JP2001104396A - 電動車椅子 - Google Patents
電動車椅子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 利用者の旋回イメージに近い操縦性が得ら
れ、安全な電動車椅子を提供することを目的とする。 【解決手段】 右車輪１Ｒを駆動する第１の電動機７Ｒ
と左車輪１Ｌを駆動する第２の電動機７Ｌを、ジョイス
ティック操作部の操作に基づいて制御部５が運転制御し
て走行する電動車椅子において、走行操作者によるジョ
イスティックレバーの旋回方向への倒し状態の入力情報
であるレバー倒し角Ｖとレバー倒し方向θに対して制御
部５が、現在位置から前方の旋回通過目標ポイントの遠
近に応じて旋回通過目標ポイントの遠い場合は近い場合
に比べて大きな半径で旋回し、かつ現在位置から前記旋
回通過目標ポイントまたはその付近を通過するように第
１，第２の電動機を運転するよう構成したことを特徴と
する。
れ、安全な電動車椅子を提供することを目的とする。 【解決手段】 右車輪１Ｒを駆動する第１の電動機７Ｒ
と左車輪１Ｌを駆動する第２の電動機７Ｌを、ジョイス
ティック操作部の操作に基づいて制御部５が運転制御し
て走行する電動車椅子において、走行操作者によるジョ
イスティックレバーの旋回方向への倒し状態の入力情報
であるレバー倒し角Ｖとレバー倒し方向θに対して制御
部５が、現在位置から前方の旋回通過目標ポイントの遠
近に応じて旋回通過目標ポイントの遠い場合は近い場合
に比べて大きな半径で旋回し、かつ現在位置から前記旋
回通過目標ポイントまたはその付近を通過するように第
１，第２の電動機を運転するよう構成したことを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は利用者がジョイステ
ィックを操作して操縦する電動車椅子に関するものであ
る。
ィックを操作して操縦する電動車椅子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図８（ａ）（ｂ）に示す従来の電動車椅
子では、右車輪１Ｒと左車輪１Ｌを別々の電動機で駆動
するように構成されており、それぞれの前記電動機は、
肘部２に取り付けられたジョイスティック操作部３のレ
バー４の操作状態に基づいて図９に示す制御部５によっ
て駆動されて直進走行ならびに旋回走行を実現してい
る。
子では、右車輪１Ｒと左車輪１Ｌを別々の電動機で駆動
するように構成されており、それぞれの前記電動機は、
肘部２に取り付けられたジョイスティック操作部３のレ
バー４の操作状態に基づいて図９に示す制御部５によっ
て駆動されて直進走行ならびに旋回走行を実現してい
る。
【０００３】ジョイスティック操作部３の内部構造は、
図１０（ａ）に示すように９０゜の角度で２つのポテン
ションメータ６ａ，６ｂが配置されており、レバー４を
左右に傾けないで前方へ傾けた場合には、その傾け量に
応じてポテンションメータ６ａ，６ｂがそれぞれ等しい
量だけ回転して、制御部５は右車輪１Ｒを駆動する第１
の電動機７Ｒと左車輪１Ｌを駆動する第２の電動機７Ｌ
を前進回転方向に単位当りの回転量を等しくさせて回転
させる。第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの回転速度はレ
バー４の傾け角度によって異なり、図１０（ａ）に示す
ように図１０（ｂ）に比べて大きく傾けた場合には図１
０（ｂ）の場合よりも回転速度が早く、電動車椅子が図
１０（ｂ）の場合に比べて前進方向へ早い速度で走行す
る。
図１０（ａ）に示すように９０゜の角度で２つのポテン
ションメータ６ａ，６ｂが配置されており、レバー４を
左右に傾けないで前方へ傾けた場合には、その傾け量に
応じてポテンションメータ６ａ，６ｂがそれぞれ等しい
量だけ回転して、制御部５は右車輪１Ｒを駆動する第１
の電動機７Ｒと左車輪１Ｌを駆動する第２の電動機７Ｌ
を前進回転方向に単位当りの回転量を等しくさせて回転
させる。第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの回転速度はレ
バー４の傾け角度によって異なり、図１０（ａ）に示す
ように図１０（ｂ）に比べて大きく傾けた場合には図１
０（ｂ）の場合よりも回転速度が早く、電動車椅子が図
１０（ｂ）の場合に比べて前進方向へ早い速度で走行す
る。
【０００４】また、レバー４を図１０（ｃ）または
（ｄ）に示すように右にも傾けた場合には、その傾け量
に応じてポテンションメータ６ａ，６ｂの回転量に差が
発生して、制御部５は、前進回転方向への単位時間あた
りの回転量を第２の電動機７Ｌよりも第１の電動機７Ｒ
を小さくして電動車椅子を右旋回させる。このときの第
１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの回転速度は直進走行の場
合と同様に、レバー４の傾け角度によって異なり、図１
０（ｃ）に示すように図１０（ｄ）に比べて大きく傾け
た場合には図１０（ｄ）の場合よりも回転速度が早く、
電動車椅子が図１０（ｂ）の場合に比べて早い速度で右
旋回する。左旋回の場合も右旋回の場合と同様である。
（ｄ）に示すように右にも傾けた場合には、その傾け量
に応じてポテンションメータ６ａ，６ｂの回転量に差が
発生して、制御部５は、前進回転方向への単位時間あた
りの回転量を第２の電動機７Ｌよりも第１の電動機７Ｒ
を小さくして電動車椅子を右旋回させる。このときの第
１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの回転速度は直進走行の場
合と同様に、レバー４の傾け角度によって異なり、図１
０（ｃ）に示すように図１０（ｄ）に比べて大きく傾け
た場合には図１０（ｄ）の場合よりも回転速度が早く、
