走行車およびベッド

申请号 JP2011508755 申请日 2010-07-29 公开(公告)号 JPWO2011013377A1 公开(公告)日 2013-01-07
申请人 パナソニック株式会社; 发明人 洋平 久米; 洋平 久米; 河上 日出生; 日出生 河上; 将平 塚田; 将平 塚田; 中村 徹; 徹 中村;
摘要 四 角 形の領域の一方が進入口(55)となる収容領域(20)に収容される自走式の走行車(12)であって、収容領域(20)の4隅の 位置 を走行車(12)の位置を基準とした相対座標で示す進入口(55)側の第一点、および、第二点と、奥側の第三点、および、第四点とを取得する収容ポイント取得手段と、走行車(12)と収容領域(20)との間の距離を示す基準距離Lsを取得する基準距離検出部(35)と、走行車(12)が収容領域(20)に近づく際に、基準距離Lsが第一補正距離N1以上の場合、第一点と第二点とに基づき走行車(12)の移動を制御し、基準距離Lsが第一補正距離N1未満の場合、少なくとも第三点、および、第四点に基づき走行車(12)の移動を制御する移動制御部(33)とを備える。
权利要求
  • 四角形の領域の一方が進入口となる収容領域に収容される自走式の走行車であって、
    前記収容領域の4隅の位置を当該走行車の位置を基準とした相対座標で示す進入口側の第一点、および、第二点と、奥側の第三点、および、第四点とを取得する収容ポイント取得手段と、
    当該走行車と前記収容領域との間の距離を示す基準距離を取得する基準距離検出部と、
    当該走行車が前記収容領域に近づく際に、前記基準距離が第一補正距離以上の場合、前記第一点と前記第二点とに基づき当該走行車の移動を制御し、前記基準距離が前記第一補正距離未満の場合、少なくとも前記第三点、および、前記第四点に基づき当該走行車の移動を制御する移動制御部と、
    を備える走行車。
  • 前記移動制御部は、
    前記基準距離が前記第一補正距離未満かつ第二補正距離以上の場合、第一点および第二点、第三点、第四点に基づき当該走行車の移動を制御し、前記基準距離が前記第二補正距離未満の場合、第三点および第四点に基づき当該走行車の移動を制御する請求項1に記載の走行車。
  • 四角形の領域の一方が進入口となる収容領域に収容される自走式の走行車であって、
    当該走行車に取り付けられ、当該走行車の位置を基準とした被検出物の複数箇所の相対座標を測定により取得する座標測定装置を有し、前記座標測定装置の測定結果に基づき前記収容領域の4隅の位置を当該走行車の位置を基準とした相対座標で示す進入口側の第一点、および、第二点と、奥側の第三点、および、第四点とを取得する収容ポイント取得手段と、
    前記第一点および前記第二点が前記座標測定装置の測定範囲内であれば、前記第一点および前記第二点に基づき当該走行車の前記収容領域へ近づく際の移動を制御し、第一点および第二点の少なくとも一方が前記座標測定装置の測定範囲外であれば、少なくとも第三点および第四点に基づき当該走行車の前記収容領域へ近づく際の移動を制御する移動制御部とを備える走行車。
  • 前記移動制御部は、
    第一点および第二点が前記座標測定装置の最大測定範囲内であって第一点および第二点の少なくとも一方が適正測定範囲外であれば、第一点および第二点、第三点、第四点に基づき当該走行車の移動を制御し、
    前記第一点および前記第二点が最大測定範囲外の場合、前記第三点および前記第四点に基づき当該走行車の移動を制御する請求項3に記載の走行車。
  • 前記収容ポイント取得手段は、
    当該走行車に取り付けられ、当該走行車の位置を基準とした被検出物の複数箇所の相対座標を測定する座標測定装置を備える請求項1または請求項2に記載の走行車。
  • 前記収容ポイント取得手段は、
    前記座標測定装置から取得した相対座標の中から正角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を前記第一点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を前記第二点とし、前記取得した相対座標の中から前記第一点と前記第二点の挟角内であって正角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第三点とし、前記取得した相対座標の中から前記第一点と前記第二点の挟角内であって負角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第四点とする収容ポイント検知部を備える請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の走行車。
  • 前記収容ポイント取得手段は、
    前記取得した相対座標の中から正角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を第一仮点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を第二仮点とし、前記取得した相対座標の中から正角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第三仮点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第四仮点とする収容ポイント検出部と、
    前記第一仮点と前第二仮点との距離、および、前第二仮点と前記第三仮点との距離、前記第三仮点と第四仮点との距離、前記第一仮点と第四仮点との距離の少なくとも一つと、予め記憶された収容領域の基準寸法とを比較し、合致した場合には前記第一仮点を前記第一点とし、前第二仮点を前記第二点とし、前記第三仮点を前記第三点とし、前記第四仮点を前記第四点とする収容領域識別部とを備える請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の走行車。
  • 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の走行車と、
    前記走行車を収容する四角形の領域の一方が進入口となる収容領域を有する固定部とを備えるベッド。
  • 说明书全文

    本発明は、固定部の収容領域へ自動的に移動する走行車、および、走行車が自動的に固定部に合体するベッドに関する。

    病院や介護施設においては、患者や被介護者などは、病室などのベッドに横たわっている状態から別の場所に1日に何度も移動する。 この時に、ベッドから例えば車椅子に患者や被介護者などを移乗させることは、通常、看護師や介護者などの人手により行われている。 そして、この患者や被介護者などを移乗させることは、看護師や介護者などに多大な肉体的な負担を強いている。

    このような移乗作業の負担を軽減するために、ベッドの床部の一部を分離して、車椅子として利用可能なベッドが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

    図14は、特許文献1にかかるベッドの概略構成を示す斜視図である。

    特許文献1に記載のベッドは、ベッドの床部である床板がベッド本体1の幅方向に3つに分割した構成で、その中央の中央部床板2を台車3と共にベッド本体1から分離して、移動用の車椅子として利用できるベッドである。 この中央部床板2を台車3と共に分離して取り出す場合は、ベッド本体1に設けられた回転機構5により、中央部床板2を挟む片側の側部床板4がベッド本体1上方に移動する。

    同様に、中央部床板2を台車3と共にベッド本体1に合体させてベッド状態に戻す場合は、台車3をベッド本体1内へ走行させ、中央部床板2を所定の場所に設置する。 そして、ベッド本体1上方に移動している側部床板4を、中央部床板2と平となるまで下降回転させる。

    実開平5−51330号公報

    このような従来のベッドは、中央部床板2および台車3をベッド本体1に合体する動作は、人手により行われている。 そのために、中央部床板2をベッド本体1のフレーム6にぶつけながら、ベッド本体1に対する中央部床板2の進入位置補正や姿勢補正を行うこととなる。

    しかしながら、このような方法で中央部床板2とベッド本体1を合体させ続けると、中央部床板2、ベッド本体1は共に衝撃を受け続けて、ベッドとしての寿命が短くなる。

    そこで、本発明は、収容領域の側壁にぶつかることなく、収容領域へスムーズに進入することができる走行車およびベッドを提供することを目的とする。

    この目的を達成するために、本発明に係る走行車は、四形の領域の一方が進入口となる収容領域に収容される自走式の走行車であって、前記収容領域の4隅の位置を当該走行車の位置を基準とした相対座標で示す進入口側の第一点、および、第二点と、奥側の第三点、および、第四点とを取得する収容ポイント取得手段と、当該走行車と前記収容領域との間の距離を示す基準距離を取得する基準距離検出部と、当該走行車が前記収容領域に近づく際に、前記基準距離が第一補正距離以上の場合、前記第一点と前記第二点とに基づき当該走行車の移動を制御し、前記基準距離が前記第一補正距離未満の場合、少なくとも前記第三点、および、前記第四点に基づき当該走行車の移動を制御する移動制御部とを備えることを特徴とする。

    また、本発明に係る走行車は、四角形の領域の一方が進入口となる収容領域に収容される自走式の走行車であって、当該走行車に取り付けられ、当該走行車の位置を基準とした被検出物の複数箇所の相対座標を測定により取得する座標測定装置を有し、前記座標測定装置の測定結果に基づき前記収容領域の4隅の位置を当該走行車の位置を基準とした相対座標で示す進入口側の第一点、および、第二点と、奥側の第三点、および、第四点とを取得する収容ポイント取得手段と、前記第一点および前記第二点が前記座標測定装置の測定範囲内であれば、前記第一点および前記第二点に基づき当該走行車の前記収容領域へ近づく際の移動を制御し、第一点および第二点の少なくとも一方が前記座標測定装置の測定範囲外であれば、少なくとも第三� ��および第四点に基づき当該走行車の前記収容領域へ近づく際の移動を制御する移動制御部とを備えることを特徴とする。

    さらに、前記収容ポイント取得手段は、前記座標測定装置から取得した相対座標の中から正角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を前記第一点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を前記第二点とし、前記取得した相対座標の中から前記第一点と前記第二点の挟角内であって正角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第三点とし、前記取得した相対座標の中から前記第一点と前記第二点の挟角内であって負角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第四点とする収容ポイント検知部を備えてもよい。

    また、前記収容ポイント取得手段は、前記取得した相対座標の中から正角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を第一仮点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を第二仮点とし、前記取得した相対座標の中から正角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第三仮点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第四仮点とする収容ポイント検出部と、前記第一仮点と前第二仮点との距離、および、前第二仮点と前記第三仮点との距離、前記第三仮点と第四仮点との距離、前記第一仮点と第四仮点との距離の少なくとも一つと、予め記憶された収容領域の基準寸法とを比較し、合致した場合には前記� ��一仮点を前記第一点とし、前第二仮点を前記第二点とし、前記第三仮点を前記第三点とし、前記第四仮点を前記第四点とする収容領域識別部とを備えてもよい。

    本発明は、収容領域の側壁にぶつけることなく、収容領域へ走行車をスムーズに進入させることを可能にする。

    図1は、本発明の実施の形態1におけるベッドの斜視図である。

    図2は、本発明の実施の形態1における分離した時の固定部と走行車の斜視図である。

    図3は、走行車の機能構成および装置構成を示すブロック図である。

    図4は、本発明の実施の形態1における基台部の上面図である。

    図5は、本発明の実施の形態1における収容領域識別部のフローチャートである。

    図6は、本発明の実施の形態1における走行車と固定部の足部の上面図である。

    図7は、本発明の実施の形態1における合体準備の走行車と固定部の斜視図である。

    図8は、本発明の実施の形態1における移動制御部のフローチャートである。

    図9は、本発明の実施の形態1における基準距離Lsと変数Sとの関係を示す図である。

    図10は、本発明の実施の形態1における基台部の上面図である。

    図11は、本発明の実施の形態1における合体した基台部と固定部の足部の上面図である。

    図12は、本発明の実施の形態2における基台部の上面図である。

    図13は、本発明の実施の形態2における移動制御部のフローチャートである。

    図14は、従来のベッドの概略構成を示す斜視図である。

    以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 なお、以下の説明においては、同じ構成には同じ符号を付けて、適宜、説明を省略している。

