JP2003052758A - 全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御方法およびそのシステム - Google Patents
全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御方法およびそのシステムInfo
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- JP2003052758A JP2003052758A JP2001248590A JP2001248590A JP2003052758A JP 2003052758 A JP2003052758 A JP 2003052758A JP 2001248590 A JP2001248590 A JP 2001248590A JP 2001248590 A JP2001248590 A JP 2001248590A JP 2003052758 A JP2003052758 A JP 2003052758A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】介護者用パワーアシスト機構を備えた全方向移
動型電動車椅子を押す介護者の負担を軽減することがで
きる全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト
機構の制御方法を提供することにある。 【解決手段】 介護者が全方向移動型電動車椅子を押し
て移動させる時に介護者の移動させたい方向を力覚セン
サによって読み取り、必要なパワーアシスト量を自動的
に計算して全方向移動型電動車椅子の４輪駆動部の電動
モータを稼動し、これにより、全方向移動型電動車椅子
を、所望する任意の移動方向と速度で移動させるように
したことを特徴とする。
動型電動車椅子を押す介護者の負担を軽減することがで
きる全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト
機構の制御方法を提供することにある。 【解決手段】 介護者が全方向移動型電動車椅子を押し
て移動させる時に介護者の移動させたい方向を力覚セン
サによって読み取り、必要なパワーアシスト量を自動的
に計算して全方向移動型電動車椅子の４輪駆動部の電動
モータを稼動し、これにより、全方向移動型電動車椅子
を、所望する任意の移動方向と速度で移動させるように
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、全方向移動型電動
車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御方法および
そのシステムに係り、より詳しくは、全方向へ移動可能
な全方向移動型電動車椅子を介護者が押して移動させる
際に前記全方向移動型電動車椅子に装着されて当該介護
者を補助するパワーアシスト機構を制御する方法および
そのシステムに関する。
車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御方法および
そのシステムに係り、より詳しくは、全方向へ移動可能
な全方向移動型電動車椅子を介護者が押して移動させる
際に前記全方向移動型電動車椅子に装着されて当該介護
者を補助するパワーアシスト機構を制御する方法および
そのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のいわゆる電動車椅子は、電動モー
タによる車輪の回転駆動だけで車椅子を移動させるよう
にしたものや、介護者の押す力を補助するパワーアシス
ト機構を設けて介護者がパワーアシスト機構の補助の下
に車椅子を移動させるようにしたものが一般的であった
が、パワーアシスト機構を備えたものでも、直線一方向
へ移動させるものが主流であった。
タによる車輪の回転駆動だけで車椅子を移動させるよう
にしたものや、介護者の押す力を補助するパワーアシス
ト機構を設けて介護者がパワーアシスト機構の補助の下
に車椅子を移動させるようにしたものが一般的であった
が、パワーアシスト機構を備えたものでも、直線一方向
へ移動させるものが主流であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そのため、近年、真横
や、旋回、斜めなどの任意の方向、すなわち全方向に対
するパワーアシスト機構を備えた全方向移動型電動車椅
子が提案されているが、この全方向移動型電動車椅子
は、その走行を制御するのに有効な介護者用の入力装置
を備えていないため、介護者による全方向移動型電動車
椅子の走行は、介護者にとって大きな負担となり、しか
も、より重度の障害を持つ老人を老人が介護するいわゆ
る老々介護となる場合には、その負担が増大するなどの
問題があった。
や、旋回、斜めなどの任意の方向、すなわち全方向に対
するパワーアシスト機構を備えた全方向移動型電動車椅
