
荷重受け部材１３０は、凹状部１３４の天面が、第５センサ１２５及び第６センサ１２６の突起部１２０ｃに支持されることによって、下方から支持される。凹状部１３３及び凹状部１３４は、第５センサ１２５及び第６センサ１２６の外枠１２０ａには接触しない。すなわち、第５センサ１２５と第６センサ１２６とは、隣接して配置され、いずれも荷重受け部材１３０の底面（凹状部１３４の天面）側からかかる荷重を受けるので、第５センサ１２５及び第６センサ１２６に荷重受け部材１３０から加わる力は、同方向となる。
【0096】
荷重受け部材１３０は、脚部１３５の外周側の側面が、第１正センサ１２１ｐ、第１負センサ１２１ｎ、第２正センサ１２２ｐ、第２負センサ１２２ｎ、第３正センサ１２３ｐ、第３負センサ１２３ｎ、第４正センサ１２４ｐ、及び第４負センサ１２４ｎの突起部１２０ｃに支持されることによって、側方から支持される。脚部１３５は、ピン脚収容溝部１１２の内壁及び底面１１２ａには接触しない。
【0097】
前述のとおり第１正センサ１２１ｐと第１負センサ１２１ｎとは、Ｙ軸方向に荷重受け部材１３０を挟んで対向して配置されるので、第１正センサ１２１ｐ及び第１負センサ１２１ｎに荷重受け部材１３０から加わる力は、逆方向となる。同様に、第２正センサ１２２ｐと第２負センサ１２２ｎとは、Ｙ軸方向に荷重受け部材１３０を挟んで対向して配置されるので、第２正センサ１２２ｐ及び第２負センサ１２２ｎに荷重受け部材１３０から加わる力は、逆方向となる。
【0098】
また、第３正センサ１２３ｐと第３負センサ１２３ｎとは、Ｘ軸方向に荷重受け部材１３０を挟んで対向して配置されるので、第３正センサ１２３ｐ及び第３負センサ１２３ｎに荷重受け部材１３０から加わる力は、逆方向となる。同様に、第４正センサ１２４ｐと第４負センサ１２４ｎとは、Ｘ軸方向に荷重受け部材１３０を挟んで対向して配置されるので、第４正センサ１２４ｐ及び第４負センサ１２４ｎに荷重受け部材１３０から加わる力は、逆方向となる。
【0099】
接続ピン部１３２は、基部１３１の上面１３１ａ側の中心部から突出して軸方向（Ｚ軸方向）に延びて形成される。接続ピン部１３２は、後述の取り付け部材１５０の嵌合孔１５４に下方から挿通して嵌合孔１５４に挿入可能である。接続ピン部１３２は、第１柱部１３２ａと、第２柱部１３２ｂと、を含む。
【0100】
第１柱部１３２ａは、接続ピン部１３２の上端部に位置し、軸方向がＺ軸方向に平行かつＸＹ断面の形状が一定である柱形状である。図１０に示す実施形態の第１柱部１３２ａは、軸方向と直交する平面で切った断面（以降の説明では、ＸＹ断面と称す）形状が角部に丸みを含む正方形状である四角柱形状であるが、本実施形態では真円柱を除く柱形状であればどのような形状でもよく、四角柱以外の角柱又は楕円柱でもよい。さらに、第１柱部１３２ａは、ＸＹ断面形状が、ルーローの多角形やレモン型等、辺の部分が外側に膨出しているような形状でもよい。すなわち、第１柱部１３２ａは、軸方向に視た形状が真円以外の形状を有する。第１柱部１３２ａは、ＸＹ断面形状が、回転対称であることが好ましい。
【0101】
また、第１柱部１３２ａの側辺に対応する角状部１３２ｃは、実施形態のように角丸や面取りされた形状であってもよい。なお、第１柱部１３２ａが楕円柱である場合は、長軸の両端部分を角状部１３２ｃとみなす。また、第１柱部１３２ａの上面１３２ｄは、実施形態において、ＸＹ平面に平行な平坦面に形成される。
【0102】
第２柱部１３２ｂは、第１柱部１３２ａの下方に位置し、軸方向がＺ軸方向に平行かつ指数関数テーパ又は放物線テーパ等の裾広がりである柱形状である。第２柱部１３２ｂは、上端部の側面が第１柱部１３２ａの下端部の側面に連続し、下端部の側面が基部１３１の上面１３１ａに連続する。
【0103】
図１２は、図７に示す接続モジュール１００のカバー部材１４０の構成例を示す平面図である。カバー部材１４０は、センサ取付部材１１０に支持されたセンサ１２０の上方を覆う四角環形状の保護部材である。カバー部材１４０は、下面がセンサ取付部材１１０の上面１１０ａに固定され、荷重受け部材１３０に対して直接接触しないように設けられる。すなわち、カバー部材１４０の下面は、センサ取付部材１１０に固定されている状態において、センサ１２０を介してセンサ取付部材１１０に支持される荷重受け部材１３０の基部１３１の上面１３１ａとの間に間隙を有する。カバー部材１４０は、固定ねじ孔１４１と、センサ用穴１４２と、ピン用開口１４３と、押圧ピン貫通孔１４４と、配線孔１４５と、を有する。
【0104】
固定ねじ孔１４１は、カバー部材１４０をセンサ取付部材１１０（図８等参照）の上面１１０ａ側に固定するためのねじが挿通される穴である。固定ねじ孔１４１は、Ｚ軸方向に貫通して形成される。固定ねじ孔１４１は、平面視において、センサ取付部材１１０のカバー固定ねじ穴１１１に対応する位置に同数設けられ、実施形態では、平面視における４角近傍の位置に各々１つ、計４つ形成される。
【0105】
センサ用穴１４２は、８つのセンサ取付スリット１１３に取り付けられた各々のセンサ１２０の、センサ取付部材１１０の上面１１０ａより上方に突出している上端部が挿入するための孔である。センサ用穴１４２は、カバー部材１４０の下面側から、Ｚ軸方向の上方に向かって形成され、実施形態においては、Ｚ軸方向に貫通して設けられる。センサ用穴１４２は、平面視において、センサ取付スリット１１３に対応する位置に同数設けられ、実施形態では、４辺近傍の位置に各々２つずつ、計８つ形成される。カバー部材１４０がセンサ取付部材１１０の上面１１０ａに固定された状態において、８つのセンサ取付スリット１１３に取り付けられたセンサ１２０は、上端がセンサ取付部材１１０の上面１１０ａより下方に位置する。
【0106】
ピン用開口１４３は、荷重受け部材１３０の接続ピン部１３２が挿通される開口である。すなわち、ピン用開口１４３は、四角環形状のカバー部材１４０の内周より内側の部分を示す。ピン用開口１４３は、平面視において、接続ピン部１３２より外側に内縁が離隔するように形成される。
【0107】
押圧ピン貫通孔１４４は、後述の取り付け部材１５０に形成される押圧ピン１５５が挿通するための貫通孔である。押圧ピン貫通孔１４４は、押圧ピン１５５の径より大径であるように、Ｚ軸方向に貫通して設けられる。押圧ピン貫通孔１４４は、平面視において、押圧ピン１５５に対応する位置に同数設けられ、実施形態では、対角線上の２つの固定ねじ孔１４１近傍に１つずつ、計２つ形成される。
【0108】
配線孔１４５は、後述の感圧センサ１６０に接続する配線が通る孔である。配線は、配線孔１４５を経由して、例えば、センサ取付部材１１０の配線穴１１５を経由して、接続モジュール１００の外部の他素子に接続する。
【0109】
図１３は、図７に示す接続モジュール１００の取り付け部材１５０の構成例を示す斜視図である。取り付け部材１５０は、走行器具２００（図１６及び図１７参照）の本体部２１０に取り付けられる部材である。取り付け部材１５０は、荷重受け部材１３０と接続可能かつ分離可能である。取り付け部材１５０を荷重受け部材１３０に接続することにより、走行補助装置１は、走行器具２００に接続される。取り付け部材１５０は、基部１５１と、孔形成部１５２と、複数（実施形態では４つ）の固定孔１５３と、嵌合孔１５４と、押圧ピン１５５と、を有する。
【0110】
基部１５１は、走行器具２００（図１６及び図１７参照）の本体部２１０に取り付けられる部分であり、実施形態において、平面視形状が角に丸みを含む正四角環形状の厚板状に形成されている。基部１５１の上面１５１ａ（図７参照）側は、走行器具２００の本体部２１０の下面側に対向する。
【0111】
孔形成部１５２は、平面視で基部１５１の下面１５１ｂ側から下方に向かって凸状に形成され、平面視形状が、角に丸みを含む正方形状の凸状部である。孔形成部１５２は、平面視における中心が基部１５１の中心となるように形成される。すなわち、基部１５１は、孔形成部１５２の外周より外側に四角環形状の下面１５１ｂを有する。取り付け部材１５０は、孔形成部１５２の部分のＺ軸方向の厚みが、孔形成部１５２の外周より外側の四角環形状の部分の厚みより大きく形成される。
【0112】
固定孔１５３は、取り付け部材１５０を走行器具２００（図１６及び図１７参照）の本体部２１０の下面側に固定するためのねじが挿通される穴である。固定孔１５３は、取り付け部材１５０の基部１５１をＺ軸方向に貫通して形成され、例えば、内周面に雌ねじを含む。固定孔１５３は、実施形態において、４つ設けられる。４つの固定孔１５３は、平面視における取り付け部材１５０の４角近傍の位置に形成される。取り付け部材１５０は、例えば、基部１５１の上面１５１ａを走行器具２００の本体部２１０の下面側に合わせた状態で、ねじ等を固定孔１５３の下方から螺合することによって、上面１５１ａが走行器具２００の本体部２１０の下面に固定される。
【0113】
嵌合孔１５４は、取り付け部材１５０の孔形成部１５２をＺ軸方向に貫通する孔であって、荷重受け部材１３０の接続ピン部１３２が下方から挿入可能である。嵌合孔１５４は、平面視で取り付け部材１５０の中心部に形成される。嵌合孔１５４は、第１孔部１５４ａと、第２孔部１５４ｂと、第３孔部１５４ｃと、が順に連通する。
【0114】
第１孔部１５４ａは、実施形態において、第２孔部１５４ｂ及び第３孔部１５４ｃより下方に位置する。第１孔部１５４ａは、取り付け部材１５０の下面側に開口し、軸方向がＺ軸方向に平行な孔である。第１孔部１５４ａは、第２孔部１５４ｂに向かって徐々に小さくなるようなテーパ状の内壁を有する。実施形態の第１孔部１５４ａは、ＸＹ断面形状が角部に丸みを含む正方形状である。第１孔部１５４ａは、ＸＹ断面形状が、回転対称であることが好ましい。
【0115】
第２孔部１５４ｂは、第１孔部１５４ａと第３孔部１５４ｃとの間に位置する。第２孔部１５４ｂは、第１孔部１５４ａの上方に連通し、軸方向がＺ軸方向に平行な孔である。第２孔部１５４ｂは、第３孔部１５４ｃに向かって徐々に小さくなり、かつ第１孔部１５４ａのテーパ比より小さいテーパ比のテーパ状の内壁を有する。実施形態の第２孔部１５４ｂは、ＸＹ断面形状が角部に丸みを含む正方形状である。第２孔部１５４ｂは、ＸＹ断面形状が、回転対称であることが好ましい。
【0116】
