JP3630192B2

JP3630192B2 - 電動補助車椅子の制御装置

Info

Publication number: JP3630192B2
Application number: JP30642995A
Authority: JP
Inventors: 薫畑中; 弘志田中
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: JPH09122181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動力に加えて電動機から補助動力を得て走行できる電動補助車椅子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような電動機の動力を手動力の補助に用いる例は、従来においても提案されている。
その一例として特開平６−３０４２０５号公報に記載されたものは、車椅子の車輪に沿って設けられるハンドリムを手動操作して走行させる際、ハンドリムに加わる操作力を検知して、その検知信号に基づいて補助動力を一義的に決定してモータを駆動制御するものである。
【０００３】
同公報の実施例では、操作力が小さい範囲は補助動力を与えない不感帯域とし、同不感帯域を越えると操作力に比例したトルク駆動信号が出力され、同トルク駆動信号に従ってモータが駆動され、補助動力が与えられ操作力を補助する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報記載の例のように従来の補助動力制御は、操作力に対して比例した補助動力を得る等、操作力に対して一義的に補助動力を決定する制御が行われていた。
しかし車椅子を使用する使用者のニーズは、多岐にわたり、症状の程度や箇所それに元々の体型や体力は個人個人それぞれ異なる。
さらに同じ使用者であっても症状の進行および加齢によっても使用状況は変化していく。
【０００５】
しかるに従来例のように、検知された操作力に基づいて補助動力を一義的に決定して操作力を補助する車椅子の場合、使用者によっては時に適切な補助動力を実現することもあるが、その他の大多数の使用者にとってはその補助動力が自らの能力に適さず扱い難い車椅子となる。
また当初適切な補助動力を実現できていたとしても、症状の変化や加齢によって、また車椅子の使用の慣れ等によって、一義的に決められる補助動力が適さなくなり不満を感じるようになり、長期的使用に耐えられない。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、手動操作力に対する補助動力の特性を使用者一人一人にとって最も適した特性に調整可能で、常に最適な補助動力を実現できる電動補助車椅子を供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電動機が搭載され使用者の手動操作力に応じて電動機を駆動制御して補助動力を得る制御手段を備えた電動補助車椅子において、手動操作力に対する補助動力の出力特性を各種記憶する特性記憶手段と、前記出力特性を選択する特性選択手段と、前記制御手段は、前記特性選択手段の所定の選択情報に基づき前記特性記憶手段から選択された出力特性を、前記特性選択手段の別の選択情報に基づき出力特性の出力量を調整する出力量調整器により加工して最終出力特性とし、同最終出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく前記電動機を駆動制御する電動補助車椅子の制御装置とした。
【０００８】
電動機を駆動制御して補助動力を得る制御手段が、手動操作力に対する補助動力の出力特性を可変としているので、車椅子使用者のニーズ等に合わせて各人それぞれに適した補助動力を常に得ることができる。
【００１０】
路面の種々の傾斜角度等にも簡単かつ迅速に対処でき、よりきめの細かい補助動力の調整をすることができ、使用者各人により一層適した補助動力を得ることができる。
【００１１】
使用者の手動操作力に対する補助動力の最適出力特性を記憶した外部記憶手段を各使用者毎にそれぞれ形成し、前記制御手段は、前記外部記憶手段から最適出力特性を入力して、同出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく前記電動機を駆動制御する電動補助車椅子の制御装置とすることで、各使用者が自らに最適な手動操作力に対する補助動力の出力特性を記憶した外部記憶手段を有し、使用時に同外部記憶手段の記憶する出力特性を電動補助車椅子の制御手段に入力することで、電動補助車椅子の補助動力の出力特性を面倒な操作をすることなく簡単に最適状態に設定することができる。
【００１２】
