JP2009189428A - 歩行補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収納性の向上を図ることができる電動式の歩行補助装置を提供する。
【解決手段】歩行補助装置１は、ハンドル２から下方に向けて延びるメインフレーム３ａ，３ｂと、メインフレーム３ａ，３ｂから下方後側に向けて延びるサブフレーム４ａ，４ｂと、メインフレーム３ａ，３ｂに対してサブフレーム４ａ，４ｂを回動自在に連結するジョイント部５ａ，５ｂと、メインフレーム３ａ，３ｂ及びサブフレーム４ａ，４ｂの下端にそれぞれ設けられた左右の車輪７ａ〜７ｄと、各車輪７ａ〜７ｄをそれぞれ独立に回転駆動させるインホイールモータ８ａ〜８ｄとから構成されている。メインフレーム３ａ，３ｂにおけるジョイント部５ａ，５ｂから前側車輪７ａ，７ｂの中心までの距離Ｌ１は、サブフレーム４ａ，４ｂにおけるジョイント部５ａ，５ｂから後側車輪７ｃ，７ｄの中心までの距離Ｌ２よりも短い構成となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、折り畳み可能な手押し車型の歩行補助装置に関する。

従来の手押し車型の歩行補助装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、歩行者が望む方向にハンドル部を動かした場合に、ハンドル部に加えられた力を検出し、その検出値と目標値とを比較して車輪の駆動を調整することにより、歩行者の歩行を介助する歩行介助装置が知られている。また、特許文献２に記載されているように、折り畳み可能な歩行補助車もある。
特許３１５６３６７号公報 特開２００１−２２４６４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動式の手押し車型の歩行補助装置は、各部位が固定された構成であるので、収納しにくいといった問題が生じる。その点、特許文献２に記載の歩行補助車は、折り畳むことでコンパクトに収納できるが、車輪を駆動する駆動部を有していないので、バッテリや制御ユニット等が搭載されることは考慮されていない。そのため、収納性に優れた電動式の歩行補助装置が求められている。

そこで、本発明の目的は、収納性の向上を図ることができる電動式の歩行補助装置を提供することである。

本発明は、歩行者が握るハンドルと、ハンドルから下方に向けて延びる一対のメインフレームと、各メインフレームから下方後側に向けて延びる一対のサブフレームと、各メインフレームに対して各サブフレームを回動自在に連結する一対のジョイント部と、ジョイント部から吊り下げられて設けられた制御ユニットと、各メインフレームの下端に設けられた一対の前側車輪と、各サブフレームの下端に設けられた一対の後側車輪と、一対の前側車輪及び一対の後側車輪をそれぞれ独立に回転駆動させる複数の駆動部と、を備え、サブフレームがジョイント部を介してメインフレームに対して折り畳み可能となるように、メインフレームにおけるジョイント部から前側車輪の中心部までの距離がサブフレームにおけるジョイント部から後側車輪の中心部までの距離よりも短くなっていることを特徴とする。

本発明に係わる歩行補助装置においては、メインフレームにおけるジョイント部から前側車輪の中心部までの距離は、サブフレームにおけるジョイント部から後側車輪の中心部までの距離よりも短い構成となっている。これにより、サブフレームをメインフレーム側に折り畳む場合に、例えば駆動部が制御ユニットに干渉することなくコンパクトに収納することが可能となる。また、サブフレームがメインフレームに対して折り畳まれた状態では、後側車輪のみが接地することになり、２輪のみで走行することができる。従って、制御ユニットを備えていても収納性の向上を図ることができると共に、収納場所までの移動を好適に行うことができる。

また、好ましくは、メインフレームに対するサブフレームの折り畳み状態において、前側車輪及び後側車輪の中心間距離が０よりも大きく、且つ前側車輪及び後側車輪の中心間距離と前側車輪の半径との和が制御ユニットの前後方向長さの１／２よりも長い。