第３孔部１５４ｃは、実施形態において、第１孔部１５４ａ及び第２孔部１５４ｂより上方に位置する。第３孔部１５４ｃは、第２孔部１５４ｂの上方に連通し、軸方向がＺ軸方向に平行かつＸＹ断面の形状が一定である孔である。第３孔部１５４ｃは、荷重受け部材１３０の接続ピン部１３２の第１柱部１３２ａが嵌合可能な穴である。第３孔部１５４ｃは、第１柱部１３２ａに嵌合している状態において、角状部１５４ｄが第１柱部１３２ａの角状部１３２ｃに対向する。
【0117】
実施形態の第３孔部１５４ｃは、取り付け部材１５０の上面１５１ａ側に開口する。実施形態の第３孔部１５４ｃは、ＸＹ断面形状が角部に丸みを含む正方形状であるが、外周に凹状の角部及び凹状の曲面を含まず、嵌合時に第１柱部１３２ａのθ回転方向の回転を規制可能であれば、どのような形状でもよい。第３孔部１５４ｃは、ＸＹ断面形状が、回転対称であることが好ましい。
【0118】
荷重受け部材１３０は、接続ピン部１３２を嵌合孔１５４の下方から挿通する際、第１柱部１３２ａが嵌合孔１５４の第１孔部１５４ａ、第２孔部１５４ｂに順次ガイドされて、第３孔部１５４ｃに嵌合される。なお、嵌合孔１５４は、第１孔部１５４ａと第２孔部１５４ｂとの境界面における短径をＬとし、荷重受け部材１３０の第１柱部１３２ａの上面１３２ｄにおける長径をＤとした場合、Ｌ＝１／Ｄの関係が成り立つように形成される。
【0119】
第３孔部１５４ｃに第１柱部１３２ａが嵌合することによって、荷重受け部材１３０と取り付け部材１５０とは、ＸＹ平面方向及びθ回転方向に位置決めされる。また、第３孔部１５４ｃに第１柱部１３２ａが嵌合して、取り付け部材１５０の孔形成部１５２の下縁１５２ａが、荷重受け部材１３０の基部１３１の上面１３１ａに接して支持されることによって、荷重受け部材１３０と取り付け部材１５０とは、Ｚ軸方向に位置決めされる。すなわち、荷重受け部材１３０と取り付け部材１５０とは、４軸で位置決め可能である。
【0120】
嵌合孔１５４は、第１柱部１３２ａが第３孔部１５４ｃに嵌合している状態において、平面視で第１孔部１５４ａの下端部における外周縁が荷重受け部材１３０の基部１３１より内側に位置する。実施形態の荷重受け部材１３０は、第１柱部１３２ａが第３孔部１５４ｃに嵌合し、基部１３１で取り付け部材１５０を下方から支持している状態において、第１柱部１３２ａの上面１３２ｄが、取り付け部材１５０の上面１５１ａと同一の高さ、又は上面１５１ａより下方の位置に維持される。
【0121】
実施形態の第２孔部１５４ｂは、ＸＹ断面形状が角部に丸みを含む正方形状であるが、本実施形態では正方形状に限定されない。例えば、第１柱部１３２ａ及び第３孔部１５４ｃのＸＹ断面形状が正多角形状である場合、第２孔部１５４ｂは、外周に凹状の角部及び凹状の曲面を含まず、ＸＹ断面形状が第１柱部１３２ａ及び第３孔部１５４ｃのＸＹ断面の頂点数以下の正多角形状であればよい。
【0122】
実施形態の第１孔部１５４ａは、ＸＹ断面形状が角部に丸みを含む正方形状であるが、本実施形態では正方形状に限定されない。例えば、第２孔部１５４ｂのＸＹ断面形状が正多角形状である場合、第１孔部１５４ａは、外周に凹状の角部及び凹状の曲面を含まず、ＸＹ断面形状が第２孔部１５４ｂのＸＹ断面の頂点数以下の正多角形状、又は円形状であればよい。
【0123】
押圧ピン１５５は、後述の緩衝材１７０を介して感圧センサ１６０を押圧する突起である。押圧ピン１５５は、基部１５１の下面１５１ｂ側から突出してＺ軸方向に平行な方向に延びて形成される。押圧ピン１５５は、先端がドーム状に形成される。押圧ピン１５５は、実施形態において、平面視で対角状に配置される２つの押圧ピン１５５を含む。押圧ピン１５５は、取り付け部材１５０が荷重受け部材１３０に接続された状態において、カバー部材１４０の押圧ピン貫通孔１４４を挿通し、押圧ピン貫通孔１４４の下方に配置される感圧センサ１６０を、緩衝材１７０を介して押圧する。
【0124】
感圧センサ１６０は、例えば、電極を含む機能部と、機能部を挟むように設けられた保護フィルムと、を有する。感圧センサ１６０は、機能部に印加される外圧の位置及び大きさを測定可能なセンサである。感圧センサ１６０は、押圧ピン１５５及びカバー部材１４０の押圧ピン貫通孔１４４の位置及び数に対応して設けられる。平面視において、押圧ピン１５５及びカバー部材１４０の押圧ピン貫通孔１４４に対応する位置に同数設けられ、実施形態では、対角線上の２つの押圧ピン貫通孔１４４の下端側に１つずつ、計２つ形成される。感圧センサ１６０は、平面視において、押圧ピン貫通孔１４４が機能部に一致するように、例えば、カバー部材１４０の下面側に固定して設けられる。
【0125】
緩衝材１７０は、各々の感圧センサ１６０の機能部の上面側に配置される。押圧ピン１５５は、荷重受け部材１３０の接続ピン部１３２が取り付け部材１５０の嵌合孔１５４に挿通されて第１柱部１３２ａと第３孔部１５４ｃとが嵌合すると、押圧ピン貫通孔１４４に挿通される。この際、感圧センサ１６０は、押圧ピン１５５の先端による緩衝材１７０を介した感圧センサ１６０の押圧を検出する。すなわち、感圧センサ１６０は、荷重受け部材１３０と取り付け部材１５０との接続状態を検出する。
【0126】
なお、走行補助装置１は、荷重受け部材１３０と接続可能な取り付け部材１５０を複数備えていてもよい。複数の走行器具２００に各々取り付け部材１５０を取り付けておくことで、走行補助装置１が各々の走行器具２００と順次接続し、走行を補助することができる。また、１台の走行補助装置１に対して、荷重受け部材１３０及び取り付け部材１５０は、複数備えられてもよい。例えば、平面視において走行補助装置１の４隅で走行器具２００と接続する等、複数箇所で走行器具２００を支持することが可能であれば、走行器具２００が大型であったり重かったりする場合でも適応が可能である。
【0127】
［接続モジュール１００による４軸荷重測定］
接続モジュール１００は、走行補助装置１に走行器具２００が接続し、走行器具２００に搬送者の力がかけられたり、走行補助装置１が加速したりした際に、取り付け部材１５０を介して荷重受け部材１３０に荷重が加わる。荷重受け部材１３０に荷重がかかると、荷重受け部材１３０は、基部１３１を支持するセンサ１２０に、かかった荷重を伝達する。
接続モジュール１００は、走行補助装置１に走行器具２００が接続し、走行器具２００に搬送者の力がかけられたり、走行補助装置１が加速したりした際に、取り付け部材１５０を介して荷重受け部材１３０に荷重が加わる。荷重受け部材１３０に荷重がかかると、荷重受け部材１３０は、基部１３１を支持するセンサ１２０に、かかった荷重を伝達する。
【0128】
ここで、荷重受け部材１３０から伝達された荷重を、図７、図９及び図１１に示すセンサ１２０が測定する方法について説明する。センサ取付スリット１１３に取り付けられる８つのセンサ１２０では、各々２つずつのセンサ１２０を用いてホイーストンブリッジ回路とし、正負方向のひずみに対する差動出力電圧値を測定する。
【0129】
具体的には、Ｘ軸方向に対向する第３正センサ１２３ｐ及び第３負センサ１２３ｎは、ホイーストンブリッジ回路を構成し、Ｘ軸方向へのひずみに対する差動出力電圧値ＶＳ３±を測定する。また、Ｘ軸方向に対向する第４正センサ１２４ｐ及び第４負センサ１２４ｎは、ホイーストンブリッジ回路を構成し、Ｘ軸方向へのひずみに対する差動出力電圧値ＶＳ４±を測定する。
【0130】
また、Ｙ軸方向に対向する第１正センサ１２１ｐ及び第１負センサ１２１ｎは、ホイーストンブリッジ回路を構成し、Ｙ軸方向へのひずみに対する差動出力電圧値ＶＳ１±を測定する。また、Ｙ軸方向に対向する第２正センサ１２２ｐ及び第２負センサ１２２ｎは、ホイーストンブリッジ回路を構成し、Ｙ軸方向へのひずみに対する差動出力電圧値ＶＳ２±を測定する。
【0131】
差動出力電圧値ＶＳ１±、ＶＳ２±、ＶＳ３±、ＶＳ４±を測定するセンサ１２０（ひずみゲージ）の回路図について説明する。図１４は、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に対向して配置されるセンサ１２０の回路図の一例を示す図である。なお、以下の説明では、一例として、第１正センサ１２１ｐ及び第１負センサ１２１ｎの回路図として説明するが、第２正センサ１２２ｐ及び第２負センサ１２２ｎ、第３正センサ１２３ｐ及び第３負センサ１２３ｎ、第４正センサ１２４ｐ及び第４負センサ１２４ｎも同様の回路構成を有する。
【0132】
図１４に示す回路図では、ブリッジ回路の４辺に各々、ひずみゲージＧｐ１、Ｇｐ２、Ｇｎ１、Ｇｎ２が接続される。ひずみゲージＧｐ１は、第１正センサ１２１ｐの突起部１２０ｃ側の面に設けられ、ブリッジ回路において、１辺に設けられる。ひずみゲージＧｐ２は、第１正センサ１２１ｐのひずみゲージＧｐ１とは反対側の面に設けられ、ブリッジ回路において、ひずみゲージＧｐ１が設けられる辺に隣接する１辺に設けられる。ひずみゲージＧｎ１は、第１負センサ１２１ｎの突起部１２０ｃ側の面に設けられ、ブリッジ回路において、ひずみゲージＧｐ１が設けられる辺の対辺に設けられる。ひずみゲージＧｎ２は、第１負センサ１２１ｎのひずみゲージＧｎ１とは反対側の面に設けられ、ブリッジ回路において、ひずみゲージＧｐ２が設けられる辺の対辺に設けられる。前述のとおり、第１正センサ１２１ｐ及び第１負センサ１２１ｎに荷重受け部材１３０から加わる力は、逆方向なので、ひずみゲージＧｐ１及びひずみゲージＧｎ２が同方向にひずみ、ひずみゲージＧｐ３及びひずみゲージＧｎ１がその逆方向にひずむ。
【0133】
図１４に示す回路図では、下方から印加電圧ＶＩＮをかけることで、右方に出力電圧ＶＯＵＴが出力される。ゲージ率をＫとし、ひずみをεとすると、出力電圧ＶＯＵＴは、以下の数式（１）で示される。なお、出力電圧ＶＯＵＴは、回路に接続するセンサ１２０が第１正センサ１２１ｐ及び第１負センサ１２１ｎである場合、ＶＳ１±である。
【0134】
【数1】
【0135】
また、センサ取付凹部１１４に取り付けられる２つのセンサ１２０では、各々正方向のひずみに対する出力電圧値を測定する。具体的には、Ｙ軸方向に並ぶ第５センサ１２５及び第６センサ１２６は、各々Ｚ軸の正方向へのひずみに対する出力電圧値ＶＳ５＋、ＶＳ６＋を測定する。
【0136】
出力電圧値ＶＳ５＋、ＶＳ６＋を測定するセンサ１２０（ひずみゲージ）の回路図について説明する。図１５は、Ｚ軸方向の上方に突起部１２０ｃを向けて配置されるセンサ１２０の回路図の一例を示す図である。なお、以下の説明では、一例として、第５センサ１２５の回路図として説明するが、第６センサ１２６も同様の回路構成を有する。
【0137】