    (実施の形態1)
    図1は本発明の実施の形態1にかかるベッドを示す斜視図である。

    図2は分離した固定部と走行車とを示す斜視図である。

    なお、理解を容易にするために、走行車12には互いに直交するx軸、y軸、z軸を有する座標系を設定している(図2参照)。 x軸とy軸から構成される平面は地面に対して平行な水平面とし、x軸は走行車12の前方を向いているものとする。 また、この座標系は基台部18の中心に設定される。

    図1および図2に示すように、本実施の形態1のベッド10は、固定部11と走行車12とを備えている。 このベッド10の固定部11は、基礎部14aと、この基礎部14aを下方で支持する足部14bと、側床部15とを備えている。

    また、このベッド10の走行車12は、固定部11と分離(または合体)することができて、かつ臥床姿勢から座位姿勢へと変形することができる車椅子として機能する。 さらに、走行車12は、座部16と右肘掛部17aと左肘掛部17bと基台部18とを備えている。 走行車12が固定部11と合体してベッド10として構成されている時には、走行車12の座部16および右肘掛部17a,左肘掛部17bは、ベッド10の床部13として機能する。 なお、固定部11は、図2に示すように、その中央部が一方の側面から凹む領域である収容領域20を備えている。 収容領域20に走行車12が収まることで、固定部11と走行車12とが合体してベッド10を構成する。

    収容領域20は、前壁54の中間部から奥側に向けて凹む領域であり、奥壁51と右側壁52と左側壁53と進入口55とにより囲まれた矩形の領域である。 ここで、奥壁51は、図4の点Cと点Dを結ぶ線を含む側面である。 また、右側壁52は、図4の点Bと点Dを結ぶ線を含む側面である。 また、左側壁53は、図4の点Aと点Cを結ぶ線を含む側面である。 また、進入口55は、図4の点Aと点Bとを結ぶ線を含む面である。

    固定部11と走行車12とが合体した図1の状態の時、床部13は、側床部15,座部16,右肘掛部17a,左肘掛部17bとで構成されている。

    また図1,図2に示すように、右肘掛部17aには、ベッド10の動作を制御できる操作パネル(リモコン)19が配置されている。 操作パネル19は、固定部11と走行車12が合体している状態(図1の状態)では、床部13(肘掛部17)の側方に配置される。 また、走行車12が車椅子として機能している状態(図2の状態)では、操作パネル19は、右肘掛部17aの上側に配置される。

    操作パネル19がこのように配置される構成とすることにより、介護者や被介護者などが、ベッド10(および走行車12)を、より容易に操作することができる。

    すなわち、このような構成とすることにより、ベッド10に寝ている被介護者などが、背上げや脚上げの楽な姿勢をとりつつ、操作パネル19を操作することで容易にベッドの固定部11から走行車12の離脱または帰還を迅速に行うことができる。 したがって、被介護者などが快適にベッド10上で寝ることに加えて、移乗を必要とせずに安全かつ快適に図2に示す形状の走行車12(車椅子)で移動することが可能である。 このような本実施の形態1の構成により、介護者の負担の少ないベッド10を実現することができる。 さらに、ベッド10の状態では、走行車12(車椅子)は固定部11と一体となっているので、ベッド10として使用する際には、走行車12(車椅子)の保管場所が不要である。

    また、走行車12(車椅子)は、走行車12を走行させる駆動を備えたモータなどからなる車体駆動部31(図3参照)を有している。 この車体駆動部31により、操作パネル19にあるジョイスティック32を操作して、固定部11から分離した走行車12は、車椅子として自立走行できる。

    さらに、走行車12は、固定部11から分離している図2の状態から、固定部11の収容領域20へ合体し、さらに、図1の状態に自動的に変形する機能を備えている。 走行車12は、自動的に固定部11の収容領域20に合体するために、座標測定装置34(図3参照)を備えている。 本実施の形態1の場合、走行車12が備える座標測定装置34は、走行車12を基準とした固定部11の各部分の相対的極座標データを、水平面内でレーザを走査することにより測定するものである。 走行車12は、座標測定装置34により測定された複数の相対極座標データに基づいて、進入位置補正および姿勢補正を行いながら、収容領域20へ自動的に進入できる。

    なお、図2では座標測定装置34を図示していないが、座標測定装置34は、左肘掛部17b側の基台部18のy軸方向側面に取り付けられている。

    次に、走行車12が行う進入位置補正および姿勢補正の方法について説明する。

    図3は、走行車12の機能構成および装置構成を示すブロック図である。

    走行車12は、基台部18と床面との間に配置される4つの車輪44によって支持されている。 車輪44は、走行車12を全方位に移動可能とする機能を備えており、たとえば、オムニホイールが用いられている。 また、走行車12は、4つの車輪44のそれぞれに駆動力を与える車体駆動部31と、車体駆動部31へ停止や移動や移動方向等の指示を伝えるマンマシンインターフェースであるジョイスティック32と、進入位置補正や姿勢補正を行う自動誘導機能を備えた移動制御部33とを有する。

    走行車12は、収容ポイント取得手段として、座標測定装置34と、収容ポイント検出部36と、収容領域識別部37とを備えている。

    座標測定装置34は、走行車12の位置を基準とした被検出物21の複数箇所の相対座標を、測定により取得する装置である。 本実施の形態1の場合、座標測定装置34は、走行車12の側面に取り付けられている。 座標測定装置34からレーザ光を投射し、被検出物21で反射した光を受光することで、投射光と入射光との位相差により座標測定装置34と被検出物21との距離を測定することができる。 また、座標測定装置34は、レーザ光を水平面内で回転走査させることができる装置であり、入射光を受光した時(レーザ光を投射した時も同様)のレーザ光の回転角度をそのときの距離の情報と共に出力できる装置である。 なお、本実施の形態1の場合、座標測定装置34は、走行車12の側面に取り付けられているため、少なくとも走行車12側にはレーザ光を投射することができない。 従って、座標測定装置34の有効測定エリアは走行車12から180度の範囲である。 実際には、走行車12に突出部があるため、有効測定エリアは180度の範囲よりも狭くなる。 なお、座標測定装置34を走行車12の角部に取り付けた場合、有効測定エリアを例えば270度の範囲まで広げることができる。

    収容ポイント検出部36は、座標測定装置34に得られた相対的極座標データ(例えば120度の最大測定範囲を1度間隔で取得したデータ)を解析することにより、収容ポイントを検出する。

    なお、収容ポイント検出部36で検出される収容ポイントとは、正角度の最短距離の第一仮点A、負角度の最短距離の第二仮点B、正角度の最長距離の第三仮点C、負角度の最長距離の第四仮点Dと、極座標データの角度が0度である中心点Hである。 これらについての詳細は、後述する。

    なお、収容ポイント検出部36で検出される収容ポイントを、正角度の最短距離の第一点P1、負角度の最短距離の第二点P2、第一点P1と第二点P2との挟角内に存在する正角度の最長距離の第三点P3、第一点P1と第二点P2との挟角内に存在する負角度の最長距離の第四点P4と、極座標データの角度が0度である中心点Hとすることも可能である。

    ここで言う正角度とは、座標測定装置34から発射されるレーザが走行車12の側面と垂直なy軸を基準としてz軸を中心に反時計回りに回転した角度であり、負角度とはy軸を基準としてz軸を中心に時計回りに回転した角度である。 なお、座標測定装置34は基台部18の側面に設置されており、座標測定装置34の中心線は基台部18のy軸方向と重なる。

    収容領域識別部37は、収容ポイント検出部36で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dから形成される四角形の四辺が、収容領域20を囲う四辺か否かの識別を行う処理部である。 詳細は後述する。

    また、走行車12は、収容ポイント検出部36で検出された収容ポイントに基づき、収容領域20内に設定される基準ポイントPsと走行車12との距離である基準距離Lsを算出する基準距離検出部35を備えている。

    また、走行車12は、収容領域識別部37において被検出物が収容領域20を囲う壁であると識別されると、点灯して操作者の指示を待つ自動誘導開始スイッチ38を有する。 この自動誘導開始スイッチ38は操作パネル19に配置されている。

    また、走行車12は、xy平面において移動する際に、前壁54などの被検出物21との接触を検出する近接センサ40を備えている。

    また、走行車12は、ベッド10を臥床姿勢から座位姿勢へと変形させたり、座位姿勢から臥床姿勢へ変形させる変形駆動部41と、固定部11と走行車12が合体している状態から分離した状態へ変形するよう指示を出す分離スイッチ43とを備える。 この分離スイッチ43は、自動誘導開始スイッチ38、ジョイスティック32と並んで操作パネル19に配置されている。

    次に、走行車12が、どのような場合において、自動誘導により固定部11との合体が可能になるかを説明する。

    図4は、走行車の基台部および被検出物を上方から示す平面図である。

    ここで、被検出物21とは、収容領域識別部37が収容領域20識別する前の座標測定装置34が測定する対象物であり、同図に示すように走行車12が収容領域20に近づいた際には、固定部11の奥壁51、右側壁52、左側壁53、前壁54が被検出物21となる。 また、回転角度θはy軸を基準にz軸を中心に回転する角度である。

    まず、固定部11と走行車12とが分離した状態から合体した状態にするために、操作者(被介護者など)は、走行車12を収容領域20に接近するようにジョイスティック32を使って操作する。 この時、走行車12の座標測定装置34(走行車12の左側方)が、収容領域20を向くようにする。 なお、座標測定装置34は、基台部18のy軸方向の左側壁53に取り付けられているので、走行車12に搭乗している操作者(被介護者など)は、左側を向いて右手でジョイスティック32を操作することが望ましい。

    そして、車体駆動部31は、ジョイスティック32の操作に従い、4つの車輪44を駆動させる。 なお、車輪44は全方位駆動可能な車輪であり、具体的にはオムニホイールを使用している。

    ここで、基台部18の左側壁53に取り付けられた座標測定装置34は、最大測定範囲(走査角度±60度(y軸方向を基準角0度とする)、有効距離4m、角度分解能1度のレーザ距離センサを利用している。検出エリアとは、このレーザを走査することにより座標測定装置34が検出できる範囲であり、座標測定装置34は検出エリア内において、座標測定装置34と被検出物21との距離を測定し、その距離を測定した際の角度と共に出力している。

    そして、走行車12と固定部11とを合体させるために、座標測定装置34で測定された極座標データから、収容ポイント検出部36で、被検出物21の第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dを検出し、収容領域識別部37で識別を行う。

    なお、ここで言う被検出物21の凹み(へこみ)とは、走行車12が収容領域20に近接した場合の収容領域20である。 なおここで、走行車12は、この被検出物21の凹みを収容領域20であると識別する前の段階では、被検出物21の凹みを収容領域20として識別していない。 そのため、識別前の説明では、収容領域20と想定される領域を被検出物21の凹みとして記載している。

    また本実施の形態1の場合、収容ポイント検出部36は、第三仮点Cと第四仮点Dとが、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する場合のみ検出するものとなっている。 この条件によれば、第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dを用いることで、被検出物21の凹みを検出することができるためである。

    収容領域識別部37は、収容ポイント検出部36で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点より形成される四角形が収容領域20か否かの識別を行う。

    なお、収容領域識別部37での識別は、座標測定装置34で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点の極座標データより算出される4辺の寸法と、事前に登録されている収容領域20の寸法とを比較して行う。 つまり、座標測定装置34で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dより形成される四角形が、走行車12が合体すべき収容領域20であるか、否かを収容領域識別部37が判断する。