この場合には、サブフレームをメインフレームに対して折り畳んだ状態であっても、歩行補助装置のバランスが好適に維持されるので、前方への転倒を防止することができる。また、歩行補助装置が万が一転倒しそうになった場合でも、制御ユニットに対する緩衝材となり得る位置に前側車輪があるので、制御ユニットの破損等を防止することができる。

また、好ましくは、ハンドルに設けられ、直進又は旋回の動作を指示するための左右２つの操作部と、サブフレームがメインフレームに対して折り畳まれたかどうかを判断する判断手段と、判断手段によりサブフレームがメインフレームに対して折り畳まれたと判断されたときに、２つの操作部の操作方向に応じて、各後側車輪に対応する駆動部を制御する手段と、を更に備える。

判断手段によってサブフレームがメインフレームに対して折り畳まれたと判断された場合には、２つの操作部の操作方向に応じて後側車輪に対応する駆動部を制御する。例えば右側の操作部が押し操作された場合には、右側の後側車輪の駆動力を強めることで左側へ旋回する。従って、歩行者の意図する方向への移動を確実に補助することができる。また、サブフレームの折り畳み時は、後側車輪のみを駆動させ、前側車輪は駆動させないので、消費電力を抑制することができる。

また、好ましくは、ジョイント部の回動角度を検出する角度検出手段と、角度検出手段によって検出されたジョイント部の回動角度に基づいて、前側車輪及び後側車輪の荷重を推定する荷重推定手段と、判断手段によりサブフレームがメインフレームに対して折り畳まれていないと判断されたときに、荷重推定手段で推定された前側車輪及び後側車輪の荷重に基づいて、各駆動部を制御する手段と、を更に備える。

判断手段によってサブフレームがメインフレームに対して折り畳まれていないと判断された場合には、ジョイント部の回動角度に基づき推定された前側車輪及び後側車輪の荷重に基づいて、各駆動部に与える駆動力を決定し、車輪毎に駆動力を分配することで、駆動効率を高め消費電力を抑制することができる。

本発明の歩行補助装置によれば、収納性の向上を図ることができる。これにより、歩行者の利便性を向上させることができる。

以下に、本発明に係わる歩行補助装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる歩行補助装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。同図において、歩行補助装置１は、歩行者の歩行を補助する折り畳み可能な電動手押し車である。歩行補助装置１は、歩行者が握るハンドル２と、メインフレーム３ａ，３ｂと、サブフレーム４ａ，４ｂと、ジョイント部５ａ，５ｂと、制御ユニット６と、メインフレーム３ａ，３ｂ及びサブフレーム４ａ，４ｂに取り付けられた左右の車輪７ａ〜７ｄと、各車輪７ａ〜７ｄをそれぞれ独立に回転駆動させるインホイールモータ８ａ〜８ｄと、ハンドル２に設けられた右コントローラーバー９ａ及び左コントローラーバー９ｂとから構成されている。

図２に示すように、ハンドル２には、歩行補助装置１の直進動作及び旋回動作を指示操作するための上記２つのコントローラーバー９ａ，９ｂが前後方向に押し操作可能に設けられている。また、ハンドル２には、モード設定スイッチ１１（図５参照）が設けられている。右コントローラーバー９ａと左コントローラーバー９ｂとの間の領域Ｒは、不感帯となっており、例えば歩行者が片手で操作する場合に直進を維持することが可能となっている。

一対のメインフレーム３ａ，３ｂは、ハンドル２の両端から前側の斜め下方に向けて延びている。各メインフレーム３ａ，３ｂの先端（下端）には、一対の前側車輪７ａ，７ｂが回転自在に取り付けられている。

一対のサブフレーム４ａ，４ｂは、各メインフレーム３ａ，３ｂの略中央部分に設けられた各ジョイント部５ａ，５ｂから下方後側に向けて延びている。各サブフレーム４ａ，４ｂの先端（下端）には、一対の後側車輪７ｃ、７ｄが回転自在に取り付けられている。