図１５に示す回路図では、ブリッジ回路の隣接する４辺に各々、ひずみゲージＧ１、Ｇ２及び固定抵抗Ｒ１、Ｒ２が接続されている。ひずみゲージＧ１は、第５センサ１２５の突起部１２０ｃ側の面に設けられ、ブリッジ回路において、１辺に設けられる。ひずみゲージＧ２は、第５センサ１２５のひずみゲージＧ１とは反対側の面に設けられ、ブリッジ回路において、ひずみゲージＧ１が設けられる辺に隣接する１辺に設けられる。固定抵抗Ｒ１は、ブリッジ回路において、ひずみゲージＧ１が設けられる辺の対辺に設けられる。固定抵抗Ｒ２は、ブリッジ回路において、ひずみゲージＧ２が設けられる辺の対辺に設けられる。前述のとおり、第５センサ１２５及び第６センサ１２６に荷重受け部材１３０から加わる力は、同方向なので、第５センサ１２５のひずみゲージＧ１及び第６センサ１２６ひずみゲージＧ１が同方向にひずみ、第５センサ１２５のひずみゲージＧ２及び第６センサ１２６ひずみゲージＧ２がその逆方向にひずむ。
【0138】
図１５に示す回路図では、下方から印加電圧ＶＩＮをかけることで、右方に出力電圧ＶＯＵＴが出力される。出力電圧ＶＯＵＴは、以下の数式（２）で示される。なお、出力電圧ＶＯＵＴは、回路に接続するセンサ１２０が第５センサ１２５である場合、ＶＳ５＋であり、回路に接続するセンサ１２０が第６センサ１２６である場合、ＶＳ６＋である。
【0139】
【数2】
【0140】
このように接続モジュール１００によって測定された各測定値は、例えば、走行補助装置１の制御部２２に出力される。制御部２２は、各測定値に基づいて、荷重受け部材１３０にかかる３軸の荷重、及びＺ軸回りのモーメントを算出する。１［Ｎ］をセンサ１２０に加えた時の出力電力値をＶｃａｌとする場合、Ｘ軸方向にかかる荷重Ｆｘ、Ｙ軸方向にかかる荷重Ｆｙ、及びＺ軸方向にかかる荷重Ｆｚは、以下の数式（３）、（４）、（５）によって示される。
【0141】
【数3】
【0142】
【数4】
【0143】
【数5】
【0144】
また、荷重受け部材１３０の原点からセンサ１２０の突起部１２０ｃとの接点までの距離をＬとし、荷重受け部材１３０のＺ軸回りの回転角度をφとする場合、Ｚ軸回りのモーメントＭｚは、以下の数式（６）によって示される。なお、荷重受け部材１３０の原点は、平面視で荷重受け部材１３０の中心に位置し、例えば、図１１に示す荷重受け部材１３０の上面１３２ｄに位置するように設定される。また、角度φは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に隣接する２つのセンサ１２０の突起部１２０ｃと荷重受け部材１３０との２つの接点のＹ軸方向又はＸ軸方向のひずみ量の差に基づいて算出される。
【0145】
【数6】
【0146】
［走行補助装置１の走行器具２００への接続動作］
次に、走行補助装置１の走行器具２００への接続動作について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、図１に示す走行補助装置１の走行器具２００への接続前の状態を一部断面で示す側面図である。図１７は、図２に示す走行補助装置１の走行器具２００への接続後の状態を一部断面で示す側面図である。
次に、走行補助装置１の走行器具２００への接続動作について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、図１に示す走行補助装置１の走行器具２００への接続前の状態を一部断面で示す側面図である。図１７は、図２に示す走行補助装置１の走行器具２００への接続後の状態を一部断面で示す側面図である。
【0147】
実施形態の走行補助装置１で走行器具２００を搬送する場合、作業者は、走行器具２００に予め取り付け部材１５０を取り付けておく。作業者は、例えば、ねじ（不図示）等で、取り付け部材１５０の基部１５１の上面１５１ａを走行器具２００の下面側に固定する。走行補助装置１が搬送する走行器具２００が複数である場合は、全ての走行器具２００に予め取り付け部材１５０を取り付けておく。また、作業者は、直動アクチュエータ５０によって摺動部材３０を介して昇降機構４０を駆動させ、センサ取付部材１１０及び荷重受け部材１３０を下降させておく。
【0148】
接続時には、まず、駆動輪２０を駆動して、図１６に示すように、取り付け部材１５０を取り付けた走行器具２００の下方に潜り込ませるよう、走行補助装置１を走行させる。次に、取り付け部材１５０の嵌合孔１５４の直下に荷重受け部材１３０の接続ピン部１３２を対向させるように位置づける。
【0149】
なお、走行器具２００の下方に走行補助装置１を潜り込ませる際には、例えば、走行補助装置１が自動走行してもよいし、操作者が端末装置から無線通信を介して走行補助装置１の走行を操作してもよいし、操作者が手や足を使って走行補助装置１を走行器具２００の下方に押し入れてもよい。自動走行の方式は、例えば、ビーコン等の発信機によって導かれる方式、走行補助装置１の入口となるガイド部材２３０付近にマーカ（識別子）を貼り付けて走行補助装置１に搭載したカメラでマーカを認識する方式、走行補助装置１に搭載した３Ｄカメラで走行器具２００との相対位置関係を識別する方式、又はこれらを適宜組み合わせた方式等を含む。
【0150】
次に、直動アクチュエータ５０を伸長させる方向に駆動する。直動アクチュエータ５０の伸長に伴って、可動部５２が摺動部材３０を前後方向における昇降機構４０の回転軸部材４３ａ側（図１６及び図１７に示す右方）に移動させる。すると、図１７に示すように、昇降機構４０によって、センサ取付部材１１０及びセンサ１２０を介して荷重受け部材１３０を上昇させる。より詳しくは、可動部５２が摺動部材３０とともに、第２リンクアーム４４の摺動軸部材４４ｂが基台固定部４１のガイド孔４１ｂ内で回転軸部材４３ａ側に移動する。
【0151】
これとともに、第２リンクアーム４４は、回転軸部材４４ａの軸心回りに回転し、中央軸部材４５を介して連結される第１リンクアーム４３は、回転軸部材４３ａの軸心回りに回転するとともに、摺動軸部材４３ｂが接続機構固定部４２のガイド孔４２ｂ内で回転軸部材４４ａ側に移動する。これにより、接続機構固定部４２とともにセンサ取付部材１１０及びセンサ１２０を介して荷重受け部材１３０が上昇する。
【0152】
上昇した荷重受け部材１３０は、取り付け部材１５０に下方から接近し、接続ピン部１３２が嵌合孔１５４に下方から挿通して嵌合する。これにより、荷重受け部材１３０が取り付け部材１５０の水平方向及び垂直軸回りの旋回方向への移動を制限しかつ下方から支持して走行器具２００を保持するので、接続モジュール１００を介して、走行補助装置１が走行器具２００に接続される。
【0153】
荷重受け部材１３０と取り付け部材１５０とが正確に接続された場合、感圧センサ１６０が緩衝材１７０を介して押圧ピン１５５に押圧されて接続状態を検知する。走行補助装置１は、接続ピン部１３２と嵌合孔１５４とが嵌合することで、走行器具２００に対して水平方向（ＸＹ平面方向）、垂直方向（Ｚ軸方向）、及び垂直軸回りの旋回方向（θ回転方向）の４軸で位置決めされる。
【0154】
この際、走行補助装置１が走行すると、走行した方向に接続モジュール１００が移動する。走行補助装置１は、接続モジュール１００を介して走行器具２００を走行方向に引っ張る。また、走行補助装置１は、接続モジュール１００を介して走行器具２００を右左折移動方向又は旋回移動方向に引っ張る。また、走行器具２００が操作者によって走行すると、走行補助装置１は、接続モジュール１００を介して走行器具２００にかかる力の方向に引っ張られる。すなわち、走行補助装置１と走行器具２００とは、接続状態において、互いに追従する。
【0155】
走行補助装置１を走行器具２００から離脱させる際には、直動アクチュエータ５０を収縮させる方向に駆動する。直動アクチュエータ５０の収縮に伴って、可動部５２が摺動部材３０を前後方向の固定部５１側（図１６及び図１７に示す左方）に移動させる。すると、摺動部材３０とともに、第２リンクアーム４４の摺動軸部材４４ｂが基台固定部４１のガイド孔４１ｂ内で固定部５１側に移動する。
【0156】
これとともに、第２リンクアーム４４は、回転軸部材４４ａの軸心回りに回転し、中央軸部材４５を介して連結される第１リンクアーム４３は、回転軸部材４３ａの軸心回りに回転するとともに、摺動軸部材４３ｂが接続機構固定部４２のガイド孔４２ｂ内で固定部５１側に移動する。これにより、接続機構固定部４２とともにセンサ取付部材１１０及び荷重受け部材１３０が下降する。
【0157】
下降した荷重受け部材１３０は、接続ピン部１３２が嵌合孔１５４から下方に抜けて、取り付け部材１５０の下方に離隔する。これにより、走行補助装置１が走行器具２００から離脱される。
【0158】
［走行補助制御方法］
次に、実施形態に係る走行補助装置１が走行器具２００の走行を補助するための走行補助制御方法について説明する。まず、走行補助制御処理に用いる走行器具２００の力学モデルについて、説明する。図１８は、実施形態に係る走行補助制御処理に用いる走行器具２００の力学モデルの一例を示す図である。力学モデルは、走行器具２００に対して走行補助装置１が接続した状態における水平方向の力の釣り合いを示している。
次に、実施形態に係る走行補助装置１が走行器具２００の走行を補助するための走行補助制御方法について説明する。まず、走行補助制御処理に用いる走行器具２００の力学モデルについて、説明する。図１８は、実施形態に係る走行補助制御処理に用いる走行器具２００の力学モデルの一例を示す図である。力学モデルは、走行器具２００に対して走行補助装置１が接続した状態における水平方向の力の釣り合いを示している。
【0159】
図１８に示す力学モデルにおいて、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、走行器具２００の従動輪２２０を示し、点Ｓは、走行器具２００の重心を示し、点Ｈは、走行器具２００を操作する操作者が走行器具２００を押したり引いたりするために把持する位置を示している。実施形態の力学モデルにおいて、Ｘ軸は、点Ｓを原点とする走行補助装置１及び走行器具２００の前後方向（前方が正方向）、Ｙ軸は、点Ｓを原点とする走行補助装置１及び走行器具２００の幅方向（前方を視た状態で右方向）に設定される。
【0160】
実施形態の走行補助装置１では、点Ｓに接続モジュール１００の中心が一致する。より詳しくは、実施形態では、走行器具２００に走行補助装置１が接続した状態において、力学モデルと図７から図１３までに示した接続モジュール１００との座標系が同一である。なお、力学モデルの座標系は、図１８に示す例に限定されず、例えば、任意の原点を有するグローバル座標系を設定し、公知の変換方法によって変換してもよい。