電動車椅子が図１０（ｂ）の場合に比べて早い速度で右
旋回する。左旋回の場合も右旋回の場合と同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】旋回操縦性について従
来の制御部５の構成をさらに詳しく説明する。従来の制
御部５の旋回特性は次のように構成されている。図１１
は現在位置Ｐｏｏの電動車椅子を上方から見た平面図
で、レバー４の倒し方向と走行軌跡（回転半径）を示し
ている。５゜〜４５゜の各カーブは、レバー４の傾け方
向の角度を示しており、回転半径が大きい０゜付近から
５゜，１０゜付近においては、微妙な回転半径の選択が
要求されるにもかかわらず、レバー４の僅かな角度変化
だけで回転半径が大きく変化してしまう。逆に、レバー
４の角度が１５゜〜４５゜の場合のように回転半径が小
さい場合には、微妙な選択が必要でないにもかかわらず
回転半径の細やかな選択が可能な設計になってしまって
いる。
来の制御部５の構成をさらに詳しく説明する。従来の制
御部５の旋回特性は次のように構成されている。図１１
は現在位置Ｐｏｏの電動車椅子を上方から見た平面図
で、レバー４の倒し方向と走行軌跡（回転半径）を示し
ている。５゜〜４５゜の各カーブは、レバー４の傾け方
向の角度を示しており、回転半径が大きい０゜付近から
５゜，１０゜付近においては、微妙な回転半径の選択が
要求されるにもかかわらず、レバー４の僅かな角度変化
だけで回転半径が大きく変化してしまう。逆に、レバー
４の角度が１５゜〜４５゜の場合のように回転半径が小
さい場合には、微妙な選択が必要でないにもかかわらず
回転半径の細やかな選択が可能な設計になってしまって
いる。
【０００６】このような旋回特性では、電動車椅子が利
用者の旋回イメージとは異なった動きとなって、操縦性
が悪く、旋回の途中に通行中の廊下のコーナに衝突した
り、狭い通路を直進することが難しい。本発明は利用者
の旋回イメージに近い操縦性が得られ、安全な電動車椅
子を提供することを目的とする。
用者の旋回イメージとは異なった動きとなって、操縦性
が悪く、旋回の途中に通行中の廊下のコーナに衝突した
り、狭い通路を直進することが難しい。本発明は利用者
の旋回イメージに近い操縦性が得られ、安全な電動車椅
子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
電動車椅子は、右車輪を駆動する第１の電動機と左車輪
を駆動する第２の電動機を、ジョイスティック操作部の
操作に基づいて制御部が運転制御して走行する電動車椅
子において、走行操作者によるジョイスティックレバー
の旋回方向への倒し状態の入力情報に対して前記制御部
が、現在位置から前方の旋回通過目標ポイントの遠近に
応じて旋回通過目標ポイントの遠い場合は近い場合に比
べて大きな半径で旋回し、かつ現在位置から前記旋回通
過目標ポイントまたはその付近を通過するように構成し
たことを特徴とする。
電動車椅子は、右車輪を駆動する第１の電動機と左車輪
を駆動する第２の電動機を、ジョイスティック操作部の
操作に基づいて制御部が運転制御して走行する電動車椅
子において、走行操作者によるジョイスティックレバー
の旋回方向への倒し状態の入力情報に対して前記制御部
が、現在位置から前方の旋回通過目標ポイントの遠近に
応じて旋回通過目標ポイントの遠い場合は近い場合に比
べて大きな半径で旋回し、かつ現在位置から前記旋回通
過目標ポイントまたはその付近を通過するように構成し
たことを特徴とする。
【０００８】本発明の請求項２記載の電動車椅子は、右
車輪を駆動する第１の電動機と左車輪を駆動する第２の
電動機を、ジョイスティック操作部の操作に基づいて制
御部が運転制御して走行する電動車椅子において、前記
ジョイスティック操作部から出力される直行座標信号を
走行速度成分Ｖと旋回操舵成分θとからなる極座標に変
換して前記制御部の入力とし、左車輪の車輪速度を
ＶL、右車輪の車輪速度をＶRとしたときに前記制御部は
平均走行速度成分Ｖを、
車輪を駆動する第１の電動機と左車輪を駆動する第２の
電動機を、ジョイスティック操作部の操作に基づいて制
御部が運転制御して走行する電動車椅子において、前記
ジョイスティック操作部から出力される直行座標信号を
走行速度成分Ｖと旋回操舵成分θとからなる極座標に変
換して前記制御部の入力とし、左車輪の車輪速度を
ＶL、右車輪の車輪速度をＶRとしたときに前記制御部は
平均走行速度成分Ｖを、
【０００９】
【数５】
【００１０】とし、速差比ＳＲを
【００１１】
【数６】
【００１２】とするときに、旋回操舵成分θから速度比
ＳＲを
ＳＲを
【００１３】
【数７】
【００１４】にて第１，第２の電動機の速度を算出して
運転するよう構成したことを特徴とする。本発明の請求
項３記載の電動車椅子は、請求項２において、右車輪と
左車輪との車輪幅をＷとし、直進時の目標到達点までの
走行距離をＬｔｏ、旋回操舵成分θとするとき
運転するよう構成したことを特徴とする。本発明の請求
項３記載の電動車椅子は、請求項２において、右車輪と
左車輪との車輪幅をＷとし、直進時の目標到達点までの
走行距離をＬｔｏ、旋回操舵成分θとするとき
【００１５】
【数８】
【００１６】から第１，第２の電動機の速度を算出して
運転するよう構成したことを特徴とする。本発明の請求
項４記載の電動車椅子は、請求項２または請求項３にお
いて、旋回操舵成分θから規定の遠心力が発生する走行
速度を求め、走行時の遠心力が規定値を超えないように
走行速度を前記算出された走行速度以下に制限するよう
構成したことを特徴とする。
運転するよう構成したことを特徴とする。本発明の請求
項４記載の電動車椅子は、請求項２または請求項３にお
いて、旋回操舵成分θから規定の遠心力が発生する走行
速度を求め、走行時の遠心力が規定値を超えないように
走行速度を前記算出された走行速度以下に制限するよう