一対のジョイント部５ａ，５ｂは、各メインフレーム３ａ，３ｂに対して各サブフレーム４ａ，４ｂを回動自在に連結している。各ジョイント部５ａ，５ｂには、各サブフレーム４ａ，４ｂをメインフレーム３ａ，３ｂに対して回動（開閉）させるための回動モータ１３ａ，１３ｂ（図５参照）と、各ジョイント部５ａ，５ｂの回動角度を検出する角度センサ１２（図５参照）と、ジョイント部５ａ，５ｂにおける回転方向の衝撃を減衰する振動減衰手段としての回転ダンパ（図示せず）とが設けられている。

回転ダンパは、ジョイント部５ａ，５ｂの衝撃を減衰させることで、角度センサ１２の検出精度を向上させるものである。また、回転ダンパは、ジョイント部５ａ，５ｂに吊り下げられる制御ユニット６の振動を抑制し、走行安定性を向上させることができる。

制御ユニット６の内部には、ＥＣＵ１４及び電源部１５（図５参照）が設けられている。また、制御ユニット６は、荷物を収納するため荷室を兼ね備えている。なお、制御ユニット６の中心は、ジョイント部５ａ，５ｂの中心と同一直線上にある。

続いて、図３及び図４を参照して、歩行補助装置１の寸法について詳細に説明する。図３は、サブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，３ｂに対して開いた通常走行状態において、歩行補助装置１の各部の寸法を示す側面図である。図４は、サブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，３ｂに対して閉じた（折り畳まれた）状態において、歩行補助装置１の各部の寸法を示す側面図である。以下に、各部の寸法を示す。

Ｌ１…メインフレーム３ａ，３ｂにおけるジョイント部５ａ，５ｂの中心から前側車輪７ａ，７ｂの中心までの距離
Ｌ２…サブフレーム４ａ，４ｂにおけるジョイント部５ａ，５ｂの中心から後側車輪７ｃ，７ｄの中心までの距離
ＷＢ…歩行補助装置１の通常走行時における前側車輪７ａ，７ｂ及び後側車輪７ｃ，７ｄの中心間距離
Ｒｆ…前側車輪７ａ，７ｂの半径
Ｌｏ…制御ユニット６の前後方向の水平距離
θ…ジョイント部５ａ，５ｂの中心及び制御ユニット６の中心を通る直線とサブフレーム４ａ，４ｂとがなす回動角度
ＷＢ‘…歩行補助装置１の折り畳み時における前側車輪７ａ，７ｂ及び後側車輪７ｃ，７ｄの中心間距離

図４に示す歩行補助装置１の各部の寸法は、以下（１）〜（４）の条件を満たしている。
Ｌ１＜Ｌ２ …（１）
ＷＢ‘＞０ …（２）
ＷＢ‘＋Ｒｆ＞Ｌｏ／２ …（３）
θ＝０ …（４）
なお、（４）の条件においては、ジョイント部５ａ，５ｂが回動モータ１３ａ，１３ｂによって回動しないように固定される。

図５は、インホイールモータ８ａ〜８ｄを制御する制御系を示すブロック図である。図５において、歩行補助装置１は、右押し力センサ１０ａと、左押し力センサ１０ｂと、モード設定スイッチ１１と、角度センサ１２と、回動モータ１３ａ，１３ｂと、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４と、電源部１５とを備えている。

右押し力センサ１０ａ及び左押し力センサ１０ｂは、歩行者によって押し操作されたコントローラーバー９ａ，９ｂの前後押し力をそれぞれ検出するセンサである。右押し力センサ１０ａ、及び左押し力センサ１０ｂの検出信号（押し力信号）はＥＣＵ１４に送出される。

モード設定スイッチ１１は、通常走行モードと折り畳みモードとを設定するスイッチである。通常走行モードとは、歩行補助装置１が４輪で走行するモードである。また、折り畳みモードとは、歩行補助装置１が後側２輪で走行するモードである。モード設定スイッチ１１のモード切替信号はＥＣＵ１４に送出される。