【0161】
力学モデルにおいて、搬送対象を含む走行器具２００の質量をＭ、慣性モーメントをＩとし、走行速度をｖ、角速度をωとし、従動輪２２０の摩擦力をｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤとし、走行補助装置１による並進駆動力をＦＲ、旋回駆動力をτＲとし、操作者が走行器具２００に加える並進外力をＦＨ、旋回外力をτＨとすると、以下の数式（７）、（８）が成り立つ。
【0162】
【数7】
【0163】
【数8】
【0164】
また、走行器具２００単体の静止摩擦係数をμとし、走行器具２００のＸ軸方向の長さをｌ、Ｙ軸方向の幅をｗとすると、搬送対象を含む走行器具２００の質量Ｍ及び慣性モーメントＩは、以下の数式（９）、（１０）によって示される。
【0165】
【数9】
【0166】
【数10】
【0167】
次に、走行補助制御処理の全体の流れについて説明する。図１９は、実施形態に係る走行補助装置１による走行補助制御処理の流れを示すフローチャートである。図１９に示す走行補助制御処理は、図１８に示す力学モデルを前提として実行される。なお、走行補助装置１は、前述した動作により走行器具２００に接続されているものとする。
【0168】
図１９に示す処理は、走行補助装置１の制御部２２が、予め定められる制御プログラム及びデータに基づいて実行する。制御部２２は、例えば、走行補助装置１の感圧センサ１６０が荷重受け部材１３０と走行器具２００に取り付けられた取り付け部材１５０との接続を検出する、又は走行補助動作を開始するための所定の操作を受け付けることによって、図１９に示すフローチャートの処理を開始する。図１９に示すように、実施形態の走行補助制御方法は、キャリブレーションプロセスＳ３００と、推定プロセスＳ４００と、比例微分（Proportional Derivative；ＰＤ）制御プロセスＳ５００と、を含む。
【0169】
キャリブレーションプロセスＳ３００では、走行器具２００の従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤを計算する。また、これに基づいて、走行器具２００の質量Ｍ及び慣性モーメントＩを算出する。なお、走行補助制御方法では、キャリブレーションプロセスＳ３００を実行する前に、走行器具２００単体の静止摩擦係数μと、走行器具２００のＸ軸方向の長さｌ及びＹ軸方向の幅ｗとを、予め計測し、走行補助装置１の制御部２２に記憶させておく。
【0170】
ここで、キャリブレーションプロセスＳ３００について、より詳細に説明する。図２０は、図１９に示すキャリブレーションプロセスＳ３００の流れの一例を示すフローチャートである。図２０に示すように、実施形態のキャリブレーションプロセスＳ３００は、ステップＳ３０１からステップＳ３１２までの処理を含む。制御部２２は、図１９に示すフローチャートの処理において、キャリブレーションプロセスＳ３００に移行すると、ステップＳ３０１から順に処理を実行する。
【0171】
ステップＳ３０１において、制御部２２は、走行補助装置１の速度検知を開始する。すなわち、制御部２２は、速度取得部２０ａ（図２１参照）から、走行補助装置１の走行速度を所定周期毎に取得する。なお、実施形態の速度取得部２０ａは、モータドライバ２１ａから出力される４つの回転アクチュエータ２１の回転数の情報に基づいて、走行補助装置１全体の走行速度ｖ及び角速度ωを所定周期毎に算出し、算出した走行速度ｖ及び角速度ωの情報を制御部２２に出力する。制御部２２は、ステップＳ３０２に移行する。
【0172】
ステップＳ３０２において、制御部２２は、キャリブレーションプロセスＳ３００の開始を報知する。具体的には、制御部２２は、例えば、装置本体１０に設けられたスピーカを含む報知部に、キャリブレーションプロセスＳ３００の開始を周囲に知らせるための所定の音声を出力するよう制御する。キャリブレーションプロセスＳ３００では、並進外力ＦＨ及び旋回外力τＨがゼロの状態における走行器具２００の従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤを計算する。したがって、ステップＳ３０２では、操作者や周囲に、走行器具２００から離れ、触れないように促すため、キャリブレーションプロセスＳ３００の開始を報知する。制御部２２は、ステップＳ３０３に移行する。
【0173】
ステップＳ３０３において、制御部２２は、走行補助装置１の速度がゼロか否かを判断する。制御部２２は、ステップＳ３０１において速度検知が開始されて以降、所定周期毎に速度取得部２０ａから走行補助装置１の走行速度ｖ及び角速度ωの情報を取得する。ステップＳ３０３では、取得した走行速度ｖ及び角速度ωがいずれもゼロか、少なくともいずれかがゼロではないか、を制御部２２が判断する。走行補助装置１及びこれに接続する走行器具２００が停止している場合、走行速度ｖ及び角速度ωは、いずれもゼロである。制御部２２は、速度＝０と判断した場合（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４に移行する。
【0174】
走行補助装置１及びこれに接続する走行器具２００は、従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤに抗して移動している場合、走行速度ｖ及び角速度ωは、少なくともいずれかゼロではない。すなわち、走行器具２００は、並進外力ＦＨ及び旋回外力τＨの少なくともいずれかが掛けられている状態である。制御部２２は、速度≠０と判断した場合（ステップＳ３０３；Ｎｏ）、ステップＳ３０２に戻る。キャリブレーションプロセスＳ３００は、走行補助装置１が停止している状態で開始する必要があるため、ステップＳ３０３でＹｅｓと判断するまで、ステップＳ３０２からステップＳ３０３までを繰り返し実行する。
【0175】
ステップＳ３０４において、制御部２２は、走行補助装置１の接続部にかかる荷重の検知を開始する。荷重の検知では、走行補助装置１と走行器具２００との接続部において、走行器具２００からかかる荷重の方向及び大きさを検知する。すなわち、実施形態において、制御部２２は、走行器具２００に取り付けられた取り付け部材１５０から、荷重受け部材１３０が受けた荷重によって、センサ１２０が測定したひずみに対する電圧の測定値を、所定周期毎に取得する。制御部２２は、ステップＳ３０５に移行する。
【0176】
ステップＳ３０５において、制御部２２は、走行補助装置１の前方（Ｘ軸方向）への駆動力（並進駆動力ＦＲ）を増加させる。前方への駆動力は、各々の駆動輪２０の回転により走行補助装置１が全体として前方に走行する際に、走行補助装置１と走行器具２００との接続部において、走行器具２００からかかる荷重Ｆｘに等しい。制御部２２は、各々の駆動輪２０の回転により走行補助装置１が全体として前方に走行する方向への駆動力が所定量増加するように、モータドライバ２１ａにより各々の回転アクチュエータ２１を制御する。制御部２２は、ステップＳ３０６に移行する。
【0177】
ステップＳ３０６において、制御部２２は、走行補助装置１の速度がゼロか否かを判断する。制御部２２は、ステップＳ３０３と同様に、ステップＳ３０１において開始された速度検知による測定値を取得し、これに基づいて走行補助装置１の走行速度ｖ及び角速度ωを算出する。
【0178】
なお、ステップＳ３０３で走行補助装置１の速度がゼロであると判断した後、ステップＳ３０５でＸ軸方向への駆動力のみ付与しているので、ステップＳ３０６では、走行補助装置１がＸ軸方向の並進移動のみすると仮定して、走行速度ｖのＹ軸方向成分及び角速度ωの算出を省略し、走行速度ｖのＸ軸方向成分のみ算出してもよい。
【0179】
走行補助装置１及びこれに接続する走行器具２００が、従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤにより停止状態を維持している場合、速度はゼロである。制御部２２は、速度＝０と判断した場合（ステップＳ３０６；Ｙｅｓ）、ステップＳ３０５に戻って駆動力を所定量増加させ、ステップＳ３０６でＮｏと判断するまで、ステップＳ３０５からステップＳ３０６までを繰り返し実行する。
【0180】
ステップＳ３０５で走行補助装置１に付与した駆動力により、走行器具２００の従動輪２２０の摩擦力が静止摩擦力を超えて動いた場合、速度はゼロでない。制御部２２は、速度≠０と判断した場合（ステップＳ３０６；Ｎｏ）、ステップＳ３０７に移行する。
【0181】
ステップＳ３０７において、制御部２２は、接続部にかかる荷重の測定値を取得する。具体的には、制御部２２は、ステップＳ３０６で速度≠０と判断した瞬間のセンサ１２０の計測値を取得する。制御部２２は、ステップＳ３０８に移行する。
【0182】
ステップＳ３０８において、制御部２２は、取得した荷重の測定値に基づいて、従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤを算出する。制御部２２は、まず、センサ１２０から取得した測定値に基づいて、数式（３）を用いて、走行補助装置１が走行器具２００との接続部において受ける荷重Ｆｘを算出する。荷重Ｆｘは、走行補助装置１の並進駆動力ＦＲのＸ軸方向成分に相当する。ここで、ステップＳ３０３で走行補助装置１の速度がゼロ（外力がゼロ）であると判断した後、ステップＳ３０５でＸ軸方向への駆動力のみ付与しているので、ステップＳ３０７では、走行補助装置１にかかる荷重がＸ軸方向成分のみであると仮定している。
【0183】
次に、制御部２２は、並進駆動力ＦＲに基づいて、数式（７）を用いて従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤを算出する。ここでは、前述の通り、Ｘ軸方向の一軸方向のみで数式（７）を整理できる。並進駆動力ＦＲは、走行補助装置１及び走行器具２００が動き始めた瞬間の値である。したがって、走行補助装置１及び走行器具２００の走行速度ｖは、ゼロである。また、ステップＳ３０３で走行補助装置１の速度がゼロ（外力がゼロ）であると判断しているので、並進外力ＦＨは、ゼロである。したがって、数式（７）は、０＝ｆＡ＋ｆＢ＋ｆＣ＋ｆＤ＋ＦＲと整理できる。
【0184】