子が提案されているが、この全方向移動型電動車椅子
は、その走行を制御するのに有効な介護者用の入力装置
を備えていないため、介護者による全方向移動型電動車
椅子の走行は、介護者にとって大きな負担となり、しか
も、より重度の障害を持つ老人を老人が介護するいわゆ
る老々介護となる場合には、その負担が増大するなどの
問題があった。
【０００４】本発明は上記の事情に鑑みて成されたもの
で、その目的は、介護者用パワーアシスト機構を備えた
全方向移動型電動車椅子を押す介護者の負担を軽減する
ことができる全方向移動型電動車椅子の介護者用パワー
アシスト機構の制御方法およびそのシステムを提供する
ことにある。
で、その目的は、介護者用パワーアシスト機構を備えた
全方向移動型電動車椅子を押す介護者の負担を軽減する
ことができる全方向移動型電動車椅子の介護者用パワー
アシスト機構の制御方法およびそのシステムを提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１における全方向移動型電動車椅子の介護者
用パワーアシスト機構の制御方法は、全方向へ移動可能
な全方向移動型電動車椅子を介護者が全方向移動型電動
車椅子の手押しハンドルを押して移動させる際に、前記
全方向移動型電動車椅子に装着されて当該介護者を補助
するパワーアシスト機構を制御する方法であって、前記
介護者が前記手押しハンドルを押して前記全方向移動型
電動車椅子を移動させる時に、前記介護者の移動させた
い方向を前記手押しハンドルに装着された力覚センサに
よって読み取り、必要なパワーアシスト量を自動的に計
算して前記全方向移動型電動車椅子の４輪駆動部の電動
モータを稼動し、これにより、前記全方向移動型電動車
椅子を、所望する任意の移動方向と速度で移動させるよ
うにしたことを特徴とする。
め、請求項１における全方向移動型電動車椅子の介護者
用パワーアシスト機構の制御方法は、全方向へ移動可能
な全方向移動型電動車椅子を介護者が全方向移動型電動
車椅子の手押しハンドルを押して移動させる際に、前記
全方向移動型電動車椅子に装着されて当該介護者を補助
するパワーアシスト機構を制御する方法であって、前記
介護者が前記手押しハンドルを押して前記全方向移動型
電動車椅子を移動させる時に、前記介護者の移動させた
い方向を前記手押しハンドルに装着された力覚センサに
よって読み取り、必要なパワーアシスト量を自動的に計
算して前記全方向移動型電動車椅子の４輪駆動部の電動
モータを稼動し、これにより、前記全方向移動型電動車
椅子を、所望する任意の移動方向と速度で移動させるよ
うにしたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した全方向移
動型電動車椅子の一実施例について図１〜図５に基づき
詳細に説明する。図２に示すように、本全方向移動型電
動車椅子２１は、車椅子本体２２に、パワーアシスト機
構として十字状に配置した４個の車輪２３・２４を回転
可能に装着し、これら４個の車輪２３・２４のそれぞれ
は、外周に複数のフリーローラを軸支したオムニホイー
ルに構成してあって、全方向に移動可能になっている。
そして、前記車椅子本体２２の背もたれ部には、パワー
アシスト機構を制御するシステムとしての制御装置２５
が装着してある。
動型電動車椅子の一実施例について図１〜図５に基づき
詳細に説明する。図２に示すように、本全方向移動型電
動車椅子２１は、車椅子本体２２に、パワーアシスト機
構として十字状に配置した４個の車輪２３・２４を回転
可能に装着し、これら４個の車輪２３・２４のそれぞれ
は、外周に複数のフリーローラを軸支したオムニホイー
ルに構成してあって、全方向に移動可能になっている。
そして、前記車椅子本体２２の背もたれ部には、パワー
アシスト機構を制御するシステムとしての制御装置２５
が装着してある。
【０００７】この制御装置２５は、図１に示すように、
前記全方向移動型電動車椅子２１の背もたれ部および手
押しハンドル２６に装着されて前記介護者が押す力の方
向を読み取る６軸力覚センサ１と、この６軸力覚センサ
１からの情報に基づき前記介護者が前記全方向移動型電
動車椅子２１を押して移動させるのに必要なパワーアシ
スト量を演算する演算手段としてのパーソナルコンピュ
ータ２と、このパーソナルコンピュータ２の演算結果に
基づき前記全方向移動型電動車椅子２１の４輪駆動用の
電動モータ２７を駆動するモータドライバ３と、電動モ
ータ２７の回転数を検出する回転数検出手段としてのエ
ンコーダ４、を備えている。そして、前記電動モータ２
７の出力軸は伝動手段としてのギヤボックス２８を介し
て前記車輪２３・２４に連結してある。
前記全方向移動型電動車椅子２１の背もたれ部および手
押しハンドル２６に装着されて前記介護者が押す力の方
向を読み取る６軸力覚センサ１と、この６軸力覚センサ
１からの情報に基づき前記介護者が前記全方向移動型電
動車椅子２１を押して移動させるのに必要なパワーアシ