図６に、折り畳みモードで走行する歩行補助装置１の側面図を示す。折り畳みモードでは、後側車輪７ｃ，７ｄのみが接地しているので、インホイールモータ８ｃ，８ｄが駆動され、前側車輪７ａ，７ｂに対応するインホイールモータ８ａ，８ｂは駆動されない。折り畳みモードでは、通常走行モード時よりも制御ユニット６の位置が高くなるので、階段の乗り越え等を補助することができる。歩行補助装置１は、折り畳みモードにおいても通常走行モードと同様に、コントローラーバー９ａ，９ｂを操作することで、歩行者が意図する方向（矢印方向）への移動を補助する。

角度センサ１２は、ジョイント部５ａ，５ｂにおいて、サブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，４ｂ側に折り畳まれた回動角度を検出するセンサである。角度センサ１２の検出信号（角度信号）はＥＣＵ１４に送出される。

回動モータ１３ａ，１３ｂは、各サブフレーム４ａ，４ｂを回動させるためのモータである。回動モータ１３ａ，１３ｂは、ジョイント部５ａ，５ｂに設けられ、ＥＣＵ１４から送出されたモード切替信号に基づいて、サブフレーム４ａ，４ｂをメインフレーム３ａ，３ｂに対して折り畳み、歩行補助装置１を折り畳みモードにする。また、回動モータ１３ａ，１３ｂは、ＥＣＵ１４から送出されたモード切替信号に基づいて、歩行補助装置１を折り畳みモードから通常走行モードに戻す。

ＥＣＵ１４は、モード設定スイッチ１１から送出されたモード切替信号に基づいて、サブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，３ｂに対して折り畳まれかどうかを判断し、その結果に応じてインホイールモータ８ａ〜８ｄを制御する。

また、ＥＣＵ１４は、角度センサ１２から送出された角度信号に基づいて、前後車輪７ａ〜７ｄの荷重を推定し、インホイールモータ８ａ〜８ｄに与える駆動力を決定して、各車輪７ａ〜７ｂの駆動力を配分するように制御する。具体的には、インホイールモータ８ａ〜８ｄの駆動力は、前側車輪７ａ，７ｂのトルクをＴｆ、後側車輪７ｃ，７ｄのトルクをＴｒとすると、以下の式（５）で求められる。
Ｔｆ／Ｔｒ＝１／（１＋θ−θａ） …（５）
よって、水平時にはθ＝θａとなるため、歩行補助装置１の定速走行時には、Ｔｆ／Ｔｒ＝１となる。また、歩行補助装置１の折り畳み時には、Ｔｆ：Ｔｒ＝０：１となる。

図７は、ＥＣＵ１４により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。

図７において、まずモード設定スイッチ１１に基づいて歩行補助装置１が折り畳まれていないかを判断する（手順Ｓ０１）。歩行補助装置１が折り畳まれていないと判断された場合には、手順Ｓ０２に進む。一方、歩行補助装置１が折り畳まれていると判断された場合には、手順Ｓ０７に進む。

手順Ｓ０１において歩行補助装置１が折り畳まれていないと判断されたときは、角度センサ１２から角度信号が入力される（手順Ｓ０２）。続いて、角度センサ１２からの角度信号に基づいて、前後車輪７ａ〜７ｄの荷重をそれぞれ推定する（手順Ｓ０３）。前後車輪７ａ〜７ｄの荷重が推定されると、押し力センサ１０ａ，１０ｂからの押し力信号が入力される（手順Ｓ０４）。そして、推定された荷重及び押し力信号に基づいて、インホイールモータ８ａ〜８ｄに対する駆動力を配分比を考慮して歩行補助装置１を直進又は旋回させるような回転トルク指令値を求め（手順Ｓ０５）、手順Ｓ０６に進む。