構成したことを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項５記載の電動車椅子は、請
求項２〜請求項４の何れかにおいて、旋回操舵成分θか
ら規定の旋回速度が発生する走行速度を求め、走行時の
旋回速度が規定値を超えないように走行速度を前記算出
された走行速度以下に制限するよう構成したことを特徴
とする。本発明の請求項６記載の電動車椅子は、請求項
２〜請求項５の何れかにおいて、旋回操舵成分θから車
輪速度ＶL，ＶRの何れかが電動機の最高回転速度になる
走行速度を算出し、走行時にそれぞれの電動機の最高回
転速度を超えないように走行速度を前記算出された走行
速度以下に制限するよう構成したことを特徴とする。
求項２〜請求項４の何れかにおいて、旋回操舵成分θか
ら規定の旋回速度が発生する走行速度を求め、走行時の
旋回速度が規定値を超えないように走行速度を前記算出
された走行速度以下に制限するよう構成したことを特徴
とする。本発明の請求項６記載の電動車椅子は、請求項
２〜請求項５の何れかにおいて、旋回操舵成分θから車
輪速度ＶL，ＶRの何れかが電動機の最高回転速度になる
走行速度を算出し、走行時にそれぞれの電動機の最高回
転速度を超えないように走行速度を前記算出された走行
速度以下に制限するよう構成したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図７に基づいて説明する。なお、従来例を示す図８〜
図１０と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて
説明する。本発明の電動車椅子は、ジョイスティック操
作部３の操作に基づいて第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌ
を運転制御する制御部５の旋回運転に関する構成だけが
従来とは異なっている。
〜図７に基づいて説明する。なお、従来例を示す図８〜
図１０と同様の作用をなすものには同一の符号を付けて
説明する。本発明の電動車椅子は、ジョイスティック操
作部３の操作に基づいて第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌ
を運転制御する制御部５の旋回運転に関する構成だけが
従来とは異なっている。
【００１９】図１は本発明の電動車椅子の制御部５の構
成を示す。９０゜の角度で２つのポテンションメータ６
ａ，６ｂが配置されたジョイスティック操作部３から
は、制御部５に操作情報が直交座標として入力される。
すなわち、前後速度成分Ｙと左右速度成分Ｘである。本
システムではこの直交座標信号を指示速度Ｖｏとレバー
４を傾けた方向（旋回操舵成分）θとの極座標に変換し
て、マイクロコンピュータで構成されている制御部５に
シリアル通信で送信している。これは情報をより操作者
の走行イメージに近い走行速度と走行方向（曲がり方
向）で表現し後述の走行制御を容易にするためである。
通信方式はＲＳ４８５をベースにしたシリアルバス方式
のハード上に独自のプロトコルに基づいて双方向通信を
実現している。これにより将来入力部、出力部を容易に
拡張することができる構成としている。
成を示す。９０゜の角度で２つのポテンションメータ６
ａ，６ｂが配置されたジョイスティック操作部３から
は、制御部５に操作情報が直交座標として入力される。
すなわち、前後速度成分Ｙと左右速度成分Ｘである。本
システムではこの直交座標信号を指示速度Ｖｏとレバー
４を傾けた方向（旋回操舵成分）θとの極座標に変換し
て、マイクロコンピュータで構成されている制御部５に
シリアル通信で送信している。これは情報をより操作者
の走行イメージに近い走行速度と走行方向（曲がり方
向）で表現し後述の走行制御を容易にするためである。
通信方式はＲＳ４８５をベースにしたシリアルバス方式
のハード上に独自のプロトコルに基づいて双方向通信を
実現している。これにより将来入力部、出力部を容易に
拡張することができる構成としている。
【００２０】制御部５による走行制御は、操作イメージ
を走行フィーリングといった非常に人間的な感覚を第
１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの回転速度指示値という制
御的なものに翻訳する機能である。重要なのは、前述の
通信により送信された極座標のθ成分から左車輪１Ｌの
回転速度ＶLと右車輪１Ｒの回転速度ＶRを算出すること
である。
を走行フィーリングといった非常に人間的な感覚を第
１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの回転速度指示値という制
御的なものに翻訳する機能である。重要なのは、前述の
通信により送信された極座標のθ成分から左車輪１Ｌの
回転速度ＶLと右車輪１Ｒの回転速度ＶRを算出すること
である。
【００２１】図２は左右の車輪１Ｌ，１Ｒの速度と回転
半径の関係を示し、中央に座る走行操作者の感じる速度
は平均値Ｖとなる。回転速度ＶLと回転速度のベクトル
の先端を結ぶ線の延長線と車軸の延長線が交わる点Ｏが
回転中心となる。回転半径は車輪幅Ｗを固定とすればＶ
L−ＶRとＶの比(ＳＲ）によって一義的に求められ下記
の（１）式の関係に表せる。
半径の関係を示し、中央に座る走行操作者の感じる速度
は平均値Ｖとなる。回転速度ＶLと回転速度のベクトル
の先端を結ぶ線の延長線と車軸の延長線が交わる点Ｏが
回転中心となる。回転半径は車輪幅Ｗを固定とすればＶ
L−ＶRとＶの比(ＳＲ）によって一義的に求められ下記
の（１）式の関係に表せる。
【００２２】
【数９】
【００２３】走行操作者のジョイスティック操作部３の
レバー４の操作に対する走行イメージを考察すると、走