    具体的には、座標測定装置34の中心線Hの左側を正角度、右側を負角度と規定して、正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )、負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する正角度の最長距離の第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する負角度の最長距離の第四仮点Dの極座標データが(L 、θ )の4点を検出して、この4点より形成される四角形の形状と予め走行車12の記録部(図示せず)に記録された収容領域20の形状とを比較して、所定の誤差範囲内で一致した場合に被検出物21の凹みを収容領域20と認識する。

    図5は収容領域識別部37のフローチャートであり、このフローチャートを用いて、収容領域20の検出について説明する。

    まず、座標測定装置34は、検出エリアをレーザで常時高速で走査しており、被検出物21の各部分における距離および角度を測定している。 そして、この測定された極座標データから、収容ポイント検出部36はレーザの一回走査ごとに第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点を検出する。

    そして、収容領域識別部37は、レーザの一回走査ごとに、収容ポイント検出部36で検出された4点より形成される四角形の4辺を下記の式(数1)より算出する。

    ここでは、上記式(数1)を用いて、四角形4辺の長さである、第一仮点A−第二仮点B間の長さL AB 、第三仮点C−第四仮点D間の長さL CD 、第二仮点B−第三仮点C間の長さL BC 、第二仮点B−第四仮点D間の長さL BDを算出する(ステップS01)。

    次に、この算出された4辺とあらかじめ登録されている収容領域20を示す基準寸法とを比較する。

    図6は固定部11から基礎部14aを取り除いた状態を示す図であり、足部14bと基台部18の上面図である。

    座標測定装置34は基台部18の左側壁53に取り付けられており、この座標測定装置34は基台部18の足部14bまでの極座標データを測定している。

    本実施の形態1では、収容領域20は長方形であるため、第一点P1−第二点P2間の長さと第三点P3−第四点P4間の長さは同じであり、この長さをLpdとする。

    ここで言う、第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4とは、収容領域20の四隅の水平面内の位置を示す走行車12を基準とする相対座標である。 被検出物21の凹みが収容領域20と判断された状態では、第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dがそれぞれ第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4となる。 ただし、以下の計算においては、収容ポイント検出部36で検出されて収容領域20と認識される前の収容ポイントを示す場合は、第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dを使い、収容領域20を認識した後は、第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4を利用する場合がある。

    また、本実施の形態1では、第一点P1−第三点P3間の長さと第二点P2−第四点P4間の長さは同じであり、この長さをLpwとする。 そして、LpdとLpwとは、予め算出された上で収容領域識別部37へ事前に登録されており、収容領域識別部37は、L AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwが下記の関係式(数2)をすべて満たすか否かを判断する。

    0.95≦L AB /Lpw≦1.05
    0.95≦L CD /Lpw≦1.05 ・・・(数2)
    0.95≦L AC /Lpd≦1.05
    0.95≦L BD /Lpd≦1.05

    AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwがこの関係式(数2)を全て満たしている場合、検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点より形成される四角形が収容領域20であると収容区間識別部37が識別する(ステップS02)。 そして、走行車12を収容領域20へ自動誘導することが可能と判断して、自動誘導可能信号を発信し、操作パネル19にある自動誘導開始スイッチ38が点灯する(ステップS03)。

    なお、ここで、L AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwがこの関係式(数2)を全て満たすということは、算出された4辺と収容領域20の基準寸法を比較した結果、5%程度の誤差範囲であることを意味する。 この場合、検出された4点より形成される四角形が収容領域20であると判断するが、この判断の条件は、状況によって適宜変更することも可能である。

    一方、L AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwが上記の関係式(数2)の少なくとも一つを満たさなければ、走行車12の自動誘導の処理を終了する。

    なお、収容領域識別部37は、座標測定装置34がレーザが1回走査(一回り)するたびに、このように収容領域20か否かの判断を行い、自動誘導が可能か否かの状態の判断を行う。

    そして、自動誘導が可能であると判断された場合、自動誘導開始スイッチ38が点灯する。 この自動誘導開始スイッチ38の点灯により、操作者(被介護者など)は走行車12が自動的に固定部11と合体できることを知り、走行車12の合体が必要であれば自動誘導開始スイッチ38を押す。 すると、変形駆動部41が作動して、図7に示すように座部16の下方部が基礎部14aより上に持ち上がる。 そして、座部16の下方部が基礎部14aにぶつからない状態になったら、移動制御部33が車体駆動部31へ動作指令を発信し、走行車12は、y軸方向へ進入位置補正および姿勢補正を行いながら、固定部11と合体する。 この時、走行車12に搭乗している操作者(被介護者など)は走行車12と共に移動する。

    次に、走行車12が自動的に固定部11の収容領域20へ進入する方法について説明する。 走行車12が収容領域20へスムーズに進入するために、走行車12と収容領域20との位置関係によって、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更する。

    そのため、移動制御部33は、基準距離検出部35で取得された基準距離Lsを取得する。 ちなみに、基準距離Lsとは、図6に示すように収容領域20の奥側辺(第三点P3と第四点P4を結ぶ辺)から座標測定装置34までの垂線を引いた時の垂線の長さである。 また、この垂線と奥側辺との交点が収容領域20の基準ポイントPsである。

    そして、基準距離Lsの距離によって、移動制御部33は、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更し、収容領域20へスムーズな進入を可能にする。

    進入位置補正および姿勢補正の制御則の変更について、図8の移動制御部33のフローチャートを用いて説明する。

    まず、移動制御部33は、基準距離検出部35で取得された基準距離Lsを取得する(ステップS11)。 ちなみに、基準距離検出部35は、第一仮点A(第一点P1)、第二仮点B(第二点P2)の極座標データおよび中心点Hの距離LHを用いて基準距離Lsを算出する。 ただし、基準距離検出部35での基準距離Lsの取得はこれに限られるものではなく、第三仮点C(第三点P3)、第四仮点D(第四点P4)の極座標データおよび中心点の距離LH(図4参照)を用いて算出してもよいし、また、姿勢補正が行われることで中心線(中心点Hと座標測定装置34、および基台部18の中心を通る直線)が収容領域20の奥側辺とほぼ垂直になるため中心線距離LHを基準距離Lsとしてもよい。 また、第三仮点C(第三点P3)と第四仮点D(第四点P4)の間にある最短距離を基準距離Lsとするなど、演算方法を任意に選択できる。

    すなわち、基準距離Lsは、収容領域20における固定部11と走行車12との距離関係を示すものであればよい。 また、基準ポイントPsは、座標測定装置34から奥側辺に垂線を引き、この垂線と奥側辺との交点と定義したが、基準ポイントPsは収容領域20の中心や重心など基準となる点であれば、他の部分であってもよい(ステップS11)。

    次に、取得された基準距離Lsが第一補正距離N1以上であるか否かを判別する(ステップS12)。 第一補正距離N1の詳細は後述する。

    基準距離Lsが第一補正距離N1以上である場合(走行車12と収容領域20との距離が遠い場合)には、収容ポイント検出部36で検出された正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )と負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS13)。

    なお、すでに被検出物21の凹みは収容領域20として認識されているので、進入口側屈曲点の第一点P1は第一仮点Aであり、収容領域20進入口側屈曲点の第二点P2は第二仮点Bである。

    走行車12を収容領域20へ進入させるために収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を基準に走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。 基準距離Lsが第一補正距離N1以上である場合に、第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を用いて進入位置補正、姿勢補正を行う理由は、第一点P1、第二点P2の方が、第三点P3、第四点P4よりも走行車12との距離が短く、距離/角度データの検出精度が良いためである。

    本実施の形態1の場合、第一補正距離N1は、基準距離Lsが第一補正距離N1以下となった場合に、第一点P1と第二点P2とが座標測定装置34の適正測定範囲から外れることになる距離に設定している。

    ここで、適正測定範囲とは、座標測定装置34により第一点P1と第二点P2を正確に測定することができる範囲である。 例えば、座標測定装置34により第一点P1と第二点P2を測定することができるぎりぎりの範囲を最大測定範囲とした場合、適正測定範囲は、最大測定範囲の30パーセント狭い範囲である。 本実施の形態の場合、最大測定範囲が120度であるので、適正測定範囲は84度(±42度)となる。

    なお、進入位置補正とは、座標測定装置34の位置を、収容領域20の第一点P1と第二点P2との2点を結ぶ線分の垂直2等分線上、あるいは、第三点P3と第四点P4との2点を結ぶ線分の垂直2等分線上に近づくように、基台部18(走行車12)の位置を補正することである。 また、姿勢補正とは、図6に示す基台部18の側面18aと収容領域20の第一点P1と第二点P2との2点とを結ぶ線分、あるいは、第三点P3と第四点P4との2点を結ぶ線分が、平行になるように、基台部18(走行車12)の姿勢を補正することである。 これら2つの補正により、収容領域20に対する基台部18(走行車12)の位置および姿勢の補正を行い、走行車12の固定部11との合体が可能になる。

    進入位置補正および姿勢補正は、下記式(数3)にしたがって行われる。

    ν は進入位置補正を行うために基台部18に作用させるx軸方向の力、F ν は進入位置補正を行うために基台部18に作用させるy軸方向の力、F ν θは姿勢補正を行うために基台部18に作用させるモーメントを示す。

    AB は第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する進入位置補正ゲイン、K CD は第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する進入位置補正ゲイン、K AB θは第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する姿勢補正ゲイン、K CD θは第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する姿勢補正ゲインである。

    Sは、基準距離Lsに応じて変わる変数である(図9に、基準距離Lsと変数Sとの関係を示す)。 ここでは、基準距離Ls≧第一補正距離N1なので、S=1である。

    そして、走行車12と第一点P1の距離である距離L と走行車12と第二点P2の距離である距離L が等しくなるように進入位置補正が行われ、また、図10に示す距離L cosθ と距離L cosθ とが、等しくなるように、基台部18の姿勢補正が行われる(ステップS14)。

    その後、走行車12は、収容領域20に向かって移動する。 進入位置補正および姿勢補正は、座標測定装置34が検出エリアの全体を一度走査するたびに行われる(ステップS15)。

    一方、ステップS12で、基準距離Lsが第一補正距離N1以上でなかった場合は、基準距離Lsが第二補正距離N2以上であるか否かを判断する(ステップS16)。

    基準距離Lsが第二補正距離N2以上である場合には、収容ポイント検出部36で検出された正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )と負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する正角度の最長距離の第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )と第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する負角度の最長距離の第四仮点Dの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS17)。

    なお、被検出物21の凹みは収容領域20であるので、第一点P1は第一仮点Aであり、収容領域20の第二点P2は第二仮点B、第三点P3は第三仮点C、第四点P4は第四仮点Dである。

    走行車12を収容領域20へ進入させるために、収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)、収容領域20の第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)および基準距離Lsを用いて、基台部18の進入位置補正および姿勢補正を行う。 この時、基準距離Lsに基づいて参照する点を、第一点P1、第二点P2から第三点P3、第四点P4に徐々に切り替えていく。