スト量を演算する演算手段としてのパーソナルコンピュ
ータ２と、このパーソナルコンピュータ２の演算結果に
基づき前記全方向移動型電動車椅子２１の４輪駆動用の
電動モータ２７を駆動するモータドライバ３と、電動モ
ータ２７の回転数を検出する回転数検出手段としてのエ
ンコーダ４、を備えている。そして、前記電動モータ２
７の出力軸は伝動手段としてのギヤボックス２８を介し
て前記車輪２３・２４に連結してある。
【０００８】また、前記６軸力覚センサ１は、前記全方
向移動型電動車椅子２１の進退方向をＺ軸に、右方向の
進退方向をＹ軸に、昇降方向をＸ軸にそれぞれ取り、か
つ各軸の回りのモーメントも取り入れ、さらにそれぞれ
の前進あるいは左旋回を正方向とした座標系に従ってい
る。
向移動型電動車椅子２１の進退方向をＺ軸に、右方向の
進退方向をＹ軸に、昇降方向をＸ軸にそれぞれ取り、か
つ各軸の回りのモーメントも取り入れ、さらにそれぞれ
の前進あるいは左旋回を正方向とした座標系に従ってい
る。
【０００９】このように構成したものは、介護者が手押
しハンドル２６を押して全方向移動型電動車椅子２１を
任意の方向へ移動させようとすると、６軸力覚センサ１
が介護者の移動させたい方向を読み取り、パーソナルコ
ンピュータ２が６軸力覚センサ１の読み取った情報を基
にして必要なパワーアシスト量を自動的に演算してモー
タドライバ３に送信する。モータドライバ３は、パーソ
ナルコンピュータ２の演算結果に基づき電動モータ２７
を正回転或いは逆回転させ、これと同時にエンコーダ４
が電動モータ２７の回転数を検出してモータドライバ３
に送信する。これにより、介護者は全方向移動型電動車
椅子２１を所望する任意の方向へ所望速度で移動させる
ことができる。
しハンドル２６を押して全方向移動型電動車椅子２１を
任意の方向へ移動させようとすると、６軸力覚センサ１
が介護者の移動させたい方向を読み取り、パーソナルコ
ンピュータ２が６軸力覚センサ１の読み取った情報を基
にして必要なパワーアシスト量を自動的に演算してモー
タドライバ３に送信する。モータドライバ３は、パーソ
ナルコンピュータ２の演算結果に基づき電動モータ２７
を正回転或いは逆回転させ、これと同時にエンコーダ４
が電動モータ２７の回転数を検出してモータドライバ３
に送信する。これにより、介護者は全方向移動型電動車
椅子２１を所望する任意の方向へ所望速度で移動させる
ことができる。
【００１０】なお、以上の動作を好適なものにすべく、
６軸力覚センサ１は、センシング位置について座標変換
を行い、手押しハンドル２６の中心を全方向移動型電動
車椅子２１の重心に移動させた座標系に従わせた。すな
わち、図３のイに示すように、全方向移動型電動車椅子
２１の前進方向をＺ軸の正方向、右横移動方向をＹ軸の
正方向、左旋回方向をθの正方向とした座標軸に従い、
さらに、図３のロに示すように、ＰＢを全方向移動型電
動車椅子２１の重心、ＰＳを６軸力覚センサ１の中心
（センシング位置）、ＰＨをハンドルの中心（力点）、
ｆｙＨおよびＭｘＨをハンドルの中心ＰＨに加える力
およびモーメントとそれぞれする。
６軸力覚センサ１は、センシング位置について座標変換
を行い、手押しハンドル２６の中心を全方向移動型電動
車椅子２１の重心に移動させた座標系に従わせた。すな
わち、図３のイに示すように、全方向移動型電動車椅子
２１の前進方向をＺ軸の正方向、右横移動方向をＹ軸の
正方向、左旋回方向をθの正方向とした座標軸に従い、
さらに、図３のロに示すように、ＰＢを全方向移動型電
動車椅子２１の重心、ＰＳを６軸力覚センサ１の中心
（センシング位置）、ＰＨをハンドルの中心（力点）、
ｆｙＨおよびＭｘＨをハンドルの中心ＰＨに加える力
およびモーメントとそれぞれする。
【００１１】そして、全方向移動型電動車椅子２１の重
心ＰＢに作用する力について見るため、全方向移動型電
動車椅子２１をパワーアシスト機構を用いることなく横
移動および旋回させると仮定し、このときハンドルの中
心ＰＨに加える力ｆｙＨと、ハンドルの中心ＰＨに加え
るモーメントＭｘＨをそれぞれ演算してグラフで表す
と、図４に示す通りになる。この図４からは、全方向移
動型電動車椅子２１が横移動および旋回する際、ハンド
ルの中心ＰＨにはそれぞれｆｙＨとＭｘＨが作用してい
ることが分かる。この結果は力学的な解析によって容易
に証明することができる。
心ＰＢに作用する力について見るため、全方向移動型電
動車椅子２１をパワーアシスト機構を用いることなく横
移動および旋回させると仮定し、このときハンドルの中
心ＰＨに加える力ｆｙＨと、ハンドルの中心ＰＨに加え
るモーメントＭｘＨをそれぞれ演算してグラフで表す
と、図４に示す通りになる。この図４からは、全方向移
動型電動車椅子２１が横移動および旋回する際、ハンド
ルの中心ＰＨにはそれぞれｆｙＨとＭｘＨが作用してい
ることが分かる。この結果は力学的な解析によって容易
に証明することができる。
【００１２】すなわち、図３のロに示すように、横移動