行時操作者のほとんどの場合には、現在位置から前方の
通過目標ポイントを注目していると考えられる。レバー
４をその通過目標方向に倒すことにより電動車椅子が曲
がり出しその通過目標上を通過すれば走行操作者はイメ
ージ通り走行したと感じると考えられる。このポイント
を「仮想到達点Ｐ１」と名付ける。
レバー４の操作に対する走行イメージを考察すると、走
行時操作者のほとんどの場合には、現在位置から前方の
通過目標ポイントを注目していると考えられる。レバー
４をその通過目標方向に倒すことにより電動車椅子が曲
がり出しその通過目標上を通過すれば走行操作者はイメ
ージ通り走行したと感じると考えられる。このポイント
を「仮想到達点Ｐ１」と名付ける。
【００２４】この仮想到達点Ｐ１（旋回通過目標ポイン
ト）は、曲がり方が緩やかなときは走行操作者の視線が
遠くにあり、強いときは（小さな半径で曲がるとき）近
くを注目すると考えられる。図３はレバー４を仮想到達
点Ｐ１に向けて倒した方向θとＰ１点を通過する円弧の
半径Ｒの関係を示す。走行軌跡の現在位置Ｐｏｏから仮
想到達点Ｐ１までの走行距離（円弧長）をＬｔとすると
下記の（２）式の関係が成り立つ。
ト）は、曲がり方が緩やかなときは走行操作者の視線が
遠くにあり、強いときは（小さな半径で曲がるとき）近
くを注目すると考えられる。図３はレバー４を仮想到達
点Ｐ１に向けて倒した方向θとＰ１点を通過する円弧の
半径Ｒの関係を示す。走行軌跡の現在位置Ｐｏｏから仮
想到達点Ｐ１までの走行距離（円弧長）をＬｔとすると
下記の（２）式の関係が成り立つ。
【００２５】
【数１０】
【００２６】仮想到達点Ｐ１までの円弧長Ｌｔと倒した
方向θとの関係は、図４においてθがゼロ近傍のとき
Ｌｔ＝Ｌｔｏ、レバー４を９０゜の方向に傾けた場合に
旋回方向の内側の車輪だけを止めて外側の車輪だけを回
転させて急速に旋回するターン（ピポットターンと称
す）を実行すると、θ＝π／2のとき Ｌｔｏ＝（π・
Ｗ）／2 となる。この間、仮想到達点Ｐ１までの走行距
離と方向角度が一次関数と仮定すると下記の（３）式の
関係が成り立つ。
方向θとの関係は、図４においてθがゼロ近傍のとき
Ｌｔ＝Ｌｔｏ、レバー４を９０゜の方向に傾けた場合に
旋回方向の内側の車輪だけを止めて外側の車輪だけを回
転させて急速に旋回するターン（ピポットターンと称
す）を実行すると、θ＝π／2のとき Ｌｔｏ＝（π・
Ｗ）／2 となる。この間、仮想到達点Ｐ１までの走行距
離と方向角度が一次関数と仮定すると下記の（３）式の
関係が成り立つ。
【００２７】
【数１１】
【００２８】
【数１２】
【００２９】となり平均速度成分Ｖとレバー倒し方向θ
を与えれば左右の車輪速度ＶL，ＶRを求めることができ
る。さらに詳しくは、ステップ（５−１）（５−２）
（５−３）（５−４）を実行してカーブ走行の際に走行
操作者に作用する横Ｇ（遠心力）の制限、スピン速度
（旋回速度）、モータ回転速度の制限も加味してドライ
バ８を介して制御している。図６にレバー４の倒し方向
と左右の車輪の速度の目標値ＶR，ＶLの例を示す。この
図６は極座表で、θはレバー４の旋回角度を表し、ベク
トル長はそのθのときの許容速度Ｖａを表すとともに、
各車輪のＶR，ＶLを同時に記入している。
を与えれば左右の車輪速度ＶL，ＶRを求めることができ
る。さらに詳しくは、ステップ（５−１）（５−２）
（５−３）（５−４）を実行してカーブ走行の際に走行
操作者に作用する横Ｇ（遠心力）の制限、スピン速度
（旋回速度）、モータ回転速度の制限も加味してドライ
バ８を介して制御している。図６にレバー４の倒し方向
と左右の車輪の速度の目標値ＶR，ＶLの例を示す。この
図６は極座表で、θはレバー４の旋回角度を表し、ベク
トル長はそのθのときの許容速度Ｖａを表すとともに、
各車輪のＶR，ＶLを同時に記入している。
【００３０】このようにして実現された本発明の制御部
５におけるレバー倒し方向と走行軌跡を図５に示し、図
７にレバー倒し方向と左右の車輪速度目標値ＶL，ＶRの
例を示す。この図５と従来例を示す図１１とを比べて分
かるように、走行操作者によるレバー４の旋回方向への
倒し状態の入力情報に対して制御部５が、現在位置Ｐｏ
ｏから前方の仮想到達点Ｐ１（旋回通過目標ポイント）
の遠近に応じて仮想到達点Ｐ１の遠い場合は近い場合に
比べて大きな半径で旋回し、かつ現在位置Ｐｏｏから仮
想到達点Ｐ１またはその付近を通過するように第１，第
２の電動機７Ｒ，７Ｌを運転するので、電動車椅子の操
縦性が利用者の旋回イメージに近くなって、旋回の途中
に通行中の廊下のコーナに衝突するような事故の発生の
低減、ならびに狭い通路を直進する際の操縦性が改善で
きた。
５におけるレバー倒し方向と走行軌跡を図５に示し、図
７にレバー倒し方向と左右の車輪速度目標値ＶL，ＶRの
例を示す。この図５と従来例を示す図１１とを比べて分
かるように、走行操作者によるレバー４の旋回方向への
倒し状態の入力情報に対して制御部５が、現在位置Ｐｏ
ｏから前方の仮想到達点Ｐ１（旋回通過目標ポイント）
の遠近に応じて仮想到達点Ｐ１の遠い場合は近い場合に
比べて大きな半径で旋回し、かつ現在位置Ｐｏｏから仮
想到達点Ｐ１またはその付近を通過するように第１，第
２の電動機７Ｒ，７Ｌを運転するので、電動車椅子の操
縦性が利用者の旋回イメージに近くなって、旋回の途中
に通行中の廊下のコーナに衝突するような事故の発生の
低減、ならびに狭い通路を直進する際の操縦性が改善で
きた。
【００３１】上記のカーブ走行の際に走行操作者に作用
する横Ｇ（遠心力）の制限、スピン速度、モータ回転速
度の制限を実行する制御部５の構成について説明する。
下記の の少なくとも何れかを実行して制
限することによって操縦性と乗り心地を改善できる。 図７のカーブＶ3による制限 図７のカーブＶ4による制限 図７のカーブＶ5による制限 ここでは上記のステップ（５−１）において