    このように、基準距離Lsが第二補正距離N2以上、第一補正距離N1未満である場合に、第一点P1、第二点P2および、第三点P3、第四点P4の4点を切替ながら用いる理由は、基準距離Lsが第一補正距離N1より短くなると、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の適正測定範囲から外れ、正確な測定が困難となるからである。 ただし、いきなり、第一点P1、第二点P2から第三点P3、第四点P4に切り替えると、第一点P1、第二点P2までの距離と第三点P3、第四点P4までの距離の検出精度の違い(第一点P1、第二点P2の方が、第三点P3、第四点P4よりも距離が短く、距離/角度データの検出精度が良い)により、基台部18の進入位置補正および姿勢補正の大きさが不連続になり、動作が不安定になる可能性があるため、変数Sを用いて、徐々に補正を行うポイントを切り替えていく。

    第二補正距離N2とは、基準距離Lsが第二補正距離N2以下の距離となれば、第一点P1、第二点P2に基づいて侵入位置補正および姿勢補正を行わなくなる距離であり、本実施の形態の場合は、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の最大測定範囲外になる距離である。

    進入位置補正および姿勢補正は、上記の式(数3)にしたがい行われる。

    AB は第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する進入位置補正ゲイン、K CD は第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する進入位置補正ゲイン、K AB θは第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する姿勢補正ゲイン、K CD θは第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する姿勢補正ゲインである。

    Sは、図9に示すように基準距離Lsが第一補正距離N1以下、第二補正距離N2以上の間にある時、基準距離Lsに比例する数値であり、基準距離Lsが大きくなるとSも大きくなり、Lsが小さくなるとSも小さくなる。

    そして、距離L と距離L とが等しくなるように、また、距離L と距離L とが等しくなるように、進入位置補正が行われ、また、図10に示す距離L cosθ と距離L cosθ とが等しくなるように、また、距離L cosθ と距離L cosθ とが等しくなるように姿勢補正が行われる(ステップS18)。 その後、走行車12は、収容領域20に向かって移動する。

    一方、ステップS16で、基準距離Lsが第二補正距離N2以上でなかった場合は、基準距離Lsが第三補正距離N3以上であるか、否かを判断する(ステップS19)。

    基準距離Lsが第三補正距離N3以上であると、収容ポイント検出部36で検出された第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )と第四仮点Dの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS20)。

    なお、被検出物21の凹みは収容領域20であるので、第一点P1は第一仮点Aであり、第二点P2は第二仮点B、第三点P3は第三仮点C、第四点P4は第四仮点Dである。

    進入位置補正および姿勢補正は、上記の式(数3)にしたがい行われる。

    CD は第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する進入位置補正ゲイン、K CD θは第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する姿勢補正ゲインである(図9に、基準距離Lsと変数Sとの関係を示す。)。 ここではS=0である。

    そして、距離L と距離L とが等しくなるように、進入位置補正が行われ、また、図10に示す距離L cosθ と距離L cosθ とが等しくなるように、姿勢補正が行われる(ステップS21)。

    基準距離Lsが第二補正距離N2未満である場合に、第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う理由は、確実に測定できる第三点P3、第四点P4のみで進入位置補正と姿勢補正を行うためである。 これは、基準距離Lsが第二補正距離N2より短くなると、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の最大測定範囲から外れるため、検出できる第三点P3、第四点P4を用いて進入位置補正および姿勢補正を行うためである。

    一方、ステップS19で基準距離Lsが第三補正距離N3未満の場合は、移動制御部33で行う進入位置補正と姿勢補正を行わずに、走行車12を収容領域20方向へ移動させる。

    第三補正距離N3とは、基準距離Lsが第三補正距離N3以下の距離となれば、第三点P3、第四点P4に基づいて侵入位置補正および姿勢補正を行わなくなる距離であり、本実施の形態の場合は、第三点P3、第四点P4が座標測定装置34の最大測定範囲から外れる距離である。

    このように、基台部18の位置補正と姿勢補正とを行わずに直進する理由は、第三点P3、第四点P4が、座標測定装置34の最大測定範囲外にあるためと、走行車12が収容領域20にある程度進入しており、すでに姿勢制御により走行車12の姿勢が収容領域20に収容されるべき姿勢にほぼなっているためである(ステップS15)。

    そして、基準距離Lsと第一補正距離N1、第二補正距離N2、第三補正距離N3とを比較しつつ、収容領域20の方向へ走行車12は移動する。 そして、近接センサ40から発信される信号を検出したか否かを検出する(ステップS22)。

    そして、図11に示すように走行車12の近接センサ40が収容領域20の奥壁51に当接すると、移動制御部33は、位置決め信号を受信して、車体駆動部31に走行車12の動作を停止させる(ステップS23)。

    ここで、近接センサ40としては、当接により走行車12と固定部11との近接を検出するマイクロスイッチを例示できるが、これに限定される訳ではない。 例えば、超音波や光を用いて非接触で物体の近接を検出するセンサなどでも良い。 座標測定装置34の距離情報によって、近接を検出し、座標測定装置34を近接センサ40として機能させても良い。

    そして、移動制御部33は、変形駆動部41に、変形信号を発信し基礎部18より上に持ちがっていた座部16の下方部を下げて、基礎部18に重ねる。 そして、ベッド10に床部13を形成する(ステップS24)。

    一方、ステップS22で位置決め信号を検出しなければ、ステップS11に戻り、再度、基準距離LSを取得する。

    この様に走行車12は、自動誘導で固定部11の収容領域20に合体してベッドに変形する。 この時、走行車12は、進入位置補正および姿勢補正を行うための収容領域20の検出ポイントを細かく切り替えながら、スムーズに進入し、固定部11と走行車12とを合体させることができる。

    最後に、近接センサ40が収容領域20を形成する固定部11に接触して停止するが、近接センサ40の先端が固定部11に触れる程度であり、接触によって固定部11や走行車12が受けるダメージは非常に少ない。 また、近接センサ40が収容領域20に接触する直前に減速を行うことにより、固定部11、走行車12へダメージをさらに軽減することが可能である。 また、ベッド10が合体した状態で、操作者(被介護者など)が分離スイッチ43を押すと、固定部11と走行車12は分離した状態へ変形することも可能である。 ベッド10は、合体のみならず分離も行うことができる。

    なお、本実施の形態1では、位置補正および姿勢補正するための目印となる収容領域20の収容ポイントを取得する手段として、レーザを走査して距離情報と角度情報を取得する座標測定装置34を用い、検出される極座標データから正角度の最短点、負角度の最短点、正角度の最長点、負角度の最長点を収容ポイントとして求めている。 しかし、本発明はこれに限定される訳ではない。 例えば、収容領域20の第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4に対応する位置に反射材などの目印部材を設けておき、目印部材の近傍を走行車12に取り付けたカメラにより撮像する。 そして、画像解析などにより、走行車12に対する目印部材の相対座標を取得するものでも良い。 具体的には、目印部材に赤外線LED等で赤外光等を照射し、その反射光を赤外線カメラ等で撮影し、最も強く光っている点を第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4として、画像解析によりその相対座標を特定してもよい。 この場合、マーカからの反射光は収容領域20の四隅であることが判明しているため、凹みが収容領域20であるか否かの認識は不要となり、進入位置補正、姿勢補正のみが実施される。 また、収容領域20とは、長方形でなくとも台形や、平行四辺形、菱形などであっても基準寸法を事前に記憶させておくことにより本願発明を適用することができる。 また、収容ポイントを示すための座標は極座標に限らず、直交座標など任意の座標を用いることができる。

    (実施の形態2)
    本実施の形態2は、実施の形態1と同様のベッド10であり、走行車12は固定部11の収容領域20へ誘導されて合体する。 収容領域識別部37によって、収容ポイント検出部36で検出された4点より形成される四角形の4辺が収容領域20であるか否かの識別が行われる方法は、実施の形態1と同じである。

    しかしながら、走行車12を誘導して固定部11の収容領域20へ進入する方法が異なるので、以下にその詳細を説明する 図12は、走行車12の基台部18と被検出物21の上面図である。

    最大測定範囲φzは、座標測定装置34測定することができる最大の測定範囲であり、同図に示す最大測定範囲φzの扇型をした破線は検出エリアを示す。 また、適正測定範囲φtは、最大測定範囲φz内に存在し、確実に被検出物の屈曲点を測定することができる範囲である(本実施の形態の場合、適正測定範囲φtは、最大測定範囲φzより30%狭い領域とする。)。

    なお、この適正測定範囲φtは、移動制御部33などが走行車12の移動速度を車体駆動部31から取得し、走行車12の移動速度が速い場合は大きく設定し、移動速度が遅い場合は小さく設定してもかまわない。

    また、図12に示すように、座標測定装置34の中心線は、最大測定範囲φz、適正測定範囲φtの中心線でもあり、中心線の左側を正角度、右側を負角度とする。

    走行車12が収容領域20へスムーズな進入を行うために、走行車12と収容領域20との位置関係によって、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更する必要がある。

    そして、本実施の形態2では、適正測定範囲φtを用いて、走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。 基準距離Lsを用いて、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更する方法に比べると、座標測定装置34で測定される角度のみで制御則を変更できるので、基準距離Lsを算出する必要がなくなる。

    適正測定範囲φtを用いた制御則の変更については、図13の移動制御部33のフローチャートを用いて説明する。

    まず、収容ポイント検出部36で検出された正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )と負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )、正角度の最長距離の第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )と負角度の最長距離の第四仮点Dの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS31)。

    そして、第一仮点Aと第二仮点Bの両方が、適正測定範囲φt内であるか否かを判別する(ステップS32)。

    ここで、第一仮点Aと第二仮点Bの両方が適正測定範囲φt内であると(|θ |≦φt/2、|θ |≦φt/2の両方の関係を満たすと)、走行車12を収容領域20へ進入させるために、収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を基準に走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。

    第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う理由は、座標測定装置34が第三点P3、第四点P4と離れており、座標測定装置34に近い進入口の側屈曲第一点P1、P2のみで進入位置補正と姿勢補正を行った方が、誘導の精度が高いためである(ステップS33)。

    そして、収容領域20へ向かって移動する(ステップS34)。

    一方、ステップS32で、第一仮点Aと第二仮点Bの少なくとも一方が適正測定範囲φt内でなかった場合は、第一仮点Aと第二仮点Bの片方が適正測定範囲φt内にあり、他方が適正測定範囲φt外(|θ |≦φt/2、|θ |>φt/2、または、|θ |>φt/2、|θ |≦φt/2、である場合)であるか否かを判断する(ステップS35)。

    第一仮点Aと第二仮点Bの片方が適正測定範囲φt内にあり、他方が適正測定範囲φt外であると、走行車12を収容領域20へ進入させるために収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)、第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)を基準に走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。

    走行車12を収容領域20へ進入させるために、収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)、収容領域20の第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第二仮点B)を用いて進入位置補正、および、姿勢補正を行う。

    なお、進入位置補正および姿勢補正には、上記の式(数3)と同様の式を利用する。 実施の形態1では、Sは基準距離Lsと比例していたが、本実施の形態2では、Sは|θ |、|θ |の小さい方の角度と比例する関係である(ステップS36)。

    一方、ステップS32で、第一仮点Aと第二仮点Bの両方が適正測定範囲φt外にある場合は、正角度の最長距離の第三仮点Cと負角度の最長距離の第四仮点Dの両方がφt内であるか否かを判断する(ステップS37)。

    第三仮点Cと第四仮点Dの両方がφt内にあれば、走行車12を収容領域20へ進入させるために収容領域20の第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第二仮点B)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う。