させるには摩擦によるモーメントＭｆ ｒｉと相殺するモ
ーメントＭｘＨを加える必要がある。また、旋回させる
にはｆ ｙＨによって生じるモーメントＭｘＢだけでな
く、ＭｘＨを加えてより旋回し易くする。つまり、旋回
時には符号の同じｆｙＨとＭ ｘＨが加わることになり、
横移動時には異符号のｆｙＨとＭｘＨが加わることにな
る。この結果は、図４に示したパワーアシスト機構を用
いない場合、すなわち、横移動、旋回等の運動を自然に
操作する場合と一致する。この結果、全方向移動型電動
車椅子２１の移動をより好適なものにすることができる
ことになる
させるには摩擦によるモーメントＭｆ ｒｉと相殺するモ
ーメントＭｘＨを加える必要がある。また、旋回させる
にはｆ ｙＨによって生じるモーメントＭｘＢだけでな
く、ＭｘＨを加えてより旋回し易くする。つまり、旋回
時には符号の同じｆｙＨとＭ ｘＨが加わることになり、
横移動時には異符号のｆｙＨとＭｘＨが加わることにな
る。この結果は、図４に示したパワーアシスト機構を用
いない場合、すなわち、横移動、旋回等の運動を自然に
操作する場合と一致する。この結果、全方向移動型電動
車椅子２１の移動をより好適なものにすることができる
ことになる
【００１３】
【効果】上記の説明から明らかなように、本発明は 、
全方向へ移動可能な全方向移動型電動車椅子を介護者が
押して移動させる際に前記全方向移動型電動車椅子に装
着されて当該介護者を補助するパワーアシスト機構を制
御する方法であって、前記介護者が前記全方向移動型電
動車椅子を押して移動させる時に前記介護者の移動させ
たい方向を力覚センサによって読み取り、必要なパワー
アシスト量を自動的に計算して前記全方向移動型電動車
椅子の４輪駆動部の電動モータを稼動し、これにより、
前記全方向移動型電動車椅子を、所望する任意の移動方
向と速度で移動させるようにしたから、介護者用パワー
アシスト機構を備えた全方向移動型電動車椅子を押す介
護者の負担を適確に軽減することができるの優れた実用
的効果を奏する。
全方向へ移動可能な全方向移動型電動車椅子を介護者が
押して移動させる際に前記全方向移動型電動車椅子に装
着されて当該介護者を補助するパワーアシスト機構を制
御する方法であって、前記介護者が前記全方向移動型電
動車椅子を押して移動させる時に前記介護者の移動させ
たい方向を力覚センサによって読み取り、必要なパワー
アシスト量を自動的に計算して前記全方向移動型電動車
椅子の４輪駆動部の電動モータを稼動し、これにより、
前記全方向移動型電動車椅子を、所望する任意の移動方
向と速度で移動させるようにしたから、介護者用パワー
アシスト機構を備えた全方向移動型電動車椅子を押す介
護者の負担を適確に軽減することができるの優れた実用
的効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用した全方向移動型電動車椅子の側
面図である。
面図である。
【図３】全方向移動型電動車椅子を横移動および旋回さ
せた際のハンドルの中心に作用する力およびモーメント
の関係を表示する関係図である。
せた際のハンドルの中心に作用する力およびモーメント
の関係を表示する関係図である。
【図４】全方向移動型電動車椅子をパワーアシスト機構
を用いることなく横移動および旋回させたとき、ハンド
ルの中心に加える力およびモーメントを表示する説明図
である。
を用いることなく横移動および旋回させたとき、ハンド
ルの中心に加える力およびモーメントを表示する説明図
である。
１ ６軸力覚センサ
２ パーソナルコンピュータ
３ モータドライバ
４ エンコーダ
２１ 全方向移動型電動車椅子
２６ 手押しハンドル
２７ 電動モータ
Claims (5)
- 【請求項1】全方向へ移動可能な全方向移動型電動車椅
子を介護者が全方向移動型電動車椅子の手押しハンドル
を押して移動させる際に、前記全方向移動型電動車椅子
に装着されて当該介護者を補助するパワーアシスト機構
を制御する方法であって、前記介護者が前記手押しハン
ドルを押して前記全方向移動型電動車椅子を移動させる
時に、前記介護者の移動させたい方向を前記手押しハン
ドルに装着された力覚センサによって読み取り、必要な
パワーアシスト量を自動的に計算して前記全方向移動型
電動車椅子の４輪駆動部の電動モータを稼動し、これに
より、前記全方向移動型電動車椅子を、所望する任意の
移動方向と速度で移動させるようにしたことを特徴とす
る全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト機
構の制御方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の全方向移動型電動車椅子
の介護者用パワーアシスト機構の制御方法において、前
記力覚センサは、前記手押しハンドルの中心を前記全方
向移動型電動車椅子の重心に移動させた座標系に従わせ
ることを特徴とする全方向移動型電動車椅子の介護者用
