JPH0386005A - 電動車椅子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電動車椅子に関するものである。

［従来の技術］ 電動車椅子は車体の前進、後進の進行方向、速度等を設
定し操作する操作手段と、その操作手段によって操作さ
れ、車体の走行を制御する駆動制御手段と、その駆動Ｍ
＃手段によってＨＪｅｌされるモータ及び制動をかける
ための制動装置からなる駆動手段とから構成され、バッ
テリーを駆動電源とするものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、車椅子は本来身体障害者及び老人等を使用対
象者としており、その使用者自身の安全については勿論
、通行者に対する衝突等の危険性についても十分考慮し
たものが必要である。

しかしながら上記の従来例では障害物に対する回避は使
用者の操作によって行われていたため、使用者は勿論の
こと通行者に対する安全性が低し）という問題があった
。

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたもので、請求項
１記載の発明の目的とするところは物体検知センサの検
知エリア内で物体検知時において最大速度を所定値に制
限することにより安全走行を可能とし、結果通行人等の
障害物との衝突による事故を防ぐことができる電動車椅
子を提供するにある。

請求項２記載の発明は請求項１記載の発明において、更
に安全性を高めた電動車椅子を提供することを目的とす
る。

また請求項３記載の発明は請求項１記載の発明において
、車速に応じて物体検知エリアを変化させることにより
、車速に応じた距離範囲の障害物の検知を確実に行って
、より安全性の高い走行が行える電動車椅子を提供する
ことを特徴とする請求項４記載の発明は車体が障害物に
衝突した場合に走行を自動的に停止させて障害物との衝
突による事故を防ぐことができる電動車椅子を提供する
にある。

請求項５記載の発明は請求項４記載の発明において、曲
がる際等において障害物と衝突しても確実に検知して走
行を自動的に停止させることができる電動車椅子を提供
するにある。

［課題を解決するための手段］ 請求項１記載の発明は車体の走行方向に検知方向を向け
て検知エリア内の物体を検知する物体検知センサと、該
物体検知センサからの検知信号を入力すると出し得る最
大速度を所定値に制限する駆動制御手段とを備えたもの
であり、請求項２記載の発明は上記所定値を上記物体検
知センサが検知した物体までの距離が短い程小さく設定
するようにしたものである。また請求項３記載の発明は
車体の走行速度に合わせて物体検知センサの検知エリア
を変化させるようにしたものである。

請求項４記載の発明は車体に付設されて物体との衝突を
検知する衝突センサと、該衝突センサからの検知信号を
入力すると走行を停止させる駆動ＩＩＪ御手投手段備え
たもので、請求項５記載の発明は上記衝突センサを車体
の前端部及び前両側面部に付設している。

［作用］ 而して請求項１記載の発明によれば物体検知センサの検
知エリアに物体があればこれを物体検知センサが検知し
、その検知信号を受けた駆動制御手段は出し得る最大速
度を所定値に制限することができる。従ってこの制限に
より所定値より高速度で走行している状態で上記物体検
知センサが物体検知を検知した場合、自動的に速度制御
が為されて物体との衝突する前に制動をかける余裕がで
きたり或はハンドル操作によって回避する余裕ができて
、衝突を防止することが容易となり、また使用者が不用
意な操作で速度を高くして物体との衝突を招くのを回避
することができるのである。

請求項２記載の発明によれば物体検知エリアが検知した
物体が近いほど最大速度を低い所定値に制限することに
より、走行速度を物体との衝突を容易に回避することが
できる速度以上に上げることができないようにし、−層
の安全な走行を可能とする。

また請求項３記載の発明によれば物体検知エリアの検知
エリアを車速に応じて変化させることにより、低速度の
走行中でも、高速度の走行中にでも物体検知を速度に合
った最適な検知エリア内で行え、物体に車体が衝突する
前に安全な走行に移行することができる。

一方請求項４記載の発明によれば走行中に車体が物体に
衝突した場合に衝突センサがこの衝突を検知し、この検
知により駆動制御手段が走行を停止させるため、物体に
対する衝突時において安全に自動停止して、衝突によっ
て起きる事故を防止できる。特に請求項５記載の発明に
よればコーナを曲がる際において起きる車体の前側面と
物体との衝突も確実に検知できて、曲がる際の衝突によ
る事故も防止できる。