    ちなみに、第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う理由は、前側屈曲第一点P1、P2が座標測定装置34の検出エリア外にあるため、確実に測定できる第三点P3、第四点P4のみで進入位置補正と姿勢補正を行う(ステップS38)。

    一方、ステップS37で第三仮点Cと第四仮点Dの少なくとも一方がφt外になった場合は、移動制御部33で行う進入位置補正と姿勢補正を行わずに、走行車12を収容領域20方向へ移動させる。

    このように位置補正と姿勢補正とを行わずに直進する理由は、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の検出エリア外にあるためと、走行車12が収容領域20にある程度進入しており、すでに収容領域20と走行車12の姿勢がほぼ同じであるためである。

    そして、近接センサ40から発信される位置決め信号を検出したか否かを判断する(ステップS39)。

    ここで、位置決め信号40を検出するまで、ステップS39の移動動作を行う。 そして、図11に示すように走行車12の近接センサ40が収容領域20の奥面に押されると、位置決め信号を受信して、移動動作が停止される(ステップS40)。

    そして、移動制御部33は、変形駆動部41に、変形信号を発信し基礎部18より上に持ちがっていた座部16の下方部を下げて、基台部18に重ねる。 そして、ベッド10に床部13を設ける(ステップS41)。

    一方、ステップS39で位置きめ信号を検出しなければS11に戻り、再度基準距離LSを取得する。

    この様に走行車12は、自動誘導で固定部11の収容領域20に合体してベッド10に変形する。 この時、走行車12は、進入位置補正および姿勢補正を行うための収容領域20の検出ポイントを細かく切り替えながら、スムーズに進入し、固定部11と走行車12とをスムーズに合体させることができる。

    本発明にかかる走行車は、側壁にぶつけることなく自動誘導により収容領域へ移動することができるので、ベッド等の合体装置に有用である。

    10 ベッド 11 固定部 12 走行車 13 床部 14a 基礎部 14b 足部 15 側床部 16 座部 17a 右肘掛部 17b 左肘掛部 18 基台部 19 操作パネル 20 収容領域 21 被検出物 31 車体駆動部 32 ジョイスティック 33 移動制御部 34 座標測定装置 35 基準距離検出部 36 収容ポイント検出部 37 収容領域識別部 38 自動誘導開始スイッチ 40 近接センサ 41 変形駆動部 43 分離スイッチ 44 車輪

    本発明は、固定部の収容領域へ自動的に移動する走行車、および、走行車が自動的に固定部に合体するベッドに関する。

    病院や介護施設においては、患者や被介護者などは、病室などのベッドに横たわっている状態から別の場所に1日に何度も移動する。 この時に、ベッドから例えば車椅子に患者や被介護者などを移乗させることは、通常、看護師や介護者などの人手により行われている。 そして、この患者や被介護者などを移乗させることは、看護師や介護者などに多大な肉体的な負担を強いている。

    このような移乗作業の負担を軽減するために、ベッドの床部の一部を分離して、車椅子として利用可能なベッドが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

    図14は、特許文献1にかかるベッドの概略構成を示す斜視図である。

    特許文献1に記載のベッドは、ベッドの床部である床板がベッド本体1の幅方向に3つに分割した構成で、その中央の中央部床板2を台車3と共にベッド本体1から分離して、移動用の車椅子として利用できるベッドである。 この中央部床板2を台車3と共に分離して取り出す場合は、ベッド本体1に設けられた回転機構5により、中央部床板2を挟む片側の側部床板4がベッド本体1上方に移動する。

    同様に、中央部床板2を台車3と共にベッド本体1に合体させてベッド状態に戻す場合は、台車3をベッド本体1内へ走行させ、中央部床板2を所定の場所に設置する。 そして、ベッド本体1上方に移動している側部床板4を、中央部床板2と水平となるまで下降回転させる。

    実開平5−51330号公報

    このような従来のベッドは、中央部床板2および台車3をベッド本体1に合体する動作は、人手により行われている。 そのために、中央部床板2をベッド本体1のフレーム6にぶつけながら、ベッド本体1に対する中央部床板2の進入位置補正や姿勢補正を行うこととなる。

    しかしながら、このような方法で中央部床板2とベッド本体1を合体させ続けると、中央部床板2、ベッド本体1は共に衝撃を受け続けて、ベッドとしての寿命が短くなる。

    そこで、本発明は、収容領域の側壁にぶつかることなく、収容領域へスムーズに進入することができる走行車およびベッドを提供することを目的とする。

    この目的を達成するために、本発明に係る走行車は、四角形の領域の一方が進入口となる収容領域に収容される自走式の走行車であって、前記収容領域の4隅の位置を当該走行車の位置を基準とした相対座標で示す進入口側の第一点、および、第二点と、奥側の第三点、および、第四点とを取得する収容ポイント取得手段と、当該走行車と前記収容領域との間の距離を示す基準距離を取得する基準距離検出部と、当該走行車が前記収容領域に近づく際に、前記基準距離が第一補正距離以上の場合、前記第一点と前記第二点とに基づき当該走行車の移動を制御し、前記基準距離が前記第一補正距離未満の場合、少なくとも前記第三点、および、前記第四点に基づき当該走行車の移動を制御する移動制御部とを備えることを特徴とする。

    また、本発明に係る走行車は、四角形の領域の一方が進入口となる収容領域に収容される自走式の走行車であって、当該走行車に取り付けられ、当該走行車の位置を基準とした被検出物の複数箇所の相対座標を測定により取得する座標測定装置を有し、前記座標測定装置の測定結果に基づき前記収容領域の4隅の位置を当該走行車の位置を基準とした相対座標で示す進入口側の第一点、および、第二点と、奥側の第三点、および、第四点とを取得する収容ポイント取得手段と、前記第一点および前記第二点が前記座標測定装置の測定範囲内であれば、前記第一点および前記第二点に基づき当該走行車の前記収容領域へ近づく際の移動を制御し、第一点および第二点の少なくとも一方が前記座標測定装置の測定範囲外であれば、少なくとも第三� ��および第四点に基づき当該走行車の前記収容領域へ近づく際の移動を制御する移動制御部とを備えることを特徴とする。

    さらに、前記収容ポイント取得手段は、前記座標測定装置から取得した相対座標の中から正角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を前記第一点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を前記第二点とし、前記取得した相対座標の中から前記第一点と前記第二点の挟角内であって正角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第三点とし、前記取得した相対座標の中から前記第一点と前記第二点の挟角内であって負角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第四点とする収容ポイント検知部を備えてもよい。

    また、前記収容ポイント取得手段は、前記取得した相対座標の中から正角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を第一仮点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲において最短距離となる角度およびその距離を第二仮点とし、前記取得した相対座標の中から正角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第三仮点とし、前記取得した相対座標の中から負角度の範囲内において最長距離となる角度およびその距離を第四仮点とする収容ポイント検出部と、前記第一仮点と前第二仮点との距離、および、前第二仮点と前記第三仮点との距離、前記第三仮点と第四仮点との距離、前記第一仮点と第四仮点との距離の少なくとも一つと、予め記憶された収容領域の基準寸法とを比較し、合致した場合には前記� ��一仮点を前記第一点とし、前第二仮点を前記第二点とし、前記第三仮点を前記第三点とし、前記第四仮点を前記第四点とする収容領域識別部とを備えてもよい。

    本発明は、収容領域の側壁にぶつけることなく、収容領域へ走行車をスムーズに進入させることを可能にする。

    図1は、本発明の実施の形態1におけるベッドの斜視図である。

    図2は、本発明の実施の形態1における分離した時の固定部と走行車の斜視図である。

    図3は、走行車の機能構成および装置構成を示すブロック図である。

    図4は、本発明の実施の形態1における基台部の上面図である。

    図5は、本発明の実施の形態1における収容領域識別部のフローチャートである。

    図6は、本発明の実施の形態1における走行車と固定部の足部の上面図である。

    図7は、本発明の実施の形態1における合体準備の走行車と固定部の斜視図である。

    図8は、本発明の実施の形態1における移動制御部のフローチャートである。

    図9は、本発明の実施の形態1における基準距離Lsと変数Sとの関係を示す図である。

    図10は、本発明の実施の形態1における基台部の上面図である。

    図11は、本発明の実施の形態1における合体した基台部と固定部の足部の上面図である。

    図12は、本発明の実施の形態2における基台部の上面図である。

    図13は、本発明の実施の形態2における移動制御部のフローチャートである。

    図14は、従来のベッドの概略構成を示す斜視図である。

    以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 なお、以下の説明においては、同じ構成には同じ符号を付けて、適宜、説明を省略している。

    (実施の形態1)
    図1は本発明の実施の形態1にかかるベッドを示す斜視図である。

    図2は分離した固定部と走行車とを示す斜視図である。

    なお、理解を容易にするために、走行車12には互いに直交するx軸、y軸、z軸を有する座標系を設定している(図2参照)。 x軸とy軸から構成される平面は地面に対して平行な水平面とし、x軸は走行車12の前方を向いているものとする。 また、この座標系は基台部18の中心に設定される。

    図1および図2に示すように、本実施の形態1のベッド10は、固定部11と走行車12とを備えている。 このベッド10の固定部11は、基礎部14aと、この基礎部14aを下方で支持する足部14bと、側床部15とを備えている。

    また、このベッド10の走行車12は、固定部11と分離(または合体)することができて、かつ臥床姿勢から座位姿勢へと変形することができる車椅子として機能する。 さらに、走行車12は、座部16と右肘掛部17aと左肘掛部17bと基台部18とを備えている。 走行車12が固定部11と合体してベッド10として構成されている時には、走行車12の座部16および右肘掛部17a,左肘掛部17bは、ベッド10の床部13として機能する。 なお、固定部11は、図2に示すように、その中央部が一方の側面から凹む領域である収容領域20を備えている。 収容領域20に走行車12が収まることで、固定部11と走行車12とが合体してベッド10を構成する。

    収容領域20は、前壁54の中間部から奥側に向けて凹む領域であり、奥壁51と右側壁52と左側壁53と進入口55とにより囲まれた矩形の領域である。 ここで、奥壁51は、図4の点Cと点Dを結ぶ線を含む側面である。 また、右側壁52は、図4の点Bと点Dを結ぶ線を含む側面である。 また、左側壁53は、図4の点Aと点Cを結ぶ線を含む側面である。 また、進入口55は、図4の点Aと点Bとを結ぶ線を含む面である。

    固定部11と走行車12とが合体した図1の状態の時、床部13は、側床部15,座部16,右肘掛部17a,左肘掛部17bとで構成されている。

    また図1,図2に示すように、右肘掛部17aには、ベッド10の動作を制御できる操作パネル(リモコン)19が配置されている。 操作パネル19は、固定部11と走行車12が合体している状態(図1の状態)では、床部13(肘掛部17)の側方に配置される。 また、走行車12が車椅子として機能している状態(図2の状態)では、操作パネル19は、右肘掛部17aの上側に配置される。

    操作パネル19がこのように配置される構成とすることにより、介護者や被介護者などが、ベッド10(および走行車12)を、より容易に操作することができる。

    すなわち、このような構成とすることにより、ベッド10に寝ている被介護者などが、背上げや脚上げの楽な姿勢をとりつつ、操作パネル19を操作することで容易にベッドの固定部11から走行車12の離脱または帰還を迅速に行うことができる。 したがって、被介護者などが快適にベッド10上で寝ることに加えて、移乗を必要とせずに安全かつ快適に図2に示す形状の走行車12(車椅子)で移動することが可能である。 このような本実施の形態1の構成により、介護者の負担の少ないベッド10を実現することができる。 さらに、ベッド10の状態では、走行車12(車椅子)は固定部11と一体となっているので、ベッド10として使用する際には、走行車12(車椅子)の保管場所が不要である。