手順Ｓ０６では、手順Ｓ０５求められた回転トルク指令値に応じたインホイールモータ駆動信号をインホイールモータ８ａ〜８ｄに送出し、インホイールモータ８ａ〜８ｄの駆動を制御する。

一方、手順Ｓ０１において、歩行補助装置１が折り畳まれていると判断されたときは、押し力センサ１０ａ，１０ｂからの押し力信号が入力される（手順Ｓ０７）。続いて、押し力センサ１０ａ，１０ｂからの押し力信号に基づいて、歩行補助装置１を直進又は旋回させるような回転トルク指令値を求め（手順Ｓ０８）、手順Ｓ０９に進む。

手順Ｓ０９では、手順Ｓ０８で求められた回転トルク指令値に応じたインホイールモータ駆動信号を後側のインホイールモータ８ｃ，８ｄに送出し、インホイールモータ８ｃ，８ｄの駆動を制御する。

以上において、インホイールモータ８ａ〜８ｄは、各車輪７ａ〜７ｄをそれぞれ独立に回転駆動させる複数の駆動部を構成する。コントローラーバー９ａ，９ｂは、ハンドル２に設けられ、直進又は旋回の動作を指示するための左右２つの操作部を構成する。モード設定スイッチ１１とＥＣＵ１４の手順Ｓ０１とは、サブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，３ｂに対して折り畳まれたかどうかを判断する判断手段を構成する。ＥＣＵ１４の手順Ｓ０８、０９は、判断手段によりサブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，３ｂに対して折り畳まれたと判断されたときに、２つのコントローラーバー９ａ，９ｂの操作方向に応じて、各後側車輪７ｃ，７ｄに対応するインホイールモータ８ｃ，８ｄを制御する手段を構成している。角度センサ１２は、ジョイント部５ａ，５ｂの回動角度を検出する角度検出手段を構成する。ＥＣＵ１４の手順Ｓ０２、０３は、角度センサ１２によって検出されたジョイント部５ａ，５ｂの回動角度に基づいて、前側車輪７ａ，７ｂ及び後側車輪７ｃ，７ｄの荷重を推定する荷重推定手段を構成している。ＥＣＵ１４の手順Ｓ０５、０６は、判断手段によりサブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，３ｂに対して折り畳まれていないと判断されたときに、荷重推定手段で推定された前側車輪７ａ，７ｂ及び後側車輪７ｃ，７ｄの荷重に基づいて、インホイールモータ８ａ〜８ｄを制御する手段を構成している。

以上のように本実施形態の歩行補助装置１にあっては、メインフレーム３ａ，３ｂにおけるジョイント部５ａ，５ｂの中心から前側車輪７ａ，７ｂの中心までの距離Ｌ１が、サブフレーム４ａ，４ｂにおけるジョイント部５ａ，５ｂの中心から後側車輪７ｃ，７ｄの中心までの距離Ｌ２よりも短い構成（Ｌ１＜Ｌ２）となっている。これにより、サブフレーム４ａ，４ｂをメインフレーム３ａ，３ｂ側に折り畳むときに、制御ユニット６にインホイールモータ８ａ〜８ｄ等が干渉することなくコンパクトに収納することが可能となる。従って、制御ユニット６を備えていても収納性の向上を図ることができる。

また、サブフレーム４ａ，４ｂがメインフレーム３ａ，３ｂに対して折り畳まれた状態では、後側車輪７ｃ，７ｄのみが接地することになり、２輪のみで走行することができる。このとき、サブフレーム４ａ，４ｂがジョイント部５ａ，５ｂで固定されるので、２輪走行の安定性を高めることができると共に、後側車輪７ｃ，７ｄの荷重を安定させることができる。従って、収納場所までの移動を好適に行うことができる。