［実施例］ 以下本発明を実施例により説明する。

実施例の電動車椅子は第１図に示すように３輪車構成に
なっており、車体１後部に設けた席２の下部の車体１内
には第２図に示すようにデフ付き減速機を介して後輪４
を駆動するモータ５と後輪４の車軸を挟み込むことによ
り制動をかける電磁ブレーキ６とからなる駆動部を設け
、更に電動車椅子の駆動電源となるバッテリＢＴを内装
している。

車体ｌ前部には前輪７に連結され、水平方向に回動され
ると、前輪７の走行方向の向きを変えるハンドル軸と、
このハンドル軸の上端に固定されたハンドル９とからな
るハンドル部を設けており、このハンドル部には走行速
度を前進及び後進方向に操作するアクセル８と、キース
イッチＫＳと、更に最高速度を高速、中速、低速に切り
替えるための速度設定スイッチｓｗ、−ｓｗ、及びライ
ト１１のオン／オフ操作スイッチＳＷ４、警報ブザ−１
２のオン／オフ操作スイッチＳＷ５からなる操作スイッ
チ部１０と、バッテリＢＴの残容量を表示する表示ラン
プＬ１〜Ｌ、と、設定速度及び後進の表示のための表示
ランプＬ４〜Ｌ、とかなる表示部１３とを配置したコン
ソールパネル部を第３図に示すように備え、またハンド
ル軸の前上部に上記ライト１１を取着し、また前輪カバ
ー３には衝突センサ１４を装着している。またハンドル
軸の中央前部には物体検知センサ１９を装着している。

アクセル８は第４図に示すように中立点でオフとなり、
前倒しく図においては右回転〉で前進速度調整、後ろ倒
しく図において左回転）で後進速度調整を行うことがで
きるようになっている。

衝突センサ１４は物体が衝突したときに動作して衝突検
知信号を発生するもので、実施例では第５図に示すよう
に袋帯状のゴム製の筐体■５内に第６図（ａ）に示すよ
うに可動電極１６ａと固定電極１６ｂとを間隙を介して
筐体１５の長手方向に並設して構成され、通常時におい
ては第６図（ａ）に示すように筐体１５の中央内部の長
手方向において設けた文献部１７ａ部分が可動型！！１
６　ａに当接した状態で画電極１６ａ、１６ｂ間が開離
しているが、障害物に衝突して第６図＜ｂ）に示すよう
に外力が外部の文献部１７ｂに矢印方向に加わると、筐
体１５がたわんで内部の文献部１７ａが可動電極１６ａ
をその弾性に抗して押圧し、可動電極１６ａを固定電極
１６ｂに接触させてオン動作するようになっており、こ
のオン動作信号が衝突検知信号となって画電極１６ａ、
１６ｂに夫々接続されたリード線１８ａ、１８ｂから取
り出すことができるのである。尚外力が無くなると筐体
１５は弾性によって元の状態に戻り、可動電極１６ａも
復帰する。

物体検知センサ１９は超音波、光、電波などの信号を発
射して物体を検知するもので、実施例では第７図に示す
ように超音波パルスを送波するとともに物体から反射さ
れてくる反射波を受波する送受波器２１と、信号処理を
行うセンサ回路２０とから構成され、センサ回路２０は
超音波パルスを発振作成する発振回路２０ａと、この超
音波パルスを増幅して送受波器２０より送波させる増幅
回路２０ｂと、送受波器２０で受波された反射波の受波
信号を増幅する増幅回路２０ｃと、この増幅された受渡
信号より検知エリアに存在する物体を検知してその検知
信号を作成する検知信号作成回路２０ｄと、受渡信号よ
り物体までの距離を検知してその距離データを作成する
距離データ作成回路２０ｅとから構成されており、検知
信号作成回路２０ｄに外部から入力する距離制御入力信
号によって検知距離が、また増幅回路２０ｂ、２０Ｃに
外部から入力する利得制御入力信号により検知エリアの
幅が制御されて検知エリアが可変できるようになってい
る。