    また、走行車12(車椅子)は、走行車12を走行させる駆動力を備えたモータなどからなる車体駆動部31(図3参照)を有している。 この車体駆動部31により、操作パネル19にあるジョイスティック32を操作して、固定部11から分離した走行車12は、車椅子として自立走行できる。

    さらに、走行車12は、固定部11から分離している図2の状態から、固定部11の収容領域20へ合体し、さらに、図1の状態に自動的に変形する機能を備えている。 走行車12は、自動的に固定部11の収容領域20に合体するために、座標測定装置34(図3参照)を備えている。 本実施の形態1の場合、走行車12が備える座標測定装置34は、走行車12を基準とした固定部11の各部分の相対的極座標データを、水平面内でレーザを走査することにより測定するものである。 走行車12は、座標測定装置34により測定された複数の相対極座標データに基づいて、進入位置補正および姿勢補正を行いながら、収容領域20へ自動的に進入できる。

    なお、図2では座標測定装置34を図示していないが、座標測定装置34は、左肘掛部17b側の基台部18のy軸方向側面に取り付けられている。

    次に、走行車12が行う進入位置補正および姿勢補正の方法について説明する。

    図3は、走行車12の機能構成および装置構成を示すブロック図である。

    走行車12は、基台部18と床面との間に配置される4つの車輪44によって支持されている。 車輪44は、走行車12を全方位に移動可能とする機能を備えており、たとえば、オムニホイールが用いられている。 また、走行車12は、4つの車輪44のそれぞれに駆動力を与える車体駆動部31と、車体駆動部31へ停止や移動や移動方向等の指示を伝えるマンマシンインターフェースであるジョイスティック32と、進入位置補正や姿勢補正を行う自動誘導機能を備えた移動制御部33とを有する。

    走行車12は、収容ポイント取得手段として、座標測定装置34と、収容ポイント検出部36と、収容領域識別部37とを備えている。

    座標測定装置34は、走行車12の位置を基準とした被検出物21の複数箇所の相対座標を、測定により取得する装置である。 本実施の形態1の場合、座標測定装置34は、走行車12の側面に取り付けられている。 座標測定装置34からレーザ光を投射し、被検出物21で反射した光を受光することで、投射光と入射光との位相差により座標測定装置34と被検出物21との距離を測定することができる。 また、座標測定装置34は、レーザ光を水平面内で回転走査させることができる装置であり、入射光を受光した時(レーザ光を投射した時も同様)のレーザ光の回転角度をそのときの距離の情報と共に出力できる装置である。 なお、本実施の形態1の場合、座標測定装置34は、走行車12の側面に取り付けられているため、少なくとも走行車12側にはレーザ光を投射することができない。 従って、座標測定装置34の有効測定エリアは走行車12から180度の範囲である。 実際には、走行車12に突出部があるため、有効測定エリアは180度の範囲よりも狭くなる。 なお、座標測定装置34を走行車12の角部に取り付けた場合、有効測定エリアを例えば270度の範囲まで広げることができる。

    収容ポイント検出部36は、座標測定装置34に得られた相対的極座標データ(例えば120度の最大測定範囲を1度間隔で取得したデータ)を解析することにより、収容ポイントを検出する。

    なお、収容ポイント検出部36で検出される収容ポイントとは、正角度の最短距離の第一仮点A、負角度の最短距離の第二仮点B、正角度の最長距離の第三仮点C、負角度の最長距離の第四仮点Dと、極座標データの角度が0度である中心点Hである。 これらについての詳細は、後述する。

    なお、収容ポイント検出部36で検出される収容ポイントを、正角度の最短距離の第一点P1、負角度の最短距離の第二点P2、第一点P1と第二点P2との挟角内に存在する正角度の最長距離の第三点P3、第一点P1と第二点P2との挟角内に存在する負角度の最長距離の第四点P4と、極座標データの角度が0度である中心点Hとすることも可能である。

    ここで言う正角度とは、座標測定装置34から発射されるレーザが走行車12の側面と垂直なy軸を基準としてz軸を中心に反時計回りに回転した角度であり、負角度とはy軸を基準としてz軸を中心に時計回りに回転した角度である。 なお、座標測定装置34は基台部18の側面に設置されており、座標測定装置34の中心線は基台部18のy軸方向と重なる。

    収容領域識別部37は、収容ポイント検出部36で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dから形成される四角形の四辺が、収容領域20を囲う四辺か否かの識別を行う処理部である。 詳細は後述する。

    また、走行車12は、収容ポイント検出部36で検出された収容ポイントに基づき、収容領域20内に設定される基準ポイントPsと走行車12との距離である基準距離Lsを算出する基準距離検出部35を備えている。

    また、走行車12は、収容領域識別部37において被検出物が収容領域20を囲う壁であると識別されると、点灯して操作者の指示を待つ自動誘導開始スイッチ38を有する。 この自動誘導開始スイッチ38は操作パネル19に配置されている。

    また、走行車12は、xy平面において移動する際に、前壁54などの被検出物21との接触を検出する近接センサ40を備えている。

    また、走行車12は、ベッド10を臥床姿勢から座位姿勢へと変形させたり、座位姿勢から臥床姿勢へ変形させる変形駆動部41と、固定部11と走行車12が合体している状態から分離した状態へ変形するよう指示を出す分離スイッチ43とを備える。 この分離スイッチ43は、自動誘導開始スイッチ38、ジョイスティック32と並んで操作パネル19に配置されている。

    次に、走行車12が、どのような場合において、自動誘導により固定部11との合体が可能になるかを説明する。

    図4は、走行車の基台部および被検出物を上方から示す平面図である。

    ここで、被検出物21とは、収容領域識別部37が収容領域20識別する前の座標測定装置34が測定する対象物であり、同図に示すように走行車12が収容領域20に近づいた際には、固定部11の奥壁51、右側壁52、左側壁53、前壁54が被検出物21となる。 また、回転角度θはy軸を基準にz軸を中心に回転する角度である。

    まず、固定部11と走行車12とが分離した状態から合体した状態にするために、操作者(被介護者など)は、走行車12を収容領域20に接近するようにジョイスティック32を使って操作する。 この時、走行車12の座標測定装置34(走行車12の左側方)が、収容領域20を向くようにする。 なお、座標測定装置34は、基台部18のy軸方向の左側壁53に取り付けられているので、走行車12に搭乗している操作者(被介護者など)は、左側を向いて右手でジョイスティック32を操作することが望ましい。

    そして、車体駆動部31は、ジョイスティック32の操作に従い、4つの車輪44を駆動させる。 なお、車輪44は全方位駆動可能な車輪であり、具体的にはオムニホイールを使用している。

    ここで、基台部18の左側壁53に取り付けられた座標測定装置34は、最大測定範囲(走査角度±60度(y軸方向を基準角0度とする)、有効距離4m、角度分解能1度のレーザ距離センサを利用している。検出エリアとは、このレーザを走査することにより座標測定装置34が検出できる範囲であり、座標測定装置34は検出エリア内において、座標測定装置34と被検出物21との距離を測定し、その距離を測定した際の角度と共に出力している。

    そして、走行車12と固定部11とを合体させるために、座標測定装置34で測定された極座標データから、収容ポイント検出部36で、被検出物21の第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dを検出し、収容領域識別部37で識別を行う。

    なお、ここで言う被検出物21の凹み(へこみ)とは、走行車12が収容領域20に近接した場合の収容領域20である。 なおここで、走行車12は、この被検出物21の凹みを収容領域20であると識別する前の段階では、被検出物21の凹みを収容領域20として識別していない。 そのため、識別前の説明では、収容領域20と想定される領域を被検出物21の凹みとして記載している。

    また本実施の形態1の場合、収容ポイント検出部36は、第三仮点Cと第四仮点Dとが、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する場合のみ検出するものとなっている。 この条件によれば、第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dを用いることで、被検出物21の凹みを検出することができるためである。

    収容領域識別部37は、収容ポイント検出部36で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点より形成される四角形が収容領域20か否かの識別を行う。

    なお、収容領域識別部37での識別は、座標測定装置34で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点の極座標データより算出される4辺の寸法と、事前に登録されている収容領域20の寸法とを比較して行う。 つまり、座標測定装置34で検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dより形成される四角形が、走行車12が合体すべき収容領域20であるか、否かを収容領域識別部37が判断する。

    具体的には、座標測定装置34の中心線Hの左側を正角度、右側を負角度と規定して、正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )、負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する正角度の最長距離の第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する負角度の最長距離の第四仮点Dの極座標データが(L 、θ )の4点を検出して、この4点より形成される四角形の形状と予め走行車12の記録部(図示せず)に記録された収容領域20の形状とを比較して、所定の誤差範囲内で一致した場合に被検出物21の凹みを収容領域20と認識する。

    図5は収容領域識別部37のフローチャートであり、このフローチャートを用いて、収容領域20の検出について説明する。

    まず、座標測定装置34は、検出エリアをレーザで常時高速で走査しており、被検出物21の各部分における距離および角度を測定している。 そして、この測定された極座標データから、収容ポイント検出部36はレーザの一回走査ごとに第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点を検出する。

    そして、収容領域識別部37は、レーザの一回走査ごとに、収容ポイント検出部36で検出された4点より形成される四角形の4辺を下記の式(数1)より算出する。

    ここでは、上記式(数1)を用いて、四角形4辺の長さである、第一仮点A−第二仮点B間の長さL AB 、第三仮点C−第四仮点D間の長さL CD 、第二仮点B−第三仮点C間の長さL BC 、第二仮点B−第四仮点D間の長さL BDを算出する(ステップS01)。

    次に、この算出された4辺とあらかじめ登録されている収容領域20を示す基準寸法とを比較する。

    図6は固定部11から基礎部14aを取り除いた状態を示す図であり、足部14bと基台部18の上面図である。

    座標測定装置34は基台部18の左側壁53に取り付けられており、この座標測定装置34は基台部18の足部14bまでの極座標データを測定している。

    本実施の形態1では、収容領域20は長方形であるため、第一点P1−第二点P2間の長さと第三点P3−第四点P4間の長さは同じであり、この長さをLpdとする。

    ここで言う、第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4とは、収容領域20の四隅の水平面内の位置を示す走行車12を基準とする相対座標である。 被検出物21の凹みが収容領域20と判断された状態では、第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dがそれぞれ第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4となる。 ただし、以下の計算においては、収容ポイント検出部36で検出されて収容領域20と認識される前の収容ポイントを示す場合は、第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dを使い、収容領域20を認識した後は、第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4を利用する場合がある。

    また、本実施の形態1では、第一点P1−第三点P3間の長さと第二点P2−第四点P4間の長さは同じであり、この長さをLpwとする。 そして、LpdとLpwとは、予め算出された上で収容領域識別部37へ事前に登録されており、収容領域識別部37は、L AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwが下記の関係式(数2)をすべて満たすか否かを判断する。