のすべての制限を実施した例を説明する。 図７のカーブＶ3による制限について ＳＲと電動車椅子の許容速度Ｖａとの関係を図７に示
す。横Ｇ（遠心力）とＳＲとの関係を示すカーブＶ3を
求める。遠心力は
する横Ｇ（遠心力）の制限、スピン速度、モータ回転速
度の制限を実行する制御部５の構成について説明する。
下記の の少なくとも何れかを実行して制
限することによって操縦性と乗り心地を改善できる。 図７のカーブＶ3による制限 図７のカーブＶ4による制限 図７のカーブＶ5による制限 ここでは上記のステップ（５−１）において
のすべての制限を実施した例を説明する。 図７のカーブＶ3による制限について ＳＲと電動車椅子の許容速度Ｖａとの関係を図７に示
す。横Ｇ（遠心力）とＳＲとの関係を示すカーブＶ3を
求める。遠心力は
【００３２】
【数１３】
【００３３】規定の遠心力ＹGmaxが発生する走行速度と
ＳＲの関係は
ＳＲの関係は
【００３４】
【数１４】
【００３５】と表すことができ、制御部５は旋回操舵成
分θから規定の遠心力が発生する走行速度を求め、走行
時の遠心力が規定値を超えないように走行速度を前記算
出された走行速度以下に制限する。 図７のカーブＶ4による制限について 旋回速度ωとＳＲとの関係は、
分θから規定の遠心力が発生する走行速度を求め、走行
時の遠心力が規定値を超えないように走行速度を前記算
出された走行速度以下に制限する。 図７のカーブＶ4による制限について 旋回速度ωとＳＲとの関係は、
【００３６】
【数１５】
【００３７】と表すことができ、規定の旋回速度ωmax
が発生する走行速度とＳＲの関係は、
が発生する走行速度とＳＲの関係は、
【００３８】
【数１６】
【００３９】と表すことができる。制御部５は旋回操舵
成分θから規定の旋回速度が発生する走行速度を求め、
走行時の旋回速度が規定値を超えないように走行速度を
前記算出された走行速度以下に制限する。 図７のカーブＶ5による制限について 第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの最高回転速度のときの
電動車椅子の速度をＶ maxとすると、
成分θから規定の旋回速度が発生する走行速度を求め、
走行時の旋回速度が規定値を超えないように走行速度を
前記算出された走行速度以下に制限する。 図７のカーブＶ5による制限について 第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌの最高回転速度のときの
電動車椅子の速度をＶ maxとすると、
【００４０】
【数１７】
【００４１】と表すことができ、制御部５は旋回操舵成
分θから車輪速度ＶL，ＶRの何れかが電動機の最高回転
速度になる走行速度を算出し、走行時にそれぞれの電動
機の最高回転速度を超えないように走行速度を前記算出
された走行速度以下に制限する。 のすべて
の制限を実行するこの実施の形態の制御部５は、図７の
カーブＶ3，Ｖ4，Ｖ5で囲まれたハッチングで示す領域
内で走行するように第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌを運
転している。なお、図７は電動機の最高回転速度が約
１．２６ｍ／ｓのものを記している。
分θから車輪速度ＶL，ＶRの何れかが電動機の最高回転
速度になる走行速度を算出し、走行時にそれぞれの電動
機の最高回転速度を超えないように走行速度を前記算出
された走行速度以下に制限する。 のすべて
の制限を実行するこの実施の形態の制御部５は、図７の
カーブＶ3，Ｖ4，Ｖ5で囲まれたハッチングで示す領域
内で走行するように第１，第２の電動機７Ｒ，７Ｌを運
転している。なお、図７は電動機の最高回転速度が約
１．２６ｍ／ｓのものを記している。
【００４２】図１のステップ（５−２）において、指示
速度Ｖｏとモータの最高回転速度Ｖ max及びステップ
（５−１）で算出された許容速度Ｖａより実際の車椅子
の目標速度Ｖwoを下記の式で求める。
速度Ｖｏとモータの最高回転速度Ｖ max及びステップ
（５−１）で算出された許容速度Ｖａより実際の車椅子
の目標速度Ｖwoを下記の式で求める。
【００４３】
【数１８】
【００４４】指示速度Ｖｏの全可変範囲は０から最高速
度Ｖmaxまでを取る。しかし、レバーを右または左に倒
していくことにより、図７の斜線部で示すように許容速
度Ｖａが制限されていく。このときレバーの全可変範囲
において０からこの制限値Ｖａまでの値を取るように比
例配分することによりＶwoを算出する。このことにより
レバーの倒し量の可変範囲の全域を有効にまんべんなく
操作することができ操作性が飛躍的に改善する。
度Ｖmaxまでを取る。しかし、レバーを右または左に倒
していくことにより、図７の斜線部で示すように許容速
度Ｖａが制限されていく。このときレバーの全可変範囲
において０からこの制限値Ｖａまでの値を取るように比
例配分することによりＶwoを算出する。このことにより
レバーの倒し量の可変範囲の全域を有効にまんべんなく
操作することができ操作性が飛躍的に改善する。
【００４５】ステップ（５−２）において急激な方向転
換により旋回半径を変えた場合など許容速度Ｖａが急激
に変化する。従って指示速度Ｖｏの変化が小さい場合に
あっても目標速度Ｖwoの変化が激しく、車椅子が急加速
または急減速する危険がある。ステップ（５−３）にお
いて、これ危険を防ぐためＶwoの変化が規定の加速度ま
たは減速度の範囲を越えないよう速度を求め、最終目標
速度Ｖｗを算出する。
換により旋回半径を変えた場合など許容速度Ｖａが急激
に変化する。従って指示速度Ｖｏの変化が小さい場合に
あっても目標速度Ｖwoの変化が激しく、車椅子が急加速
または急減速する危険がある。ステップ（５−３）にお
いて、これ危険を防ぐためＶwoの変化が規定の加速度ま