さて第２図は本発明の電動車椅子全体の回路構成を示し
ており、マイクロコンピュータ等から構成される＊Ｊ１
１回路２５は電動車椅子の走行制御と、各部の監視とを
行う中枢部を構成し、アクセル８の操作に応じて分圧比
を変化させる可変抵抗器■Ｒからの出力電圧のＡ／Ｄ変
換値を取り込んで前進、後進の判定とともに、その操作
量及び速度設定スイッチＳＷ１〜ＳＷｓの操作、更に速
度検出を行うタコジェネレータ２４からの回転検出信号
、衝突センサ１４の衝突検知信号、物体検知センサ１９
からの物体検知信号、距離データに応じてモータ駆動回
路２２へ出力するモータ駆動信号の作戒や、電磁ブレー
キ６の駆動を行うブレーキ駆動回路２３の制御信号を作
成する駆動制御機能と、操作スイッチＳＷ、、ＳＷ９の
操作信号の入力に応じてライト１１の点滅、警報ブザ−
１２の吹鳴制御等の制御、更には車速に応じた物体検知
センサ１９の検知エリアを変化させるための利得制御入
力信号、距離制御入力信号の作成等を行う機能を備えて
いる。

而して全使用者（搭乗者）がキースイッチＫＳをオンさ
せると、バッテリＢＴを電源として制御回路２５が動作
して各部の制御、監視を行うことになる。

ここで使用者がアクセル８を前進側に押し込むと、アク
セル８に連動する可変抵抗器ＶＲの抵抗値が変換し、そ
の摺動子端から出力される分圧電圧がＡ／Ｄ変換回Ｎ２
６でＡ／Ｄ変換され、制御回路２５はその電圧値から前
進側に操作されたことを検出して前後進切替信号をモー
タ駆動回路２２に出力するとともに、ブレーキ駆動回路
２３に制御信号を与えて電磁ブレーキ６のロックを解除
する。

次に制御回路２５はアクセル入力たる電圧からアクセル
８の操作量を判定してこの操作量に応じたデユーティの
パルスをＰＷＭ出力する。つまり実施例ではモータ駆動
をＰＷＭ制御によって行っており、このＰＷＭ制御のた
めのパルスを制御回路２５はモータ駆動信号として作成
するのである。

さてモータ駆動回路２２は停止モードから走行モードに
動作モードを変更し、上記前後進切替信号に基づいてモ
ータ５をＰＷＭ駆動する。

モータ５がＰＷＭデユーティに応じて回転すると、その
回転数はモータ軸に取り付けたタコジェネレータ２４に
よって検出され、タコジェネレータ２４からの回転検出
信号により制御回路２５は車速を計算して、この車速と
アクセル操作量とを比較し、その比較結果に基づいてＰ
ＷＭデユーティを増減させることにより、アクセル操作
量に相当する車速に制御する。而して本発明電動車椅子
はこのフィードバックｆｆ１１ｍにより、上り坂や下り
坂でも一定の車速で走行できるのである。

この際の車速の最高速度は速度設定スイッチＳＷ、〜Ｓ
Ｗ、の設定により決まり、例えば速度設定スイッチＳＷ
１の設定では高速（例えば６．０Ｋｍ／ｈ）、また速度
設定スイッチＳＷ２の設定では中速く例えば４．５Ｋｍ
／ｈ）、更に速度設定スイッチＳＷ３の設定では低速（
例えば１．５Ｋｍ　／　ｈ　）となり、その設定速度は
表示ランプＬ４〜Ｌ６で表示される。

ところで上述の走行中において物体検知センサ１９が動
作をしており、制御回路２５は物体検知センサ１９の検
知信号の有無及び距離データを監視している。

そして物体の非検知時においては上述の最高速度は設定
スイッチＳ　Ｗ　＋〜ＳＷ３による設定速度に設定され
ており、制御回路２５は第８図に示すようにアクセル８
の操作量０　”−ａ　ｏに応じて車速を０〜Ｖ、（ｍａ
ｘ）の範囲内で制御する。