また、この際、従動輪２２０にかかる静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤは、最大摩擦力であるため、４つの従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤは、全て同一である（ｆＡ＝ｆＢ＝ｆＣ＝ｆＤ）。したがって、ｆＡ＝ｆＢ＝ｆＣ＝ｆＤ＝－ＦＲ／４である。制御部２２は、ステップＳ３０９に移行する。
【0185】
ステップＳ３０９において、制御部２２は、従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤ、及び走行器具２００単体の静止摩擦係数μに基づいて、走行器具２００の質量Ｍを算出する。質量Ｍは、走行器具２００単体の質量と、走行器具２００に載せられた搬送対象の質量との合計値である。制御部２２は、ステップＳ３０８で算出した静止摩擦力ｆＡ（＝ｆＢ＝ｆＣ＝ｆＤ）と、予め記憶している静止摩擦係数μと、重力加速度ｇと、に基づき、数式（９）を用いて、質量Ｍを算出する。制御部２２は、ステップＳ３１０に移行する。
【0186】
ステップＳ３１０において、制御部２２は、走行器具２００の質量Ｍ、及び寸法に基づいて、走行器具２００の慣性モーメントＩを算出する。制御部２２は、ステップＳ３０９で算出した質量Ｍと、予め記憶している走行器具２００のＸ軸方向の長さｌ及びＹ軸方向の幅ｗと、に基づき、数式（１０）を用いて、慣性モーメントＩを算出する。制御部２２は、ステップＳ３１１に移行する。
【0187】
ステップＳ３１１において、制御部２２は、走行補助装置１を停止させる。具体的には、制御部２２は、各々の駆動輪２０の回転を停止するように、モータドライバ２１ａにより各々の回転アクチュエータ２１を制御する。制御部２２は、ステップＳ３１２に移行する。
【0188】
ステップＳ３１２において、制御部２２は、キャリブレーションプロセスＳ３００の終了を報知する。具体的には、制御部２２は、例えば、装置本体１０に設けられたスピーカを含む報知部に、キャリブレーションプロセスＳ３００の終了を周囲に知らせるための所定の音声を出力するよう制御する。これにより、ステップＳ３１２では、走行器具２００の操作を補助するための走行補助の準備が整ったことを操作者に報知し、走行器具２００の操作を開始するように促す。制御部２２は、ステップＳ３１２を実行すると、図２０に示すフローチャートの処理を終了する。
【0189】
キャリブレーションプロセスＳ３００を完了すると、図１９に示すように、操作者による走行器具２００の操作を補助するための走行補助制御を開始する。走行補助制御では、推定プロセスＳ４００と比例微分制御プロセスＳ５００とを繰り返し実行する。
【0190】
推定プロセスＳ４００では、操作者の操作により走行器具２００にかかる外力（並進外力ＦＨ及び旋回外力τＨ）を推定する。比例微分制御プロセスＳ５００では、操作者の操作により走行器具２００にかかる外力（並進外力ＦＨ及び旋回外力τＨ）を、走行補助装置１の駆動力（並進駆動力ＦＲ及び旋回駆動力τＲ）が代わりに負担することで、当該外力がゼロとなるよう、走行補助装置１による走行補助制御を実行する。そして、再び推定プロセスＳ４００に戻り、走行補助制御が終了されるまで、推定プロセスＳ４００と比例微分制御プロセスＳ５００とが繰り返し実行される。
【0191】
推定プロセスＳ４００及び比例微分制御プロセスＳ５００について、より詳しく説明する。図２１は、実施形態に係る走行補助装置１の制御ブロック図である。図２１に示すように、制御部２２は、モータドライバ２１ａにより、各駆動輪２０に対応する回転アクチュエータ２１を制御する。モータドライバ２１ａは、各々の駆動輪２０に所定のトルクをかけるための電力を回転アクチュエータ２１に供給する。
【0192】
モータドライバ２１ａは、回転アクチュエータ２１から回転数の情報を取得し、取得した回転数の情報を速度取得部２０ａへ出力する。速度取得部２０ａは、各々の回転アクチュエータ２１の回転数の情報に基づき、走行補助装置１全体の走行速度ｖ及び角速度ωを算出する。また、制御部２２は、速度取得部２０ａから走行補助装置１の走行速度ｖ及び角速度ωの情報を取得し、センサ１２０から走行補助装置１による並進駆動力ＦＲ及び旋回駆動力τＲの情報を取得する。
【0193】
推定プロセスＳ４００において、まず、制御部２２は、速度取得部２０ａ（図２１参照）から走行補助装置１の走行速度ｖ及び角速度ωの情報を取得する。また、制御部２２は、接続モジュール１００のセンサ１２０の計測値から、走行補助装置１が走行器具２００との接続部において受ける荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ及びＺ軸回りのモーメントＭｚを算出する。荷重Ｆｘは、走行補助装置１の並進駆動力ＦＲのＸ軸方向成分に相当し、荷重Ｆｙは、並進駆動力ＦＲのＹ軸方向成分に相当する。また、モーメントＭｚは、旋回駆動力τＲに相当する。
【0194】
次に、制御部２２は、走行速度ｖ及び角速度ωと、並進駆動力ＦＲ及び旋回駆動力τＲと、キャリブレーションプロセスＳ３００で算出した静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤ、質量Ｍ及び慣性モーメントＩと、に基づいて、数式（７）及び数式（８）により、並進外力ＦＨ及び旋回外力τＨを算出する。並進外力ＦＨは、すなわち、Ｘ軸方向成分の外力ＦＨｘの推定値Ｆ＊
Ｈｘと、Ｙ軸方向成分の外力ＦＨｙの推定値Ｆ＊
Ｈｙと、を含む。また、旋回外力τＨは、Ｚ軸回り成分の外力τＨｚの外力τＨｚの推定値τ＊
Ｈｚである。制御部２２は、推定プロセスＳ４００において外力ＦＨｘ、ＦＨｙ、τＨｚの推定値Ｆ＊
Ｈｘ、Ｆ＊
Ｈｙ、τ＊
Ｈｚを出力し、比例微分制御プロセスＳ５００に移行する。
【0195】
比例微分制御プロセスＳ５００は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸回りの回転方向の３軸に分け、平行処理で実行される。すなわち、比例微分制御プロセスＳ５００は、平行処理されるＸ軸方向比例微分制御ステップＳ５０１と、Ｙ軸方向比例微分制御ステップＳ５０２と、Ｚ軸回り比例微分制御ステップＳ５０３と、を含む。
【0196】
Ｘ軸方向比例微分制御ステップＳ５０１において、制御部２２は、推定プロセスＳ４００で推定されたＸ軸方向成分の外力ＦＨｘの推定値Ｆ＊
Ｈｘに基づいて、外力ＦＨｘがゼロになるためのＸ軸駆動力ＦＲｘを算出する。Ｙ軸方向比例微分制御ステップＳ５０２において、制御部２２は、推定プロセスＳ４００で推定されたＹ軸方向成分の外力ＦＨｙの推定値Ｆ＊
Ｈｙに基づいて、外力ＦＨｙがゼロになるためのＹ軸駆動力ＦＲｙを算出する。Ｚ軸回り比例微分制御ステップＳ５０３において、制御部２２は、推定プロセスＳ４００で推定されたＺ軸回り方向成分の外力τＨｚの推定値τ＊
Ｈｚに基づいて、外力τＨｚがゼロになるためのＺ軸回り駆動力τＲｚを算出する。
【0197】
制御部２２は、比例微分制御により、Ｘ軸駆動力ＦＲｘ、Ｙ軸駆動力ＦＲｙの、及びＺ軸回り駆動力τＲｚが素早く目標値に追従するための制御量として出力する。Ｘ軸方向比例微分制御ステップＳ５０１、Ｙ軸方向比例微分制御ステップＳ５０２、及びＺ軸回り比例微分制御ステップＳ５０３の後、制御部２２は、トルク変換ステップＳ５３０を実行する。トルク変換ステップＳ５３０において、制御部２２は、Ｘ軸駆動力ＦＲｘ、Ｙ軸駆動力ＦＲｙの、及びＺ軸回り駆動力τＲｚを走行補助装置１が実現するための各々の駆動輪２０のトルク値τＷＨＥＥＬを算出する。制御部２２は、算出したトルク値τＷＨＥＥＬにより各々の駆動輪２０が回転するよう、モータドライバ２１ａにより各々の回転アクチュエータ２１を制御する。
【0198】
以上説明した推定プロセスＳ４００及び比例微分制御プロセスＳ５００は、走行補助制御を終了するまで、所定周期で繰り返し実行される。制御部２２は、例えば、走行補助動作を終了するための所定の操作を受け付ける、走行補助装置１の感圧センサ１６０が荷重受け部材１３０と走行器具２００に取り付けられた取り付け部材１５０との接続解除を検出することによって、図１９に示すフローチャートの処理を終了する。制御部２２は、走行補助動作を一時的に停止する場合、キャリブレーションプロセスＳ３００による結果を保存し、再開時に、キャリブレーションプロセスＳ３００を省略してもよい。
【0199】
以上説明したように、実施形態の走行補助装置１は、装置本体１０に支持されて装置本体１０を走行させる駆動輪２０と、走行速度ｖ及び角速度ωの情報を取得する速度取得部２０ａと、本体部２１０と本体部２１０に支持される複数の従動輪２２０とを備える走行器具２００に接続して走行器具２００からかかる荷重Ｆｘ、Ｆｙ、τｚを受ける接続部（荷重受け部材１３０及び取り付け部材１５０）と、接続部にかかる荷重Ｆｘ、Ｆｙ、τｚを検知するセンサ（荷重センサ）と、制御部２２と、を備え、駆動輪２０に駆動力を付与して走行し始めた時の荷重に基づいて従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤを算出し、荷重Ｆｘ、Ｆｙ、τｚを駆動力（並進駆動力ＦＲ、旋回駆動力τＲ）とみなし、走行速度ｖ及び角速度ωと駆動力と静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤとに基づいて走行器具２００にかかる外力（並進外力ＦＨ、旋回外力τＨ）の推定値を算出し、外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で駆動輪２０が走行するよう制御する。
【0200】
また、実施形態の走行補助制御方法は、装置本体１０に支持されて装置本体１０を走行させる駆動輪２０と、走行速度ｖ及び角速度ωの情報を取得する速度取得部２０ａと、本体部２１０と本体部２１０に支持される複数の従動輪２２０とを備える走行器具２００に接続して走行器具２００からかかる荷重を受ける接続部（荷重受け部材１３０及び取り付け部材１５０）と、接続部にかかる荷重を検知するセンサ（荷重センサ）と、を備える走行補助装置１において走行器具２００の走行を補助する走行補助制御方法であって、駆動輪２０に駆動力を付与して走行し始めた時の荷重に基づいて、従動輪２２０の静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤを算出するキャリブレーションプロセスＳ３００と、荷重Ｆｘ、Ｆｙ、τｚを駆動力（並進駆動力ＦＲ、旋回駆動力τＲ）とみなし、走行速度ｖ及び角速度ωと駆動力と静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤとに基づいて、走行器具２００にかかる外力（並進外力ＦＨ、旋回外力τＨ）の推定値を算出する推定プロセスＳ４００と、推定プロセスＳ４００で算出された外力がゼロとなるような駆動力を算出し、当該駆動力で駆動輪２０が走行するよう制御する比例微分制御プロセスと、を含み、推定プロセスＳ４００と比例微分制御プロセスＳ５００とを繰り返し実行する。