たは減速度の範囲を越えないよう速度を求め、最終目標
速度Ｖｗを算出する。
【００４６】ステップ（５−１）において、平均速度に
対する左右の車輪速度の比率がＳＲにより算出されてい
る。ステップ（５−３）において前述のように最終目標
速度Ｖｗが算出される。ステップ（５−４）において、
この２つの数値から左右の最終目標速度ＶWL，ＶWRを求
めドライバ８に出力する。なお、図６における１０°以
降９０°までについては前述の（４）式のように算出し
てもよいが、更に直進性の向上のため０°から５°付近
までを図６に示すように左右の車輪を同速度で駆動する
ことによりレバーが僅かに振れる或いは直進方向からず
れていても車椅子を直進させることができる。このこと
により更に操作性が向上することができる。
対する左右の車輪速度の比率がＳＲにより算出されてい
る。ステップ（５−３）において前述のように最終目標
速度Ｖｗが算出される。ステップ（５−４）において、
この２つの数値から左右の最終目標速度ＶWL，ＶWRを求
めドライバ８に出力する。なお、図６における１０°以
降９０°までについては前述の（４）式のように算出し
てもよいが、更に直進性の向上のため０°から５°付近
までを図６に示すように左右の車輪を同速度で駆動する
ことによりレバーが僅かに振れる或いは直進方向からず
れていても車椅子を直進させることができる。このこと
により更に操作性が向上することができる。
【００４７】また、前述の説明において旋回通過目標ポ
イントの上を誤差なく通過することを前提に説明した。
しかし、最終目標速度に対して実際にはいくらかの速度
制御誤差が生じる。また、タイヤの空気圧の差などの機
構的幾何学誤差があるので車椅子は前述の旋回通過目標
ポイントの付近を通過することになる。しかし走行操作
者の感覚の許容範囲の中にあり実際上の不具合は何ら発
生しない。前述の説明において２つのポテンションメー
タ６ａ，６ｂが各々前後方向と左右方向に一致している
例について説明したが、このポテンションメータの方向
は任意であってよい。指示速度Ｖｏと旋回速度成分θの
極座標に変換する処理において旋回速度成分θにポテン
ションメータの取り付け位置の基準方向からの回転角度
分を補正すればよい。ポテンションメータの方向が自由
に選べることによって、ジョイスティック操作部の機構
設計の自由度が高くなる。たとえばジョイスティック操
作部の幅が最小になるようにポテンションメータを配置
することにより、より使いやすいコンパクトな車椅子が
実現できる。
イントの上を誤差なく通過することを前提に説明した。
しかし、最終目標速度に対して実際にはいくらかの速度
制御誤差が生じる。また、タイヤの空気圧の差などの機
構的幾何学誤差があるので車椅子は前述の旋回通過目標
ポイントの付近を通過することになる。しかし走行操作
者の感覚の許容範囲の中にあり実際上の不具合は何ら発
生しない。前述の説明において２つのポテンションメー
タ６ａ，６ｂが各々前後方向と左右方向に一致している
例について説明したが、このポテンションメータの方向
は任意であってよい。指示速度Ｖｏと旋回速度成分θの
極座標に変換する処理において旋回速度成分θにポテン
ションメータの取り付け位置の基準方向からの回転角度
分を補正すればよい。ポテンションメータの方向が自由
に選べることによって、ジョイスティック操作部の機構
設計の自由度が高くなる。たとえばジョイスティック操
作部の幅が最小になるようにポテンションメータを配置
することにより、より使いやすいコンパクトな車椅子が
実現できる。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明の電動車椅子による
と、走行操作者によるジョイスティックレバーの旋回方
向への倒し状態の入力情報に対して前記制御部が、現在
位置から前方の旋回通過目標ポイントの遠近に応じて旋
回通過目標ポイントの遠い場合は近い場合に比べて大き
な半径で旋回し、かつ現在位置から前記旋回通過目標ポ
イントまたはその付近を通過するように第１，第２の電
動機を運転するよう構成したため、電動車椅子の操縦性
が利用者の旋回イメージに近くなって、旋回の途中に通
行中の廊下のコーナに衝突するような事故の発生の低
減、ならびに狭い通路を直進する際の操縦性が改善でき
安全性も向上する。
と、走行操作者によるジョイスティックレバーの旋回方
向への倒し状態の入力情報に対して前記制御部が、現在
位置から前方の旋回通過目標ポイントの遠近に応じて旋
回通過目標ポイントの遠い場合は近い場合に比べて大き
な半径で旋回し、かつ現在位置から前記旋回通過目標ポ
イントまたはその付近を通過するように第１，第２の電
動機を運転するよう構成したため、電動車椅子の操縦性
が利用者の旋回イメージに近くなって、旋回の途中に通
行中の廊下のコーナに衝突するような事故の発生の低
減、ならびに狭い通路を直進する際の操縦性が改善でき
安全性も向上する。
【図１】本発明の電動車椅子の制御部の構成図
【図２】同実施の形態の車輪速度と回転半径の関係図
【図３】同実施の形態のレバー倒し方向と回転半径の説
明図
明図
【図４】同実施の形態の仮想到達点までの円弧長とレバ
ー倒し方向との関係図
ー倒し方向との関係図
【図５】同実施の形態の制御部のレバーの傾け角度と旋
回半径の関係を示す平面図
回半径の関係を示す平面図
【図６】同実施の形態のレバー倒し方向と車輪速度目標
値の関係図
値の関係図
【図７】同実施の形態の制御部による速度の制限につい
ての構成の説明図
ての構成の説明図
【図８】電動車椅子の外観斜視図
【図９】従来の電動車椅子の左右車輪の操縦系統図
【図１０】従来のジョイスティック操作部の操作と走行
状態の説明図
状態の説明図
【図１１】従来の制御部のレバーの傾け角度と旋回半径
の関係を示す平面図
の関係を示す平面図