ここで検知エリア内に物体が入って物体検知センサ１９
がそれを検知すると、制御回路２５は距離データに基づ
いて最高速度を制限する。つまり第９図に示すように検
知距離範囲を０〜ｌ３、ｌ、〜ｅ２．１２〜ｌ、の３段
階に分けており、物体Ｘが検知されてその検知距離が図
示するように最も遠方の検知距離が範囲１２〜１１内に
あれば最大速度（ｍａＸ　＋　）はＶ、に９１＠され、
アクセル８の操作量がＯ〜ａ、の範囲ではそれに応じ車
速はＯ−Ｖ、で制御されるが、アクセル８の操作量がａ
ｌを越えても車速はＶｌに制限される。同様に検知距離
がｌ、〜１２の範囲では最大速度ｍａｘがｖ２に、また
検知距離がＯ””−Ｚｓ範囲では最大速度ｍａｘが■、
に夫々制限される。

また本実施例では物体検知センサ１９の検知エリアを現
在の車速に応じて変化させており、例えば車速を２段階
に分けて低速Ｖａ時には第１０図＜ａ＞に示すように検
知距離を１ａと短くし、また第１０図（ｂ）に示すよう
に幅をＭａのように狭くするように距離制御信号と利得
制御信号とを制御回路２５は物体検知センサ１９に出力
する。

高速ｖｂ時には第１１図＜ａ）に示すように検知距離を
／ｂと長くし、また第１０図（ｂ＞に示すように幅をＭ
ｂのように広くするように距離制御信号と利得制御信号
とを制御回路２５は物体検知センサ１９に出力する。

このように検知エリアを車速に応じて変化させることに
より低速時にも高速時にも安全且つスムースに上述のよ
うな最高速度の制限を加えて安全走行を実現できるので
ある。

更に最高速度が制限された状態で尚且つ車体が完全に停
止されない状態で、物体Ｘに衝突した場合には、衝突セ
ンサ１４がオン動作して衝突検知信号が制御回路２５に
入力する。制御回路２５はアクセル８の操作状態いかん
に拘らず、モータ駆動信号の出力をオフし、同時にブレ
ーキ駆動回路２３への制御信号の出力をオフしてモータ
５の回転停止と、電磁ブレーキ６のロックを行い、走行
を停止させる。つまり衝突時の事故を防止するのである
。ここで第１２図に示すように制御回路２５は衝突セン
サ１４のオン動作時には内部タイマをイニシャライズク
リアを行うとともに、アクセル８の後進操作の監視を行
う、つまり走行停止後に後進操作があれば通常の動作制
御に戻って、制御回路２５はモータ駆動回路２２にモー
タ５を逆回転させるモータ駆動信号を出力し後進走行を
行わせる。後進操作が行われず、且つ衝突センサ１４が
オン状態を継続している場合にはタイマをクリアする。

そして後進操作若しくは衝突センサ１４のオフ復帰まで
タイマのクリアを繰り返す。後進操作が行われずに衝突
センサ１４がオフすると、つまり衝突状態が解除される
と、この解除時点からタイマカウーントを開始してタイ
マアップするまで通常の動作制御に移るための待機時間
とする。

この待機時間は衝突解除後の安全確認のための時間とし
ており、この安全確認によって極めて高い安全性を得て
いるのである。

ところで上記衝突センサ１４は実施例では車体１前端中
央に設けであるが、第１３図において破線で示すように
曲がる際、前端中央の衝突センサ１４ではカバーするエ
リアが非常に狭くなるため、図示するように前両側面に
も衝突センサ１４′１４′を取り付ければ曲がる際の衝
突にも対応できることになる。

尚通常走行中にアクセル８をオフすると、制御回路２５
はこのオフによりＰＷＭ出力を零まで減少させ、その後
一定時間後に或は車速が零になった時点で電磁ブレーキ
６をロックさせて走行を停止させることができる。

またライト１１を点灯させる場合には操作スイ・ソチＳ
Ｗ４を操作すればよく、操作スイッチＳＷ４は操作毎に
制御回路２５によりライト１１を点灯、消灯するもので
ある。また警報ブザ−１２を吹鳴させたい場合には操作
スイッチＳＷｓを押し操作すれば良く、操作スイッチＳ
Ｗｓが押されている量制御回路２５が警報ブザ−１２を
吹鳴動作させる。またアクセル８を後進側に操作して後
進させる場合に制御回路２５が警報ブザ−１２を間歇的
に吹鳴させて警報を発するようになっている。