    0.95≦L AB /Lpw≦1.05
    0.95≦L CD /Lpw≦1.05 ・・・(数2)
    0.95≦L AC /Lpd≦1.05
    0.95≦L BD /Lpd≦1.05

    AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwがこの関係式(数2)を全て満たしている場合、検出された第一仮点A、第二仮点B、第三仮点C、第四仮点Dの4点より形成される四角形が収容領域20であると収容区間識別部37が識別する(ステップS02)。 そして、走行車12を収容領域20へ自動誘導することが可能と判断して、自動誘導可能信号を発信し、操作パネル19にある自動誘導開始スイッチ38が点灯する(ステップS03)。

    なお、ここで、L AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwがこの関係式(数2)を全て満たすということは、算出された4辺と収容領域20の基準寸法を比較した結果、5%程度の誤差範囲であることを意味する。 この場合、検出された4点より形成される四角形が収容領域20であると判断するが、この判断の条件は、状況によって適宜変更することも可能である。

    一方、L AB 、L CD 、L AC 、L BD 、Lpd、Lpwが上記の関係式(数2)の少なくとも一つを満たさなければ、走行車12の自動誘導の処理を終了する。

    なお、収容領域識別部37は、座標測定装置34がレーザが1回走査(一回り)するたびに、このように収容領域20か否かの判断を行い、自動誘導が可能か否かの状態の判断を行う。

    そして、自動誘導が可能であると判断された場合、自動誘導開始スイッチ38が点灯する。 この自動誘導開始スイッチ38の点灯により、操作者(被介護者など)は走行車12が自動的に固定部11と合体できることを知り、走行車12の合体が必要であれば自動誘導開始スイッチ38を押す。 すると、変形駆動部41が作動して、図7に示すように座部16の下方部が基礎部14aより上に持ち上がる。 そして、座部16の下方部が基礎部14aにぶつからない状態になったら、移動制御部33が車体駆動部31へ動作指令を発信し、走行車12は、y軸方向へ進入位置補正および姿勢補正を行いながら、固定部11と合体する。 この時、走行車12に搭乗している操作者(被介護者など)は走行車12と共に移動する。

    次に、走行車12が自動的に固定部11の収容領域20へ進入する方法について説明する。 走行車12が収容領域20へスムーズに進入するために、走行車12と収容領域20との位置関係によって、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更する。

    そのため、移動制御部33は、基準距離検出部35で取得された基準距離Lsを取得する。 ちなみに、基準距離Lsとは、図6に示すように収容領域20の奥側辺(第三点P3と第四点P4を結ぶ辺)から座標測定装置34までの垂線を引いた時の垂線の長さである。 また、この垂線と奥側辺との交点が収容領域20の基準ポイントPsである。

    そして、基準距離Lsの距離によって、移動制御部33は、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更し、収容領域20へスムーズな進入を可能にする。

    進入位置補正および姿勢補正の制御則の変更について、図8の移動制御部33のフローチャートを用いて説明する。

    まず、移動制御部33は、基準距離検出部35で取得された基準距離Lsを取得する(ステップS11)。 ちなみに、基準距離検出部35は、第一仮点A(第一点P1)、第二仮点B(第二点P2)の極座標データおよび中心点Hの距離LHを用いて基準距離Lsを算出する。 ただし、基準距離検出部35での基準距離Lsの取得はこれに限られるものではなく、第三仮点C(第三点P3)、第四仮点D(第四点P4)の極座標データおよび中心点の距離LH(図4参照)を用いて算出してもよいし、また、姿勢補正が行われることで中心線(中心点Hと座標測定装置34、および基台部18の中心を通る直線)が収容領域20の奥側辺とほぼ垂直になるため中心線距離LHを基準距離Lsとしてもよい。 また、第三仮点C(第三点P3)と第四仮点D(第四点P4)の間にある最短距離を基準距離Lsとするなど、演算方法を任意に選択できる。

    すなわち、基準距離Lsは、収容領域20における固定部11と走行車12との距離関係を示すものであればよい。 また、基準ポイントPsは、座標測定装置34から奥側辺に垂線を引き、この垂線と奥側辺との交点と定義したが、基準ポイントPsは収容領域20の中心や重心など基準となる点であれば、他の部分であってもよい(ステップS11)。

    次に、取得された基準距離Lsが第一補正距離N1以上であるか否かを判別する(ステップS12)。 第一補正距離N1の詳細は後述する。

    基準距離Lsが第一補正距離N1以上である場合(走行車12と収容領域20との距離が遠い場合)には、収容ポイント検出部36で検出された正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )と負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS13)。

    なお、すでに被検出物21の凹みは収容領域20として認識されているので、進入口側屈曲点の第一点P1は第一仮点Aであり、収容領域20進入口側屈曲点の第二点P2は第二仮点Bである。

    走行車12を収容領域20へ進入させるために収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を基準に走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。 基準距離Lsが第一補正距離N1以上である場合に、第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を用いて進入位置補正、姿勢補正を行う理由は、第一点P1、第二点P2の方が、第三点P3、第四点P4よりも走行車12との距離が短く、距離/角度データの検出精度が良いためである。

    本実施の形態1の場合、第一補正距離N1は、基準距離Lsが第一補正距離N1以下となった場合に、第一点P1と第二点P2とが座標測定装置34の適正測定範囲から外れることになる距離に設定している。

    ここで、適正測定範囲とは、座標測定装置34により第一点P1と第二点P2を正確に測定することができる範囲である。 例えば、座標測定装置34により第一点P1と第二点P2を測定することができるぎりぎりの範囲を最大測定範囲とした場合、適正測定範囲は、最大測定範囲の30パーセント狭い範囲である。 本実施の形態の場合、最大測定範囲が120度であるので、適正測定範囲は84度(±42度)となる。

    なお、進入位置補正とは、座標測定装置34の位置を、収容領域20の第一点P1と第二点P2との2点を結ぶ線分の垂直2等分線上、あるいは、第三点P3と第四点P4との2点を結ぶ線分の垂直2等分線上に近づくように、基台部18(走行車12)の位置を補正することである。 また、姿勢補正とは、図6に示す基台部18の側面18aと収容領域20の第一点P1と第二点P2との2点とを結ぶ線分、あるいは、第三点P3と第四点P4との2点を結ぶ線分が、平行になるように、基台部18(走行車12)の姿勢を補正することである。 これら2つの補正により、収容領域20に対する基台部18(走行車12)の位置および姿勢の補正を行い、走行車12の固定部11との合体が可能になる。

    進入位置補正および姿勢補正は、下記式(数3)にしたがって行われる。

    ν は進入位置補正を行うために基台部18に作用させるx軸方向の力、F ν は進入位置補正を行うために基台部18に作用させるy軸方向の力、F ν θは姿勢補正を行うために基台部18に作用させるモーメントを示す。

    AB は第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する進入位置補正ゲイン、K CD は第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する進入位置補正ゲイン、K AB θは第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する姿勢補正ゲイン、K CD θは第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する姿勢補正ゲインである。

    Sは、基準距離Lsに応じて変わる変数である(図9に、基準距離Lsと変数Sとの関係を示す)。 ここでは、基準距離Ls≧第一補正距離N1なので、S=1である。

    そして、走行車12と第一点P1の距離である距離L と走行車12と第二点P2の距離である距離L が等しくなるように進入位置補正が行われ、また、図10に示す距離L cosθ と距離L cosθ とが、等しくなるように、基台部18の姿勢補正が行われる(ステップS14)。

    その後、走行車12は、収容領域20に向かって移動する。 進入位置補正および姿勢補正は、座標測定装置34が検出エリアの全体を一度走査するたびに行われる(ステップS15)。

    一方、ステップS12で、基準距離Lsが第一補正距離N1以上でなかった場合は、基準距離Lsが第二補正距離N2以上であるか否かを判断する(ステップS16)。

    基準距離Lsが第二補正距離N2以上である場合には、収容ポイント検出部36で検出された正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )と負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )、第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する正角度の最長距離の第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )と第一仮点Aと第二仮点Bとの挟角内に存在する負角度の最長距離の第四仮点Dの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS17)。

    なお、被検出物21の凹みは収容領域20であるので、第一点P1は第一仮点Aであり、収容領域20の第二点P2は第二仮点B、第三点P3は第三仮点C、第四点P4は第四仮点Dである。

    走行車12を収容領域20へ進入させるために、収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)、収容領域20の第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)および基準距離Lsを用いて、基台部18の進入位置補正および姿勢補正を行う。 この時、基準距離Lsに基づいて参照する点を、第一点P1、第二点P2から第三点P3、第四点P4に徐々に切り替えていく。

    このように、基準距離Lsが第二補正距離N2以上、第一補正距離N1未満である場合に、第一点P1、第二点P2および、第三点P3、第四点P4の4点を切替ながら用いる理由は、基準距離Lsが第一補正距離N1より短くなると、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の適正測定範囲から外れ、正確な測定が困難となるからである。 ただし、いきなり、第一点P1、第二点P2から第三点P3、第四点P4に切り替えると、第一点P1、第二点P2までの距離と第三点P3、第四点P4までの距離の検出精度の違い(第一点P1、第二点P2の方が、第三点P3、第四点P4よりも距離が短く、距離/角度データの検出精度が良い)により、基台部18の進入位置補正および姿勢補正の大きさが不連続になり、動作が不安定になる可能性があるため、変数Sを用いて、徐々に補正を行うポイントを切り替えていく。

    第二補正距離N2とは、基準距離Lsが第二補正距離N2以下の距離となれば、第一点P1、第二点P2に基づいて侵入位置補正および姿勢補正を行わなくなる距離であり、本実施の形態の場合は、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の最大測定範囲外になる距離である。

    進入位置補正および姿勢補正は、上記の式(数3)にしたがい行われる。

    AB は第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する進入位置補正ゲイン、K CD は第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する進入位置補正ゲイン、K AB θは第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)に関する姿勢補正ゲイン、K CD θは第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する姿勢補正ゲインである。

    Sは、図9に示すように基準距離Lsが第一補正距離N1以下、第二補正距離N2以上の間にある時、基準距離Lsに比例する数値であり、基準距離Lsが大きくなるとSも大きくなり、Lsが小さくなるとSも小さくなる。

    そして、距離L と距離L とが等しくなるように、また、距離L と距離L とが等しくなるように、進入位置補正が行われ、また、図10に示す距離L cosθ と距離L cosθ とが等しくなるように、また、距離L cosθ と距離L cosθ とが等しくなるように姿勢補正が行われる(ステップS18)。 その後、走行車12は、収容領域20に向かって移動する。

    一方、ステップS16で、基準距離Lsが第二補正距離N2以上でなかった場合は、基準距離Lsが第三補正距離N3以上であるか、否かを判断する(ステップS19)。

    基準距離Lsが第三補正距離N3以上であると、収容ポイント検出部36で検出された第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )と第四仮点Dの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS20)。

    なお、被検出物21の凹みは収容領域20であるので、第一点P1は第一仮点Aであり、第二点P2は第二仮点B、第三点P3は第三仮点C、第四点P4は第四仮点Dである。

    進入位置補正および姿勢補正は、上記の式(数3)にしたがい行われる。

    CD は第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する進入位置補正ゲイン、K CD θは第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)に関する姿勢補正ゲインである(図9に、基準距離Lsと変数Sとの関係を示す。)。 ここではS=0である。