また、サブフレーム４ａ，４ｂが折り畳まれた状態では、コントローラーバー９ａ，９ｂの操作方向に応じて後側車輪７ｃ，７ｄに対応するインホイールモータ８ｃ，８ｄを制御する。これにより、歩行者の意図する方向への移動を確実に補助することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、モード設定スイッチ１１のモード切替信号によって回動モータ１３ａ，１３ｂを制御し、歩行補助装置１を折り畳む構成としているが、モード設定スイッチ１１及び回動モータ１３ａ，１３ｂを設けずに、例えば前側車輪７ａ，７ｂを後進方向に回転させるか停止させ、後側車輪７ｃ，７ｄを前進方向に回転させることにより、サブフレーム４ａ，４ｂをメインフレーム３ａ，３ｂに対して折り畳む構成としてもよい。この場合には、例えば機械的なロック機構により、ジョイント部５ａ，５ｂにおいてサブフレーム４ａ，４ｂを固定する。

本発明に係わる歩行補助装置の一実施形態の外観を示す斜視図である。 ハンドルの詳細な構成を示す図である。 歩行補助装置の各部の寸法を示す側面図である。 歩行補助装置の折り畳まれた状態の各部の寸法を示す側面図である。 インホイールモータを制御する制御系を示すブロック図である。 折り畳みモードで走行する歩行補助装置を示す側面図である。 ＥＣＵにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１…歩行補助装置、２…ハンドル、３ａ，３ｂ…メインフレーム、４ａ，４ｂ…サブフレーム、５ａ，５ｂ…ジョイント部、６…制御ユニット、７ａ〜７ｄ…車輪（前側車輪、後側車輪）、８ａ〜８ｄ…インホイールモータ（駆動部）、９ａ，９ｂ…コントロールバー（操作部）、１２…角度センサ（角度検出手段）、１４…ＥＣＵ（判断手段、荷重推定手段）。

Claims (4)

1. 歩行者が握るハンドルと、
   前記ハンドルから下方に向けて延びる一対のメインフレームと、
   前記各メインフレームから下方後側に向けて延びる一対のサブフレームと、
   前記各メインフレームに対して前記各サブフレームを回動自在に連結する一対のジョイント部と、
   前記ジョイント部から吊り下げられて設けられた制御ユニットと、
   前記各メインフレームの下端に設けられた一対の前側車輪と、
   前記各サブフレームの下端に設けられた一対の後側車輪と、
   前記一対の前側車輪及び前記一対の後側車輪をそれぞれ独立に回転駆動させる複数の駆動部と、
   を備え、
   前記サブフレームが前記ジョイント部を介して前記メインフレームに対して折り畳み可能となるように、前記メインフレームにおける前記ジョイント部から前記前側車輪の中心部までの距離が前記サブフレームにおける前記ジョイント部から前記後側車輪の中心部までの距離よりも短くなっていることを特徴とする歩行補助装置。
2. 前記メインフレームに対する前記サブフレームの折り畳み状態において、前記前側車輪及び前記後側車輪の中心間距離が０よりも大きく、且つ前記前側車輪及び前記後側車輪の中心間距離と前記前側車輪の半径との和が前記制御ユニットの前後方向長さの１／２よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の歩行補助装置。
3. 前記ハンドルに設けられ、直進又は旋回の動作を指示するための左右２つの操作部と、
   前記サブフレームが前記メインフレームに対して折り畳まれたかどうかを判断する判断手段と、
   前記判断手段により前記サブフレームが前記メインフレームに対して折り畳まれたと判断されたときに、前記２つの操作部の操作方向に応じて、前記各後側車輪に対応する前記駆動部を制御する手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の歩行補助装置。
4. 前記ジョイント部の回動角度を検出する角度検出手段と、
   前記角度検出手段によって検出された前記ジョイント部の回動角度に基づいて、前記前側車輪及び前記後側車輪の荷重を推定する荷重推定手段と、
   前記判断手段により前記サブフレームが前記メインフレームに対して折り畳まれていないと判断されたときに、前記荷重推定手段で推定された前記前側車輪及び前記後側車輪の荷重に基づいて、前記各駆動部を制御する手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の歩行補助装置。
   

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