１Ｒ 右車輪 １Ｌ 左車輪 ３ ジョイスティック操作部 ４ レバー ５ 制御部 ６ａ，６ｂ ポテンションメータ ７Ｒ 右車輪１Ｒを駆動する第１の電動機 ７Ｌ 左車輪１Ｌを駆動する第２の電動機 Ｐｏｏ 現在位置 Ｐ１ 仮想到達点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 康司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 和田 正美 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3D050 AA03 AA04 DD01 KK03 KK13 3D052 AA05 BB01 BB08 DD00 EE02 EE04 FF03 GG04 HH03 JJ00
Claims (6)
- 【請求項１】右車輪を駆動する第１の電動機と左車輪を
駆動する第２の電動機を、ジョイスティック操作部の操
作に基づいて制御部が運転制御して走行する電動車椅子
において、 走行操作者によるジョイスティックレバーの旋回方向へ
の倒し状態の入力情報に対して前記制御部が、現在位置
から前方の旋回通過目標ポイントの遠近に応じて旋回通
過目標ポイントの遠い場合は近い場合に比べて大きな半
径で旋回し、かつ現在位置から前記旋回通過目標ポイン
トまたはその付近を通過するように第１，第２の電動機
を運転するよう構成した電動車椅子。 - 【請求項２】右車輪を駆動する第１の電動機と左車輪を
駆動する第２の電動機を、ジョイスティック操作部の操
作に基づいて制御部が運転制御して走行する電動車椅子
において、 前記ジョイスティック操作部から出力される直行座標信
号を走行速度成分Ｖと旋回操舵成分θとからなる極座標
に変換して前記制御部の入力とし、 左車輪の車輪速度をＶL、右車輪の車輪速度をＶRとした
ときに前記制御部は平均走行速度成分Ｖを、 【数１】 とし、速差比ＳＲを 【数２】 とするときに、旋回操舵成分θから速度比ＳＲを 【数３】 にて第１，第２の電動機の速度を算出して運転するよう
に構成した電動車椅子。 - 【請求項３】右車輪と左車輪との車輪幅をＷとし、直進
時の目標到達点までの走行距離をＬｔｏ、旋回操舵成分
θとするとき 【数４】 から第１，第２の電動機の速度を算出して運転するよう
構成した請求項２記載の電動車椅子。 - 【請求項４】旋回操舵成分θから規定の遠心力が発生す
る走行速度を求め、走行時の遠心力が規定値を超えない
ように走行速度を前記算出された走行速度以下に制限す
るよう構成した請求項２または請求項３記載の電動車椅
子。 - 【請求項５】旋回操舵成分θから規定の旋回速度が発生
する走行速度を求め、走行時の旋回速度が規定値を超え
ないように走行速度を前記算出された走行速度以下に制
限するよう構成した請求項２〜請求項４の何れかに記載
の電動車椅子。 - 【請求項６】旋回操舵成分θから車輪速度ＶL，ＶRの何
れかが電動機の最高回転速度になる走行速度を算出し、
走行時にそれぞれの電動機の最高回転速度を超えないよ
うに走行速度を前記算出された走行速度以下に制限する
よう構成した請求項２〜請求項５の何れかに記載の電動
車椅子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28496899A JP2001104396A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 電動車椅子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28496899A JP2001104396A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 電動車椅子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001104396A true JP2001104396A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17685423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28496899A Withdrawn JP2001104396A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 電動車椅子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001104396A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005211442A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Tottori Univ | 自律移動型車椅子 |
| JP2006055630A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-03-02 | Ehime Univ | 車椅子および車椅子の操作部材 |
| US7138772B2 (en) | 2004-09-30 | 2006-11-21 | Sanyo Electric Co. Ltd. | Electrically movable vehicle and control program for driving electrically movable vehicle |
| US20120265384A1 (en) * | 2010-10-11 | 2012-10-18 | Pg Drives Technology Limited | Controller and Control Method for a Motorised Vehicle |