【0201】
これにより、専用の操作部を必要とせずに、操作者が外力（並進外力ＦＨ、旋回外力τＨ）をかける方向に走行器具２００が走行するよう補助して、操作者の負担を軽減させることができる。専用の操作部がなくても、操作者が走行器具２００の任意の部位を手で掴んで直接操作することができるため、走行補助装置１を操作するための特別な練習が不要であり、狭い空間や混雑した環境においても、走行器具２００の細やかな動きが実現可能である。また、走行補助装置１は、接続部（荷重受け部材１３０及び取り付け部材１５０）において、既存の走行器具２００と接続可能かつ離脱可能であり、多様な走行器具に適用可能である。また、キャリブレーションプロセスＳ３００では、搬送対象を載せた走行器具２００にかかる静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤを算出するので、静止摩擦力ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ、ｆＤと走行器具２００単体の静止摩擦係数μ及び寸法とに基づいて、搬送対象を含む走行器具２００の質量Ｍ及び慣性モーメントＩを算出できる。また、推定プロセスＳ４００及び比例微分制御プロセスＳ５００では、搬送対象を含む走行器具２００の質量Ｍ及び慣性モーメントＩを前提として、走行器具２００を操作する操作者による外力を推定し、この外力がゼロになるように制御するので、都度重量の異なる搬送対象を載せる場合でも、これに対応した走行補助制御が可能である。
【0202】
また、実施形態の走行補助装置１は、平面視形状が正方形状である基部１３１を含み、センサ１２０（荷重センサ）は、接続部（荷重受け部材１３０）の基部１３１を収容する溝部（ピン脚収容溝部１１２）を有するセンサ取付部材１１０に取り付けられる複数のセンサ１２０を含み、複数のセンサ１２０は、軸方向に交差する平面（ＸＹ平面）のうち第１方向（Ｙ軸方向）に、基部１３１を挟んで配置され、基部１３１に接して基部１３１の変位に応じた第１測定値（差動出力電圧値ＶＳ１±、ＶＳ２±）を測定する第１センサ群（第１正センサ１２１ｐ及び第２正センサ１２２ｐ、第１負センサ１２１ｎ及び第２負センサ１２２ｎ）と、平面のうち第１方向に交差する第２方向（Ｘ軸方向）に、基部１３１を挟んで配置され、基部１３１に接して基部１３１の変位に応じた第２測定値（差動出力電圧値ＶＳ３±、ＶＳ４±）を測定する第２センサ群（第３正センサ１２３ｐ及び第４正センサ１２４ｐ、第３負センサ１２３ｎ及び第４負センサ１２４ｎ）と、基部１３１に接して基部１３１の軸方向に沿う第３方向（Ｚ軸方向）の変位に応じた第３測定値（出力電圧値ＶＳ５＋、ＶＳ６＋）を測定する第３センサ群（第５センサ１２５及び第６センサ１２６）と、を含む。
【0203】
走行器具２００から荷重を受ける接続部（荷重受け部材１３０）は、センサ取付部材１１０に取り付けられた複数のセンサ１２０を介して４側面及び底面（凹状部１３４の天面）が支持され、複数のセンサ１２０によって、接続部の第１方向、第２方向、及び第３方向の変位に応じた第１測定値、第２測定値、及び第３測定値が測定される。これによれば、例えば、制御部２２が、センサ１２０が測定した各測定値に基づいて３軸の荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを算出可能である。したがって、走行補助装置１は、走行器具２００からかかる荷重を３軸に分離して算出するための各測定値を測定することができる。また、走行補助装置１は、センサ１２０が取り付けられるセンサ取付部材１１０の材質が限定されない。
【0204】
また、実施形態の走行補助装置１において、第１センサ群（第１正センサ１２１ｐ及び第２正センサ１２２ｐ、第１負センサ１２１ｎ及び第２負センサ１２２ｎ）は、基部１３１の第１向（Ｙ軸方向）に対向する２つの側面に対して２つずつ設けられ、各々の第１センサ群が第１測定値（差動出力電圧値ＶＳ１±、ＶＳ２±）を測定することで２つの第１測定値を測定し、第２センサ群（第３正センサ１２３ｐ及び第４正センサ１２４ｐ、第３負センサ１２３ｎ及び第４負センサ１２４ｎ）は、基部１３１の第２方向（Ｘ軸方向）に対向する２つの側面に対して２つずつ設けられ、各々の第２センサ群が第２測定値（差動出力電圧値ＶＳ３±、ＶＳ４±）を測定することで２つの第２測定値を測定する。
【0205】
走行補助装置１は、接続部（荷重受け部材１３０）に対して第３方向（Ｚ軸）回りの回転方向（θ回転方向）にモーメントがかかった場合、基部１３１の対向する側面に配置された４つのセンサ１２０のうち、対角状に位置する２つのセンサが押圧される。したがって、基部１３１の各々の側面に２つずつのセンサを配置することで、例えば、制御部２２が、センサ１２０が測定した各測定値、センサ１２０までの距離、第３方向回りの回転角度に基づいて、第３方向回りのモーメントＭｚを算出することが可能である。すなわち、走行補助装置１は、走行器具２００からかかる荷重を４軸に分離して算出するための各測定値を測定することができる。
【0206】
また、実施形態の走行補助装置１において、制御部２２は、第１測定値（差動出力電圧値ＶＳ１±、ＶＳ２±）と、第２測定値（差動出力電圧値ＶＳ３±、ＶＳ４±）と、第３測定値（出力電圧値ＶＳ５＋、ＶＳ６＋）と、に基づいて、接続部（荷重受け部材１３０）にかかる３軸の荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを算出し、第１測定値と、第２測定値と、接続部（荷重受け部材１３０）の所定の原点から基部１３１とセンサ１２０との接点までの距離Ｌと、接続部の第３方向（Ｚ軸方向）回りの回転角度φと、に基づいて、接続部にかかる第３方向回りのモーメントＭｚを算出し、算出した３軸の荷重のうち、第１方向（Ｙ軸方向）及び第２方向（Ｘ軸方向）にかかる荷重Ｆｙ、Ｆｘと、第３方向（Ｚ軸方向）回りのモーメントＭｚとを、走行補助装置１の駆動力（並進駆動力ＦＲ、旋回駆動力τＲ）とみなす。
【0207】
走行補助装置１は、走行器具２００が接続している状態において、走行器具２００からかかる荷重が、接続部（取り付け部材１５０を介して荷重受け部材１３０）にかかることで、走行器具２００からかかる荷重によって変位する接続部（荷重受け部材１３０）の変位に応じた第１測定値、第２測定値、及び第３測定値を測定する。走行補助装置１は、各測定値に基づいて、制御部２２によって、３軸の荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚを算出可能である。また、走行補助装置１は、接続部（荷重受け部材１３０）に対して第３方向回りの回転方向（θ回転方向）にモーメントがかかった場合、基部１３１の対向する側面に配置された４つのセンサ１２０のうち、対角状に位置する２つのセンサ１２０が押圧される。したがって、基部１３１の各々の側面に２つずつのセンサ１２０を配置することで、走行補助装置１は、各測定値、センサ１２０までの距離、第３方向回りの回転角度φに基づいて、制御部２２によって、第３方向回りのモーメントＭｚを算出可能である。これにより、走行補助装置１は、第１方向、第２方向、及び第３方向にかかる荷重Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚに加え、第３方向回りのモーメントＭｚを算出することができる。そして、第１方向及び第２方向にかかる荷重Ｆｙ、Ｆｘを並進駆動力ＦＲ、第３方向回りのモーメントＭｚを旋回駆動力τＲとみなし、これに基づいて、走行器具２００を操作する操作者による外力（並進外力ＦＨ、旋回外力τＨ）の推定値を算出することができる。
【0208】
また、実施形態の走行補助装置１において、センサ１２０は、四角環形状の板体である外枠１２０ａと、外枠１２０ａの内周縁の一辺に連結して外枠１２０ａの内周側に設けられる四角形状の板体である舌片１２０ｂと、舌片１２０ｂの一方の面から突出して基部１３１に接する突起部１２０ｃと、を有し、基部１３１の同一の側面を支持する２つのセンサ１２０は、互いに突起部１２０ｃの第３方向（Ｚ軸方向）の位置がずれるようにセンサ取付部材１１０に取り付けられる。
【0209】
これによれば、基部１３１の側面を支持する箇所が第３方向にバラつきができるので、センサ取付部材１１０に対する基部１３１を含む接続部（荷重受け部材１３０）の意図しない回転を抑制することができる。
【0210】
また、実施形態の走行補助装置１において、接続部は、平面視形状が正方形状である基部１３１と基部１３１の上面１３１ａから突出して軸方向（Ｚ軸方向）に延びる接続ピン部１３２とを含む荷重受け部材１３０と、走行器具２００に取り付けられ、接続ピン部１３２が挿入可能な嵌合孔１５４を有する取り付け部材１５０と、を備える。
【0211】
走行補助装置１は、荷重受け部材１３０が、接続ピン部１３２を有し、走行器具２００に取り付けられる取り付け部材１５０が、接続ピン部１３２が挿入可能な嵌合孔１５４を有するので、走行器具２００との接続及び分離が容易に可能である。
【0212】
また、実施形態の走行補助装置１において、接続ピン部１３２は、軸方向（Ｚ軸方向）に視た形状が真円以外の形状を有する第１柱部１３２ａを上端部に含み、嵌合孔１５４は、第１孔部１５４ａ、第２孔部１５４ｂ、第３孔部１５４ｃが順に連通し、第１孔部１５４ａは、第２孔部１５４ｂに向かって徐々に小さくなるようなテーパ状の内壁を有し、第２孔部１５４ｂは、第３孔部１５４ｃに向かって徐々に小さくなり、第１孔部１５４ａのテーパ比より小さいテーパ比のテーパ状の内壁を有し、第３孔部１５４ｃは、接続ピン部１３２の第１柱部１３２ａが嵌合可能である。
【0213】