前記出力特性を選択する特性選択手段とを備え、前記制御手段は、前記外部記憶手段から入力した最適出力特性を、前記特性選択手段の選択情報に基づき加工して最終出力特性とし、同最終出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく前記電動機を駆動制御する請求項４記載の電動補助車椅子の制御装置とすることで、使用時に同外部記憶手段の記憶する使用者に適した出力特性を電動補助車椅子の制御手段に入力するとともに、前記特性選択手段の選択情報に基づき同出力特性を加工して最終出力特性とするので、よりきめの細かい補助動力の調整をすることができ、使用者各人により一層適した補助動力を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図６に図示し説明する。
図１は、本実施の形態に係る電動補助車椅子１の全体斜視図である。
車体は、主に左右対称なパイプフレーム２で骨格が構成され、一対の左右パイプフレーム２間をシート１１，背もたれ１２，フットレスト１３等が架設されて椅子形状が構成され、同椅子の左右側方に大径の車輪３，３がそれぞれ車軸４，４に一体に固着支持され、車軸４，４自体は、車体に回転自在に軸支され、かつ左右それぞれ内部に直流のモータ６，６とギヤ機構を備えた駆動ユニット５，５の出力軸となっている。
【００１４】
車輪４，４の前方には、それぞれ自在輪１４、１４が設けられて、車輪４，４と自在輪１４、１４とによって車体を走行自在に支持している。
そして車輪４，４に沿って外側同軸に、幾らか径の小さいハンドリム８，８が連結部材９，９を介して一体に取り付けられている（図２参照）。
また左右パイプフレーム２の背もたれ部分より上部は、後方に屈曲して手押しハンドル１５，１５を形成している。
その他該電動補助車椅子１には、モータ６を駆動するためのバッテリー（図示せず）や駆動制御のためのアシストコントロールユニット２０等が搭載されている。
【００１５】
したがって該電動補助車椅子１は、使用者がシート１１に座り、左右のハンドリム８，８を手動操作して連結部材９，９を介して一体の車輪３，３を回転させるとともに、駆動ユニット５，５のモータ６，６の駆動により車軸４，４から車輪３，３に補助動力が働き、手動操作力を助けて走行することができる。
また介助人により手押しハンドル１５，１５の操作により走行させることもできる。
【００１６】
図２に示すように使用者が操作するハンドリム８，８を車輪３，３に取り付ける連結部材９，９には、歪みゲージからなるトルクセンサー１０，１０が張りつけられており、使用者がハンドリム８，８を回転操作すると、車輪３，３との間に介在する連結部材９，９に回転方向の曲げが生じ、連結部材９，９に取り付けられたトルクセンサー１０，１０がこれを検知して、手動操作力が検出される。
【００１７】
この左右のトルクセンサー１０，１０が検出する左右の手動操作力に基づき補助動力を得るべくモータ６，６を駆動制御する制御系の概略ブロック図を図３に示す。
この制御を行うアシストコントロールユニット２０は、コンピューターによるものであり、入力である手動操作力に対する出力である補助動力の基本出力特性をテーブルとして記憶する左右共通特性テーブル記憶手段２１を有している。
【００１８】
この基本出力特性としては、図４に示すように出力特性Ａ，Ｂ，Ｃの３種類ある。
図４に示す出力特性図は、横軸が手動操作力である入力であり、縦軸が補助動力である出力（アシスト量）を示し、入力の右側が前進で左側が後進であり、出力の上側が前進方向の補助動力であり、下側が後進方向の補助動力を示す。
【００１９】
図４（１）の出力特性Ａは、手動操作力が前進・後進ともに小さいうちは、補助動力を与えない不感帯域を有して、車椅子に不安定な動きをさせないようにしており、同不感帯域を越える手動操作力があると、比例して補助動力を増加させる出力特性（直線的特性）である。
図４（２）の出力特性Ｂは、同様に不感帯域を有するが、不感帯域を越えて手動操作力が増していくと、手動操作力が小さいうちは補助動力を急激に増加させ、大きくなるにつれ補助動力を緩やかに増加させる出力特性（入力の増大に伴い変化率が減少する曲線特性）である。
また図４（３）の出力特性Ｃは、やはり不感帯域を有し、不感帯域を越えて手動操作力が増していくと、手動操作力が小さいうちは補助動力を緩やかに増加させ、大きくなるにつれ補助動力を急激に増加させる出力特性（入力の増大に伴い変化率が増大する曲線特性）である。
【００２０】
この３種類の出力特性Ａ，Ｂ，Ｃは、左右の補助動力制御いずれに共通に使用されるもので、この出力特性Ａ，Ｂ，Ｃを記憶する左右共通特性テーブル記憶手段２１からいずれかの出力特性を選択する特性選択手段として本電動補助車椅子１は、使用者が操作する特性切り換えスイッチ２５を有する（図３参照）。
またアシストコントロールユニット２０は、出力量調整アンプ２２を備え、左右共通特性テーブル記憶手段２１から選択された出力特性の出力量に０〜１．０の係数を掛けて出力量を調整する。
【００２１】
例えば図５に示すように出力特性Ｂが選択されたとして、出力量調整アンプ２２により係数が出力量に掛けられると特性曲線の基本的形状は同じくしてその出力量が減少し特性が変化し、補助動力の調整が可能である。