［発明の効果］ 請求項１記載の発明は車体の走行方向に検知方向を向け
て検知エリア内の物体を検知する物体検知センサと、該
物体検知センサからの検知信号を入力すると出し得る最
大速度を所定値に制限する駆動制御手段とを備えたので
、物体検知センサの検知エリア内に物体があればこれを
物体検知センサが検知し、その検知信号を受けた駆動制
御手段は出し得る最大速度を所定値に制限することがで
きるものであり、この制限により、所定値より高速度で
走行している状態でも自動的に速度制御が為されて物体
と衝突する前に制動をかける余裕ができたり或はハンド
ル操作によって回避する余裕ができて、身体障害者や老
人等の使用者でも衝突を防止することが容易となり、ま
た使用者が不用意な操作で速度を高くして物体との衝突
を招くのを回避することができ、結果通行人への衝突に
よる負傷を防ぎ、安全走行ができるという効果がある。

また請求項２記載の発明は上記所定値を上記物体検知セ
ンサが検知した物体までの距離が短い程小さく設定する
ようにしたものであるから、検知した物体が近いほど最
大速度を低い所定値に制限することにより、走行速度を
物体との衝突を容易に回避することができる速度以上に
上げることができないようにし、−層の安全な走行を可
能とするという効果がある。

また請求項３記載の発明は車体の走行速度に合わせて物
体検知センサの検知エリアを変化させるようにしたもの
であるから、低速度でも、高速度でも速度に合った最適
な検知エリアで物体検知が行え、物体検知時にスムーズ
に安全な走行へ・移行できるという効果がある。

請求項４記載の発明は車体に付設されて物体との衝突を
検知する衝突センサと、該衝突センサからの検知信号を
入力すると走行を停止させる駆動制御手段とを備えたも
のであるから、走行中に車体が物体に衝突した場合に衝
突センサによりこの衝突を検知することができ、この検
知により駆動制御手段が走行を停止させるため、物体に
対する衝突時において安全に自動停止して、衝突によっ
て起きる事故を防止できるという効果がある。特に請求
項５記載の発明によれば曲がる際において起きる車体の
前側面と物体との衝突も前側面の衝突センサにより確実
に検知できて、曲がる際の衝突による事故も防止できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は同上のブ
ロック図、第３図は同上のハンドル部の上面図、第４図
は同上のアクセルの側面図、第５図は同上使用の衝突セ
ンサの一部省略せる正面図、第６図（ａ）（ｂ）は同上
使用の衝突センサの動作説明図、第７図は同上の物体検
知センサのブロック図、第８図は同上のアクセル操作量
と車速の関係説明図、第９図は同上の物体検知センサの
動作説明図、第１０図、第１１゛図は同上の物体検知セ
ンサの検知エリアの変化説明図、第１２図は同上使用の
衝突センサによる制御説明用フローチャート、第１３図
は同上の衝突センサ０別の配置例の説明図である。 １は車体、５はモータ、６は電磁ブレーキ、８はアクセ
ル、１４は衝突センサ、１９は物体検知センサ、２２は
モータ駆動回路、２３はブレーキ駆動回路、２５は制御
回路である。 １は車体 １９は物体検知センサ 第 図 第５図 第６図 １０ 第１１図 （０） １は車体 １４゜ １４′ は衝突センサ 第１３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）車体の走行方向に検知方向を向けて検知エリア内
   の物体を検知する物体検知センサと、該物体検知センサ
   からの検知信号が入力すると出し得る最大速度を所定値
   に制限する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする電
   動車椅子。
2. （２）上記所定値は上記物体検知センサが検知した物体
   までの距離が短い程小さく設定されることを特徴とする
   請求項１記載の電動車椅子。
3. （３）上記物体検知センサは車体の走行速度に合わせて
   検知エリアを変化されることを特徴とする請求項１記載
   の電動車椅子。
4. （４）車体に付設されて物体との衝突を検知する衝突セ
   ンサと、該衝突センサからの検知信号を入力すると走行
   を停止させる駆動制御手段とを備えたことを特徴とする
   電動車椅子。
5. （５）上記衝突センサは車体の前端部及び前両側面部に
   付設れたことを特徴とする請求項４記載の電動車椅子。