これによれば、走行補助装置１の接続部は、荷重受け部材１３０と取り付け部材１５０とを位置決めする際に、第１孔部１５４ａで軸方向に交差する平面の２軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）の位置決めをし、第２孔部１５４ｂで軸方向回りの回転方向（θ回転方向）の位置決めをし、第３孔部１５４ｃでの嵌合で軸方向の１軸方向（Ｚ軸方向）の位置決めをすることによって、一組の嵌合孔１５４と接続ピン部１３２との組み合わせのみで、４軸の位置決めが可能である。また、荷重受け部材１３０は、第１孔部１５４ａにおいて取り付け部材１５０に対して第２孔部１５４ｂの方向に移動すると、第１柱部１３２ａの上端縁の１つの角状部１３２ｃが第１孔部１５４ａの内壁に接触して内壁に案内されることで径中心方向に移動する。また、荷重受け部材１３０は、第２孔部１５４ｂにおいて取り付け部材１５０に対して第３孔部１５４ｃの方向に移動すると、第１柱部１３２ａの長径の両端部に位置する角状部１３２ｃが第２孔部１５４ｂの内壁に接触しながら第２孔部１５４ｂの角状部に向かって案内されることで軸中心回りに回転移動する。すなわち、接続部は、接続ピン部１３２と嵌合孔１５４とを対向させた状態から、接続ピン部１３２を嵌合孔１５４に挿通するだけで、軸方向に交差する平面の２軸方向、軸方向回りの回転方向、軸方向の１軸方向に順次位置決めされるので、容易に４軸の位置決めが可能である。
【0214】
また、実施形態の走行補助装置１が、装置本体１０に対して一方向（例えば、装置本体１０の前後方向）に移動可能に設けられる摺動部材３０と、装置本体１０と荷重受け部材１３０とを接続し、かつ摺動部材３０の移動に伴って荷重受け部材１３０を装置本体１０に対して昇降させる昇降機構４０と、摺動部材３０を装置本体１０に対して一方向に移動させる直動アクチュエータ５０と、を備え、荷重受け部材１３０は、本体部２１０の下面側に固定した取り付け部材１５０の下方から上昇することで、取り付け部材１５０を介して走行器具２００を保持可能、かつ下降することで取り付け部材１５０及び走行器具２００から離脱可能である。
【0215】
これによれば、走行補助装置１では、走行補助装置１が走行器具２００の下に潜り込んで、荷重受け部材１３０が下方から走行器具２００に取り付けられた取り付け部材１５０に接続するので、右左折や旋回、前進と後進との切り換え等が容易であり、安定的な走行が可能である。また、走行器具２００への接続前に走行器具２００の下方に潜り込む際は、荷重受け部材１３０を下降させることにより、走行補助装置１の全高を小さくできるので、低床の走行器具２００にも対応が可能である。また、荷重受け部材１３０を下降させることにより走行器具２００に取り付けられた取り付け部材１５０との接続が容易に解除できるので、予め複数の取り付け部材１５０を各々複数の走行器具２００に取り付けておけば、複数の走行器具２００を次々に搬送可能である。
【0216】
また、実施形態の走行補助装置１において、走行器具２００の従動輪２２０は、自在輪である。
【0217】
自在輪は、発進時において、自在輪の軸方向に垂直な水平方向に押された場合に最も操作者への負荷が少なく、軸方向に押された場合に最も負荷が大きい。走行補助装置１は、走行器具２００の静止状態において、荷重がかけられた方向に自動的に加速して、走り出しにおける操作者への負荷を軽減させるため、自在輪の軸方向に荷重がかけられた場合でも、走行器具２００を容易に発進させることができる。
【0218】
（変形例）
［走行補助制御方法］
次に、変形例に係る走行補助制御方法について説明する。図２２は、変形例に係る走行補助装置１の制御ブロック図である。変形例における走行補助制御処理は、実施形態と同様に、図１８に示す力学モデルを前提として実行される。また、走行補助装置１は、前述した動作により走行器具２００に接続されているものとする。
［走行補助制御方法］
次に、変形例に係る走行補助制御方法について説明する。図２２は、変形例に係る走行補助装置１の制御ブロック図である。変形例における走行補助制御処理は、実施形態と同様に、図１８に示す力学モデルを前提として実行される。また、走行補助装置１は、前述した動作により走行器具２００に接続されているものとする。
【0219】
変形例の走行補助制御では、比例微分制御に加え、さらに、粘性抵抗（Drag；抗力）制御を実行する。すなわち、実施形態の図１９に示すフローチャートにおいて、比例微分制御プロセスＳ５００の代わりに、比例微分抗力（Proportional Derivative and Drag；ＰＤＤ）制御プロセスを実行する。比例微分抗力制御プロセスでは、操作者の操作により走行器具２００にかかる外力（並進外力ＦＨ及び旋回外力τＨ）がゼロとなるよう、走行補助装置１による走行補助制御を実行する（比例微分制御プロセスＳ５００）際に、走行補助装置１に進行方向と反対の外力が加えられた際の制御が実施形態と異なる。
【0220】
粘性抵抗制御プロセスは、比例微分制御プロセスＳ５００と同様に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸回りの回転方向の３軸に分けられ、Ｘ軸方向粘性抵抗制御ステップＳ５２１と、Ｙ軸方向粘性抵抗制御ステップＳ５２２と、Ｚ軸回り粘性抵抗制御ステップＳ５２３と、を含む。推定プロセスＳ４００で推定された外力ＦＨｘ、ＦＨｙ、τＨｚの推定値Ｆ＊
Ｈｘ、Ｆ＊
Ｈｙ、τ＊
Ｈｚを算出した後、制御部２２は、判断ステップＳ５１１、Ｓ５１２，Ｓ５１３を並列処理で実行する。
【0221】
判断ステップＳ５１１において、制御部２２は、外力ＦＨｘの推定値Ｆ＊
Ｈｘと速度Ｖｘとの積の正負を判断する。Ｘ軸方向において、走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と同一の方向に外力ＦＨｘが作用した場合、操作者によってＸ軸方向に加速する方向に外力ＦＨｘが付与されたとみなす。走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と同一の方向に外力ＦＨｘが作用した場合、外力ＦＨｘの推定値Ｆ＊
Ｈｘと速度Ｖｘとの積は正の値となる。制御部２２は、Ｆ＊
ＨｘＶｘ≧０と判断した場合（判断ステップＳ５１１；Ｙｅｓ）、Ｘ軸方向比例微分制御ステップＳ５０１に移行する。
【0222】
Ｘ軸方向において、走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と反対の方向に外力ＦＨｘが作用した場合、操作者によってＸ軸方向にブレーキがかけられたとみなす。走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と反対の方向に外力ＦＨｘが作用した場合、外力ＦＨｘの推定値Ｆ＊
Ｈｘと速度Ｖｘとの積は負の値となる。制御部２２は、Ｆ＊
ＨｘＶｘ＜０と判断した場合（判断ステップＳ５１１；Ｎｏ）、Ｘ軸方向粘性抵抗制御ステップＳ５２１に移行する。
【0223】
判断ステップＳ５１２において、制御部２２は、外力ＦＨｙの推定値Ｆ＊
Ｈｙと速度Ｖｙとの積の正負を判断する。Ｙ軸方向において、走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と同一の方向に外力ＦＨｙが作用した場合、操作者によってＹ軸方向に加速する方向に外力ＦＨｙが付与されたとみなす。走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と同一の方向に外力ＦＨｙが作用した場合、外力ＦＨｙの推定値Ｆ＊
Ｈｙと速度Ｖｙとの積は正の値となる。制御部２２は、Ｆ＊
ＨｙＶｙ≧０と判断した場合（判断ステップＳ５１２；Ｙｅｓ）、Ｙ軸方向比例微分制御ステップＳ５０２に移行する。
【0224】
Ｙ軸方向において、走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と反対の方向に外力ＦＨｙが作用した場合、操作者によってＹ軸方向にブレーキがかけられたとみなす。走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と反対の方向に外力ＦＨｙが作用した場合、外力ＦＨｙの推定値Ｆ＊
Ｈｙと速度Ｖｙとの積は負の値となる。制御部２２は、Ｆ＊
ＨｙＶｙ＜０と判断した場合（判断ステップＳ５１２；Ｎｏ）、Ｙ軸方向粘性抵抗制御ステップＳ５２２に移行する。
【0225】
判断ステップＳ５１３において、制御部２２は、外力τＨｚの推定値τ＊
Ｈｚと角速度ωｚとの積の正負を判断する。Ｚ軸回り方向において、走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と同一の方向に外力τＨｚが作用した場合、操作者によってＺ軸回り方向に加速する方向に外力τＨｚが付与されたとみなす。走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と同一の方向に外力τＨｚが作用した場合、外力τＨｚの推定値τ＊
Ｈｚと角速度ωｚとの積は正の値となる。制御部２２は、τ＊
Ｈｚωｚ≧０と判断した場合（判断ステップＳ５１３；Ｙｅｓ）、Ｚ軸回り比例微分制御ステップＳ５０３に移行する。
【0226】
Ｚ軸回り方向において、走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と反対の方向に外力τＨｚが作用した場合、操作者によってＺ軸回り方向にブレーキがかけられたとみなす。走行補助装置１及び走行器具２００の進行方向と反対の方向に外力τＨｚが作用した場合、外力τＨｚの推定値τ＊
Ｈｚと角速度ωｚとの積は負の値となる。制御部２２は、τ＊
Ｈｚωｚ＜０と判断した場合（判断ステップＳ５１３；Ｎｏ）、Ｚ軸回り粘性抵抗制御ステップＳ５２３に移行する。
【0227】
Ｘ軸方向比例微分制御ステップＳ５０１、Ｙ軸方向比例微分制御ステップＳ５０２、及びＺ軸回り比例微分制御ステップＳ５０３は、実施形態と同様の処理が実行されるため、説明を省略する。
【0228】
Ｘ軸方向粘性抵抗制御ステップＳ５２１において、制御部２２は、推定プロセスＳ４００で取得した走行速度ｖのＸ軸方向成分の速度Ｖｘに応じて、Ｘ軸駆動力ＦＲｘを算出する。また、Ｙ軸方向粘性抵抗制御ステップＳ５２２において、推定プロセスＳ４００で取得した走行速度ｖのＹ軸方向成分の速度Ｖｙに応じて、Ｙ軸駆動力ＦＲｙを算出する。また、Ｚ軸回り粘性抵抗制御ステップＳ５２３において、推定プロセスＳ４００で取得した角速度ωｚに応じて、Ｚ軸回り駆動力τＲｚを算出する。
【0229】