| JP2013079000A (ja) * | 2011-10-04 | 2013-05-02 | Mitsuba Corp | 電動式ハンディカート |
| WO2013080447A1 (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | パナソニック株式会社 | 電動車両、および、電動車両の制御方法 |
| KR101379839B1 (ko) * | 2008-07-29 | 2014-04-01 | 도요타 지도샤（주） | 동축 이륜차 및 그 제어방법 |
| JP2015511900A (ja) * | 2012-01-12 | 2015-04-23 | ユタカ・ジェイ・カナヤマ | センサーを用いた移動車制御方法 |
| WO2016163035A1 (ja) * | 2015-04-07 | 2016-10-13 | 株式会社Ｄｏｏｇ | 移動筐体制御インタフェース |
| US9554683B2 (en) | 2012-05-03 | 2017-01-31 | Nss Enterprises, Inc. | Dual drive floor scrubber |
| US9635990B2 (en) | 2014-11-18 | 2017-05-02 | Nss Enterprises, Inc. | Floor cleaning or burnishing machine pivot suspension |
| CN114506402A (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 丰田自动车株式会社 | 自动行驶推车 |
-
1999
- 1999-10-06 JP JP28496899A patent/JP2001104396A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005211442A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Tottori Univ | 自律移動型車椅子 |
| JP2006055630A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-03-02 | Ehime Univ | 車椅子および車椅子の操作部材 |
| JP4729689B2 (ja) * | 2004-07-21 | 2011-07-20 | 国立大学法人愛媛大学 | 車椅子および車椅子の操作部材 |
| US7138772B2 (en) | 2004-09-30 | 2006-11-21 | Sanyo Electric Co. Ltd. | Electrically movable vehicle and control program for driving electrically movable vehicle |
| KR101379839B1 (ko) * | 2008-07-29 | 2014-04-01 | 도요타 지도샤（주） | 동축 이륜차 및 그 제어방법 |
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| US8731754B2 (en) * | 2010-10-11 | 2014-05-20 | Penny & Giles Controls Limited | Controller and control method for a motorised vehicle |
| JP2013079000A (ja) * | 2011-10-04 | 2013-05-02 | Mitsuba Corp | 電動式ハンディカート |
| JP5470504B2 (ja) * | 2011-12-01 | 2014-04-16 | パナソニック株式会社 | 電動車両、および、電動車両の制御方法 |
| WO2013080447A1 (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | パナソニック株式会社 | 電動車両、および、電動車両の制御方法 |
| US9180060B2 (en) | 2011-12-01 | 2015-11-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Electric vehicle and method for controlling electric vehicle |
| JP2015511900A (ja) * | 2012-01-12 | 2015-04-23 | ユタカ・ジェイ・カナヤマ | センサーを用いた移動車制御方法 |
| US9554683B2 (en) | 2012-05-03 | 2017-01-31 | Nss Enterprises, Inc. | Dual drive floor scrubber |
| US9635990B2 (en) | 2014-11-18 | 2017-05-02 | Nss Enterprises, Inc. | Floor cleaning or burnishing machine pivot suspension |
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| CN114506402A (zh) * | 2020-11-16 | 2022-05-17 | 丰田自动车株式会社 | 自动行驶推车 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061004 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20081127 |