パワーアシスト機構の制御方法。 - 【請求項３】全方向へ移動可能な全方向移動型電動車椅
子を介護者が全方向移動型電動車椅子の手押しハンドル
を押して移動させる際に、前記全方向移動型電動車椅子
に装着されて当該介護者を補助するパワーアシスト機構
を制御するシステムであって、前記全方向移動型電動車
椅子の背もたれ部および前記手押しハンドルに装着され
て前記介護者が押す力の方向を読み取る力覚センサと、
この６軸力覚センサからの情報に基づき前記介護者が前
記全方向移動型電動車椅子を押して移動させるのに必要
なパワーアシスト量を演算する演算手段と、この演算手
段の演算結果に基づき前記全方向移動型電動車椅子の４
輪駆動用の電動モータを駆動するモータドライバと、前
記電動モータの回転数を検出する回転数検出手段と、を
含むことを特徴とする全方向移動型電動車椅子の介護者
用パワーアシスト機構の制御システム。 - 【請求項４】請求項３に記載の全方向移動型電動車椅子
の介護者用パワーアシスト機構の制御システムにおい
て、前記力覚センサは６軸力覚センサであることを特徴
とする全方向移動型電動車椅子の操作制限システム。 - 【請求項５】請求項３または４に記載の全方向移動型電
動車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御システム
において、前記力覚センサは、前記手押しハンドルの中
心を前記全方向移動型電動車椅子の重心に移動させた座
標系に従っていることを特徴とする全方向移動型電動車
椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001248590A JP2003052758A (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御方法およびそのシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001248590A JP2003052758A (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御方法およびそのシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003052758A true JP2003052758A (ja) | 2003-02-25 |
Family
ID=19077728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001248590A Pending JP2003052758A (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 全方向移動型電動車椅子の介護者用パワーアシスト機構の制御方法およびそのシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003052758A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004344435A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Japan Science & Technology Agency | パワーアシスト型移動台車 |
| JP2010195166A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | パワーアシスト付き運搬車 |
| CN108969218A (zh) * | 2017-06-02 | 2018-12-11 | 天津工业大学 | 速度可调的全方位移动轮椅 |
-
2001
- 2001-08-20 JP JP2001248590A patent/JP2003052758A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004344435A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Japan Science & Technology Agency | パワーアシスト型移動台車 |
| JP4523244B2 (ja) * | 2003-05-22 | 2010-08-11 | 独立行政法人科学技術振興機構 | パワーアシスト型移動台車 |
| JP2010195166A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | パワーアシスト付き運搬車 |
| CN108969218A (zh) * | 2017-06-02 | 2018-12-11 | 天津工业大学 | 速度可调的全方位移动轮椅 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090116 |