実施形態において、ブレーキ力であるＸ軸駆動力ＦＲｘ、Ｙ軸駆動力ＦＲｙ、及びＺ軸回り駆動力τＲｚは、粘性抵抗を再現する。したがって、粘性抵抗係数をｂとすると、Ｘ軸駆動力ＦＲｘ、Ｙ軸駆動力ＦＲｙ、及びＺ軸回り駆動力τＲｚは、以下の数式（１１）、（１２）、（１３）によって示される。
【0230】
【数11】
【0231】
【数12】
【0232】
【数13】
【0233】
ここで、粘性抵抗係数ｂは、所定の空間を通過する球体にかかる粘性抵抗を仮想的に再現するよう任意で設定可能であり、この球体の半径をｒとし、空間の動粘性係数をμｄとすると、以下の数式（１４）によって示される。
【0234】
【数14】
【0235】
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸回り方向において、比例微分制御プロセスＳ５００又は粘性抵抗制御プロセスを各々実行した後、制御部２２は、実施形態と同様に、トルク変換ステップＳ５３０を実行する。トルク変換ステップＳ５３０において、制御部２２は、Ｘ軸駆動力ＦＲｘ、Ｙ軸駆動力ＦＲｙの、及びＺ軸回り駆動力τＲｚを走行補助装置１が実現するための各々の駆動輪２０のトルク値τＷＨＥＥＬを算出する。制御部２２は、算出したトルク値τＷＨＥＥＬにより各々の駆動輪２０が回転するよう、モータドライバ２１ａにより各々の回転アクチュエータ２１を制御する。
【0236】
以上説明したように、変形例の走行補助装置１において、制御部２２は、推定した外力（並進外力ＦＨ、旋回外力τＨ）が走行方向と反対の方向に作用していると判断すると、走行速度ｖ及び角速度ωに所定の粘性抵抗係数ｂを乗算することで算出されるブレーキ力を駆動力（並進駆動力ＦＲ、旋回駆動力τＲ）とし、当該駆動力で駆動輪２０が走行するよう制御する。
【0237】
また、変形例の走行補助制御方法は、走行方向と反対の方向に外力（並進外力ＦＨ、旋回外力τＨ）が作用した場合に比例微分制御プロセスＳ５００の代わりに実行され、走行速度ｖ及び角速度ωに所定の粘性抵抗係数ｂを乗算することで算出されるブレーキ力を駆動力（並進駆動力ＦＲ、旋回駆動力τＲ）とし、当該駆動力で駆動輪２０が走行するよう制御する粘性抵抗制御プロセスをさらに含む。
【0238】
これにより、走行速度ｖ及び角速度ωが小さい場合には振動を抑制するとともに、高速時にはブレーキ力を大きくすることができる。したがって、例えば、走行器具２００が障害物に接触しそうになった時等、搬送対象への負担を低減しつつ、即座に減速、停止が可能である。
【0239】
なお、本実施形態は、上記態様に限定されるものではない。即ち、本実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0240】
例えば、実施形態では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の荷重と、Ｚ軸回り方向の慣性モーメントとに加えて、Ｚ軸方向の荷重も検知可能であるが、少なくともＸ軸方向及びＹ軸方向の荷重と、Ｚ軸回り方向の慣性モーメントとが検知可能であれば、力覚センサの種類、数、配置及び組み合わせは限定されない。
【0241】
また、実施形態及び変形例では、全方向移動可能な走行補助装置１として説明したが、例えば、走行補助装置１がレール上を一軸方向のみに走行する装置であっても、本実施形態は適用可能である。この場合、接続部の荷重検知は、当該一軸方向にかかる荷重の正負及び大きさを検知できればよく、速度検知は、当該一軸方向の速度を検知できればよい。
【0242】
また、センサ取付部材１１０、カバー部材１４０、及び取り付け部材１５０は、平面視における外形状が正方形状に限定されず、長方形状、三角形状、円形状等でもよい。また、センサ取付部材１１０とカバー部材１４０との固定や、取り付け部材１５０と走行器具２００との固定は、実施形態において、既存製品への汎用性が高いねじ固定を例示しているが、新規のアタッチメント構造を設けて固定するようにしてもよい。また、センサ取付部材１１０は、センサ１２０の取り付け部分の材質が特に限定されず、ＰＬＡ、アルミ、ＳＵＳ等の様々な材料で実現し得る。
【0243】
また、接続モジュール１００は、昇降可能な荷重受け部材１３０と、走行器具２００に取り付ける取り付け部材１５０とが分離可能に設けられる実施形態の態様に限定されず、走行器具２００の下方から上昇させることで、走行器具２００の下面に吸着するマグネット又は吸盤を含んでもよいし、走行器具２００にねじ等で固定することで接続するものであってもよい。センサ１２０は、装置本体１０側に支持されているが、接続部にかかる荷重を取得できる構成であれば、走行器具２００側に取り付けられる構成であってもよい。
【0244】
また、走行速度ｖ及び角速度ωの取得方法は、速度取得部２０ａがモータドライバ２１ａが回転アクチュエータ２１から取得した回転数の情報に基づいて、走行補助装置１全体の走行速度ｖ及び角速度ωを算出するという実施形態の方法に限定されない。例えば、速度取得部２０ａは、装置本体１０等に別途設けられる加速度センサやジャイロセンサ等を含んでもよい。
【0245】
また、速度取得部２０ａの演算処理装置が制御部２２に含まれ、回転アクチュエータ２１の回転数から走行補助装置１全体の走行速度ｖ及び角速度ωへの換算を、制御部２２が実行してもよい。すなわち、制御部２２は、回転アクチュエータ２１のロータリエンコーダによる回転数の測定結果に基づいて、走行補助装置１全体の走行速度ｖ及び角速度ωを算出してもよい。また、速度取得部２０ａが加速度センサ及びジャイロセンサを含む場合、制御部２２は、加速度センサ及びジャイロセンサが測定した加速度及び角加速度に基づいて、走行補助装置１の走行速度ｖ及び角速度ωに換算してもよい。
【符号の説明】
【0246】
１ 走行補助装置
１０ 装置本体
１１ 基台
１１ａ 駆動輪用開口
１２ 駆動輪支持部
１３ アクチュエータ支持部
１５ カバー部材
１５ａ 昇降機構用開口
１５ｂ 上面
２０ 駆動輪
２０ａ 速度取得部
２１ 回転アクチュエータ
２１ａ モータドライバ
２２ 制御部
２３ バッテリ
２４ 非常停止ボタン
２５ リレースイッチ
３０ 摺動部材
３１ ガイド軸部
３２ 被固定部
３３ 凹状部
４０ 昇降機構
４１ 基台固定部
４１ａ 軸孔
４１ｂ ガイド孔
４２ 接続機構固定部
４２ａ 軸孔
４２ｂ ガイド孔
４３ 第１リンクアーム
４３ａ 回転軸部材
４３ｂ 摺動軸部材
４４ 第２リンクアーム
４４ａ 回転軸部材
４４ｂ 摺動軸部材
４５ 中央軸部材
５０ 直動アクチュエータ
５１ 固定部
５２ 可動部
１００ 接続モジュール
１１０ センサ取付部材
１１０ａ、１１０ｂ 上面
１１１ カバー固定ねじ穴
１１２ ピン脚収容溝部
１１２ａ 底面
１１３ センサ取付スリット
１１３ａ センサ用開口
１１４ センサ取付凹部
１１４ａ 爪部
１１５ 配線穴
１２０ センサ（荷重センサ）
１２０ａ 外枠
１２０ｂ 舌片
１２０ｃ 突起部
１２１ｐ 第１正センサ
１２１ｎ 第１負センサ
１２２ｐ 第２正センサ
１２２ｎ 第２負センサ
１２３ｐ 第３正センサ
１２３ｎ 第３負センサ
１２４ｐ 第４正センサ
１２４ｎ 第４負センサ
１２５ 第５センサ
１２６ 第６センサ
１３０ 荷重受け部材（接続部）
１３１ 基部
１３１ａ 上面
１３１ｂ 下面
１３２ 接続ピン部
１３２ａ 第１柱部
１３２ｂ 第２柱部
１３２ｃ 角状部
１３２ｄ 上面
１３３、１３４ 凹状部
１３５ 脚部
１４０ カバー部材
１４１ 固定ねじ孔
１４２ センサ用穴
１４３ ピン用開口
１４４ 押圧ピン貫通孔
１４５ 配線孔
１５０ 取り付け部材（接続部）
１５１ 基部
１５１ａ 上面
１５１ｂ 下面
１５２ 孔形成部
１５２ａ 下縁
１５３ 固定孔
１５４ 嵌合孔
１５４ａ 第１孔部
１５４ｂ 第２孔部
１５４ｃ 第３孔部
１５４ｄ 角状部
１５５ 押圧ピン
１６０ 感圧センサ
１７０ 緩衝材
２００ 走行器具
２１０ 本体部
２２０ 従動輪
２３０ ガイド部材
２３１ 第１アーム
２３２ 第２アーム
２４０ ストッパー
２５０ ハンドル
１０ 装置本体
１１ 基台
１１ａ 駆動輪用開口
１２ 駆動輪支持部
１３ アクチュエータ支持部
１５ カバー部材
１５ａ 昇降機構用開口
１５ｂ 上面
２０ 駆動輪
２０ａ 速度取得部
２１ 回転アクチュエータ
２１ａ モータドライバ
２２ 制御部
２３ バッテリ
２４ 非常停止ボタン
２５ リレースイッチ
３０ 摺動部材
３１ ガイド軸部
３２ 被固定部
３３ 凹状部
４０ 昇降機構
４１ 基台固定部
４１ａ 軸孔
４１ｂ ガイド孔
４２ 接続機構固定部
４２ａ 軸孔
４２ｂ ガイド孔
４３ 第１リンクアーム
４３ａ 回転軸部材
４３ｂ 摺動軸部材
４４ 第２リンクアーム
４４ａ 回転軸部材
４４ｂ 摺動軸部材
４５ 中央軸部材
５０ 直動アクチュエータ
５１ 固定部
５２ 可動部
１００ 接続モジュール
１１０ センサ取付部材
１１０ａ、１１０ｂ 上面
１１１ カバー固定ねじ穴
１１２ ピン脚収容溝部
１１２ａ 底面
１１３ センサ取付スリット
１１３ａ センサ用開口
１１４ センサ取付凹部
１１４ａ 爪部
１１５ 配線穴
１２０ センサ（荷重センサ）
１２０ａ 外枠
１２０ｂ 舌片
１２０ｃ 突起部
１２１ｐ 第１正センサ
１２１ｎ 第１負センサ
１２２ｐ 第２正センサ
１２２ｎ 第２負センサ
１２３ｐ 第３正センサ
１２３ｎ 第３負センサ
１２４ｐ 第４正センサ
１２４ｎ 第４負センサ
１２５ 第５センサ
１２６ 第６センサ
１３０ 荷重受け部材（接続部）
１３１ 基部
１３１ａ 上面
１３１ｂ 下面
１３２ 接続ピン部
１３２ａ 第１柱部
１３２ｂ 第２柱部
１３２ｃ 角状部
１３２ｄ 上面
１３３、１３４ 凹状部
１３５ 脚部
１４０ カバー部材
１４１ 固定ねじ孔
１４２ センサ用穴
１４３ ピン用開口
１４４ 押圧ピン貫通孔
１４５ 配線孔
１５０ 取り付け部材（接続部）
１５１ 基部
１５１ａ 上面
１５１ｂ 下面
１５２ 孔形成部
１５２ａ 下縁
１５３ 固定孔
１５４ 嵌合孔
１５４ａ 第１孔部
１５４ｂ 第２孔部
１５４ｃ 第３孔部
１５４ｄ 角状部
１５５ 押圧ピン
１６０ 感圧センサ
１７０ 緩衝材
２００ 走行器具
２１０ 本体部
２２０ 従動輪
２３０ ガイド部材
２３１ 第１アーム
２３２ 第２アーム
２４０ ストッパー
２５０ ハンドル
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】