そのため本電動補助車椅子１は、使用者が操作する特性選択手段の一種であるアシスト量調整ボリューム２６を有し、アシスト量調整ボリューム２６の操作により係数が決定して出力量調整アンプ２２により補助動力が調整される。
【００２２】
こうして調整された出力特性が最終的出力特性であり、同最終的出力特性に従って制御信号が左右のモータドライバー２３，２３に出力され、同モータドライバー２３，２３によりそれぞれ左右のモータ６，６が駆動される。
なお本電動補助車椅子１は、アシストオンオフスイッチ２７を有し、アシストオンオフスイッチ２７をオフにすれば、補助動力を全く受けない状態にすることができ、例えば介助者に車椅子を押してもらう場合等にオフ状態とする。
【００２３】
本電動補助車椅子１は、以上のような補助動力の制御を行っている。
したがって使用者は、特性切り換えスイッチ２５を操作して自分の現在の症状や体調等により補助動力の基本的出力特性を前記３種類の出力特性Ａ，Ｂ，Ｃから選択し、かつアシスト量調整ボリューム２６を操作して選択した出力特性を加工して出力量を調整し、自分に最も適した出力特性を設定する。
手動操作力に対し一義的に補助動力を決定するのではなく、上記のように使用者の現在の症状や体調等に合った出力特性を設定して、使用者に最も適した補助動力を得ることができる。
【００２４】
また路面の種々の傾斜角度等に対しても、特性切り換えスイッチ２５またはアシスト量調整ボリューム２６を操作すれば簡単かつ迅速に対処でき、よりきめの細かい補助動力の調整をすることができ、路面状況まで考慮した使用者にますます適した補助動力を得ることができる。
さらに症状の変化や体力の変化等に対しても出力特性を変えれば簡単に対処でき、使用者の長期的使用が可能であり、供給者側も製品品種を少なくできる等、両者にとってコスト的に有利である。
【００２５】
なお介助者に手押ししてもらう場合など、補助動力を必要としないときは、アシストオンオフスイッチ２７をオフにすれば、図６に示すように補助動力を与えないアシスト停止状態とすることができる。
【００２６】
次に別の実施の形態について説明する。
電動補助車椅子の基本的構造は、前記実施の形態と同じであるが、制御系の構成が異なり、同制御系の概略ブロック図を図７に示す。
本電動補助車椅子におけるアシストコントロールユニット３０は、左右のトルクセンサー４０、４０の検出信号（手動操作力）を入力し、前記アシストコントロールユニット２０における左右共通特性テーブル記憶手段２１の代わりに特性入力手段３１を有し、その他の出力量調整アンプ３２、モータドライバー３３，３３は同様に有している。
したがってアシスト量調整ボリューム３６およびアシストオンオフスイッチ３７も同じように備えている。
【００２７】
そして使用者は、予め作成しておいた自分専用のＩＣカード３５を、使用時に該電動補助車椅子に設けられたカード挿入装置に挿入する。
ＩＣカード３５は、外部記憶手段であり、予め試験等をして使用者のニーズ等に合った補助動力を得ることができる出力特性を決定して、かかる出力特性を記憶した磁気カードである。
したがって使用時には、同ＩＣカード３５を電動補助車椅子のカード挿入装置に差し込んで、アシストコントロールユニット３０の入力手段３１により該出力特性を読み込ませる。
【００２８】
読み込まれた出力特性は、出力量についても最適値に合わされていて通常の路面では調整の必要はないが、路面の傾斜や状況等あるいはその時の体調等から必要があれば、アシスト量調整ボリューム３６の操作により出力調整アンプ３２が、出力量を調整して最終出力特性に加工され、同最終出力特性に従って制御信号が左右のモータドライバー３３，３３に出力され、同モータドライバー３３，３３により左右のモータ３４，３４がそれぞれ駆動制御される。
【００２９】
このように本電動補助車椅子は、出力特性を選択する必要がなく出力特性を設定する操作の手間が省け、簡単かつ便利である。
そして路面の状況により、必要ならばアシスト量調整ボリューム３６を調整して、出力量を加減して使用時の状況に簡単に対処できる。
【００３０】
またニーズの変化があれば、新たな出力特性にＩＣカード３５を書換えればよく、電動補助車椅子自体は長期に亘って使用することができ、経済的に有利である。
【００３１】
さらに同じ電動補助車椅子を他の人が利用する場合でも、ＩＣカードを持っていれば、同ＩＣカードをカード挿入装置に差し込むだけで出力特性の設定ができ、簡単に使用することができ便利である。
すなわち該電動補助車椅子が広範に使用されるようになれば、使用者は自分のＩＣカードを常に携帯していれば、必要な場所に用意されている電動補助車椅子を簡単に利用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、電動機を駆動制御して補助動力を得る制御手段が、手動操作力に対する補助動力の出力特性を可変としているので、車椅子使用者のニーズ等に合わせて各人それぞれに適した補助動力を常に得ることができる。
また症状の変化等に簡単に対処でき、長期に亘って使用することができ、経済的に有利であるとともに、供給者も製品の種類を少なくしてコスト的に有利である。
【００３３】
出力特性を各種記憶する特性記憶手段と、出力特性を選択する特性選択手段とを備え、制御手段が、特性選択手段の選択情報に基づき特性記憶手段から出力特性を選択し、同出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく電動機を駆動制御することで、特性選択手段により使用者に適した手動操作力に対する補助動力の出力特性を選択することができ、車椅子使用者のニーズ等に合わせて各人それぞれに適した補助動力を得ることができる。
【００３４】
制御手段が、特性選択手段の所定の選択情報に基づき特性記憶手段から選択された出力特性を、特性選択手段の別の選択情報に基づき加工して最終出力特性とし、同最終出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく電動機を駆動制御することで、路面の種々の傾斜角度等にも簡単かつ迅速に対処でき、よりきめの細かい補助動力の調整をすることができ、使用者にますます適した補助動力を得ることができる。
【００３５】
各使用者が自らに最適な手動操作力に対する補助動力の出力特性を記憶した外部記憶手段を有し、使用時に同外部記憶手段の記憶する出力特性を電動補助車椅子の制御手段に入力することで、電動補助車椅子の補助動力の出力特性を面倒な操作をすることなく簡単に最適状態に設定することができる。
【００３６】
使用時に同外部記憶手段の記憶する使用者に適した出力特性を電動補助車椅子の制御手段に入力するとともに、前記特性選択手段の選択情報に基づき同出力特性を加工して最終出力特性とするので、使用時の状況に合ったよりきめの細かい補助動力の調整をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電動補助車椅子の全体斜視図である。
【図２】同電動補助車椅子の車輪部分の断面図である。
【図３】同電動補助車椅子における制御系の概略ブロック図である。
【図４】基本出力特性を示す図である。
【図５】出力量の調整による出力特性の変化を示す図である。
【図６】アシストオンオフスイッチをオフにしたときの出力特性を示す図である。
【図７】他の実施の形態の電動補助車椅子における制御系の概略ブロック図である。
【符号の説明】
１…電動補助車椅子、２…パイプフレーム、３…車輪、４…車軸、５…駆動ユニット、６…モータ、８…ハンドリム、９…連結部材、１０…トルクセンサー、１１…シート、１２…背もたれ、１３…フットレスト、１４…自在輪、１５…手押しハンドル、２０…アシストコントロールユニット、２１…左右共通特性テーブル記憶手段、２２…出力調整アンプ、２３…モータドライバー、２５…特性切り換えスイッチ、２６…アシスト量調整ボリューム、２７…アシストオンオフスイッチ、３０…アシストコントロールユニット、３１…特性入力手段、３２…出力量調整アンプ、３３…モータドライバー、３４…モータ、３５…ＩＣカード、３６…アシスト量調整ボリューム、３７…アシストオンオフスイッチ、４０…トルクセンサー。

Claims

電動機が搭載され使用者の手動操作力に応じて電動機を駆動制御して補助動力を得る制御手段を備えた電動補助車椅子において、
手動操作力に対する補助動力の出力特性を各種記憶する特性記憶手段と、
前記出力特性を選択する特性選択手段と、
前記制御手段は、前記特性選択手段の所定の選択情報に基づき前記特性記憶手段から選択された出力特性を、前記特性選択手段の別の選択情報に基づき出力特性の出力量を調整する出力量調整器により加工して最終出力特性とし、同最終出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく前記電動機を駆動制御することを特徴とする電動補助車椅子の制御装置。
使用者が操作する出力量調整操作子を備え、
前記出力調整器は、前記出力量操作子の任意の操作量に応じて前記出力特性の出力量を調整することを特徴とする請求項１記載の電動補助車椅子の制御装置。
使用者が操作する特性切り換えスイッチを備え、
前記特性選択手段は、前記特性切り換えスイッチの切り換え操作に基づき出力特性の選択を行うことを特徴とする請求項１記載の電動補助車椅子の制御装置。
電動機が搭載され使用者の手動操作力に応じて電動機を駆動制御して補助動力を得る制御手段を備えた電動補助車椅子において、
使用者の手動操作力に対する補助動力の最適出力特性を記憶した外部記憶手段を各使用者毎にそれぞれ形成し、
前記制御手段は、前記外部記憶手段から最適出力特性を入力して、同出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく前記電動機を駆動制御することを特徴とする電動補助車椅子の制御装置。
前記出力特性を選択する特性選択手段を備え、
前記制御手段は、前記外部記憶手段から入力した最適出力特性を、前記特性選択手段の選択情報に基づき加工して最終出力特性とし、同最終出力特性に基づいて手動操作力に応じた補助動力を得るべく前記電動機を駆動制御することを特徴とする請求項４記載の電動補助車椅子の制御装置。