    そして、距離L と距離L とが等しくなるように、進入位置補正が行われ、また、図10に示す距離L cosθ と距離L cosθ とが等しくなるように、姿勢補正が行われる(ステップS21)。

    基準距離Lsが第二補正距離N2未満である場合に、第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う理由は、確実に測定できる第三点P3、第四点P4のみで進入位置補正と姿勢補正を行うためである。 これは、基準距離Lsが第二補正距離N2より短くなると、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の最大測定範囲から外れるため、検出できる第三点P3、第四点P4を用いて進入位置補正および姿勢補正を行うためである。

    一方、ステップS19で基準距離Lsが第三補正距離N3未満の場合は、移動制御部33で行う進入位置補正と姿勢補正を行わずに、走行車12を収容領域20方向へ移動させる。

    第三補正距離N3とは、基準距離Lsが第三補正距離N3以下の距離となれば、第三点P3、第四点P4に基づいて侵入位置補正および姿勢補正を行わなくなる距離であり、本実施の形態の場合は、第三点P3、第四点P4が座標測定装置34の最大測定範囲から外れる距離である。

    このように、基台部18の位置補正と姿勢補正とを行わずに直進する理由は、第三点P3、第四点P4が、座標測定装置34の最大測定範囲外にあるためと、走行車12が収容領域20にある程度進入しており、すでに姿勢制御により走行車12の姿勢が収容領域20に収容されるべき姿勢にほぼなっているためである(ステップS15)。

    そして、基準距離Lsと第一補正距離N1、第二補正距離N2、第三補正距離N3とを比較しつつ、収容領域20の方向へ走行車12は移動する。 そして、近接センサ40から発信される信号を検出したか否かを検出する(ステップS22)。

    そして、図11に示すように走行車12の近接センサ40が収容領域20の奥壁51に当接すると、移動制御部33は、位置決め信号を受信して、車体駆動部31に走行車12の動作を停止させる(ステップS23)。

    ここで、近接センサ40としては、当接により走行車12と固定部11との近接を検出するマイクロスイッチを例示できるが、これに限定される訳ではない。 例えば、超音波や光を用いて非接触で物体の近接を検出するセンサなどでも良い。 座標測定装置34の距離情報によって、近接を検出し、座標測定装置34を近接センサ40として機能させても良い。

    そして、移動制御部33は、変形駆動部41に、変形信号を発信し基礎部18より上に持ちがっていた座部16の下方部を下げて、基礎部18に重ねる。 そして、ベッド10に床部13を形成する(ステップS24)。

    一方、ステップS22で位置決め信号を検出しなければ、ステップS11に戻り、再度、基準距離LSを取得する。

    この様に走行車12は、自動誘導で固定部11の収容領域20に合体してベッドに変形する。 この時、走行車12は、進入位置補正および姿勢補正を行うための収容領域20の検出ポイントを細かく切り替えながら、スムーズに進入し、固定部11と走行車12とを合体させることができる。

    最後に、近接センサ40が収容領域20を形成する固定部11に接触して停止するが、近接センサ40の先端が固定部11に触れる程度であり、接触によって固定部11や走行車12が受けるダメージは非常に少ない。 また、近接センサ40が収容領域20に接触する直前に減速を行うことにより、固定部11、走行車12へダメージをさらに軽減することが可能である。 また、ベッド10が合体した状態で、操作者(被介護者など)が分離スイッチ43を押すと、固定部11と走行車12は分離した状態へ変形することも可能である。 ベッド10は、合体のみならず分離も行うことができる。

    なお、本実施の形態1では、位置補正および姿勢補正するための目印となる収容領域20の収容ポイントを取得する手段として、レーザを走査して距離情報と角度情報を取得する座標測定装置34を用い、検出される極座標データから正角度の最短点、負角度の最短点、正角度の最長点、負角度の最長点を収容ポイントとして求めている。 しかし、本発明はこれに限定される訳ではない。 例えば、収容領域20の第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4に対応する位置に反射材などの目印部材を設けておき、目印部材の近傍を走行車12に取り付けたカメラにより撮像する。 そして、画像解析などにより、走行車12に対する目印部材の相対座標を取得するものでも良い。 具体的には、目印部材に赤外線LED等で赤外光等を照射し、その反射光を赤外線カメラ等で撮影し、最も強く光っている点を第一点P1、第二点P2、第三点P3、第四点P4として、画像解析によりその相対座標を特定してもよい。 この場合、マーカからの反射光は収容領域20の四隅であることが判明しているため、凹みが収容領域20であるか否かの認識は不要となり、進入位置補正、姿勢補正のみが実施される。 また、収容領域20とは、長方形でなくとも台形や、平行四辺形、菱形などであっても基準寸法を事前に記憶させておくことにより本願発明を適用することができる。 また、収容ポイントを示すための座標は極座標に限らず、直交座標など任意の座標を用いることができる。

    (実施の形態2)
    本実施の形態2は、実施の形態1と同様のベッド10であり、走行車12は固定部11の収容領域20へ誘導されて合体する。 収容領域識別部37によって、収容ポイント検出部36で検出された4点より形成される四角形の4辺が収容領域20であるか否かの識別が行われる方法は、実施の形態1と同じである。

    しかしながら、走行車12を誘導して固定部11の収容領域20へ進入する方法が異なるので、以下にその詳細を説明する。
    図12は、走行車12の基台部18と被検出物21の上面図である。

    最大測定範囲φzは、座標測定装置34測定することができる最大の測定範囲であり、同図に示す最大測定範囲φzの扇型をした破線は検出エリアを示す。 また、適正測定範囲φtは、最大測定範囲φz内に存在し、確実に被検出物の屈曲点を測定することができる範囲である(本実施の形態の場合、適正測定範囲φtは、最大測定範囲φzより30%狭い領域とする。)。

    なお、この適正測定範囲φtは、移動制御部33などが走行車12の移動速度を車体駆動部31から取得し、走行車12の移動速度が速い場合は大きく設定し、移動速度が遅い場合は小さく設定してもかまわない。

    また、図12に示すように、座標測定装置34の中心線は、最大測定範囲φz、適正測定範囲φtの中心線でもあり、中心線の左側を正角度、右側を負角度とする。

    走行車12が収容領域20へスムーズな進入を行うために、走行車12と収容領域20との位置関係によって、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更する必要がある。

    そして、本実施の形態2では、適正測定範囲φtを用いて、走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。 基準距離Lsを用いて、走行車12の進入位置補正および姿勢補正の制御則を変更する方法に比べると、座標測定装置34で測定される角度のみで制御則を変更できるので、基準距離Lsを算出する必要がなくなる。

    適正測定範囲φtを用いた制御則の変更については、図13の移動制御部33のフローチャートを用いて説明する。

    まず、収容ポイント検出部36で検出された正角度の最短距離の第一仮点Aの極座標データ(L 、θ )と負角度の最短距離の第二仮点Bの極座標データ(L 、θ )、正角度の最長距離の第三仮点Cの極座標データ(L 、θ )と負角度の最長距離の第四仮点Dの極座標データ(L 、θ )を取得する(ステップS31)。

    そして、第一仮点Aと第二仮点Bの両方が、適正測定範囲φt内であるか否かを判別する(ステップS32)。

    ここで、第一仮点Aと第二仮点Bの両方が適正測定範囲φt内であると(|θ |≦φt/2、|θ |≦φt/2の両方の関係を満たすと)、走行車12を収容領域20へ進入させるために、収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を基準に走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。

    第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う理由は、座標測定装置34が第三点P3、第四点P4と離れており、座標測定装置34に近い進入口の側屈曲第一点P1、P2のみで進入位置補正と姿勢補正を行った方が、誘導の精度が高いためである(ステップS33)。

    そして、収容領域20へ向かって移動する(ステップS34)。

    一方、ステップS32で、第一仮点Aと第二仮点Bの少なくとも一方が適正測定範囲φt内でなかった場合は、第一仮点Aと第二仮点Bの片方が適正測定範囲φt内にあり、他方が適正測定範囲φt外(|θ |≦φt/2、|θ |>φt/2、または、|θ |>φt/2、|θ |≦φt/2、である場合)であるか否かを判断する(ステップS35)。

    第一仮点Aと第二仮点Bの片方が適正測定範囲φt内にあり、他方が適正測定範囲φt外であると、走行車12を収容領域20へ進入させるために収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)、第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)を基準に走行車12の進入位置補正および姿勢補正を行う。

    走行車12を収容領域20へ進入させるために、収容領域20の第一点P1、第二点P2(第一仮点A、第二仮点B)、収容領域20の第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第二仮点B)を用いて進入位置補正、および、姿勢補正を行う。

    なお、進入位置補正および姿勢補正には、上記の式(数3)と同様の式を利用する。 実施の形態1では、Sは基準距離Lsと比例していたが、本実施の形態2では、Sは|θ |、|θ |の小さい方の角度と比例する関係である(ステップS36)。

    一方、ステップS32で、第一仮点Aと第二仮点Bの両方が適正測定範囲φt外にある場合は、正角度の最長距離の第三仮点Cと負角度の最長距離の第四仮点Dの両方がφt内であるか否かを判断する(ステップS37)。

    第三仮点Cと第四仮点Dの両方がφt内にあれば、走行車12を収容領域20へ進入させるために収容領域20の第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第二仮点B)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う。

    ちなみに、第三点P3、第四点P4(第三仮点C、第四仮点D)を用いて進入位置補正および姿勢補正を行う理由は、前側屈曲第一点P1、P2が座標測定装置34の検出エリア外にあるため、確実に測定できる第三点P3、第四点P4のみで進入位置補正と姿勢補正を行う(ステップS38)。

    一方、ステップS37で第三仮点Cと第四仮点Dの少なくとも一方がφt外になった場合は、移動制御部33で行う進入位置補正と姿勢補正を行わずに、走行車12を収容領域20方向へ移動させる。

    このように位置補正と姿勢補正とを行わずに直進する理由は、第一点P1、第二点P2が座標測定装置34の検出エリア外にあるためと、走行車12が収容領域20にある程度進入しており、すでに収容領域20と走行車12の姿勢がほぼ同じであるためである。

    そして、近接センサ40から発信される位置決め信号を検出したか否かを判断する(ステップS39)。

    ここで、位置決め信号40を検出するまで、ステップS39の移動動作を行う。 そして、図11に示すように走行車12の近接センサ40が収容領域20の奥面に押されると、位置決め信号を受信して、移動動作が停止される(ステップS40)。

    そして、移動制御部33は、変形駆動部41に、変形信号を発信し基礎部18より上に持ちがっていた座部16の下方部を下げて、基台部18に重ねる。 そして、ベッド10に床部13を設ける(ステップS41)。

    一方、ステップS39で位置きめ信号を検出しなければS11に戻り、再度基準距離LSを取得する。

    この様に走行車12は、自動誘導で固定部11の収容領域20に合体してベッド10に変形する。 この時、走行車12は、進入位置補正および姿勢補正を行うための収容領域20の検出ポイントを細かく切り替えながら、スムーズに進入し、固定部11と走行車12とをスムーズに合体させることができる。

    本発明にかかる走行車は、側壁にぶつけることなく自動誘導により収容領域へ移動することができるので、ベッド等の合体装置に有用である。

    10 ベッド 11 固定部 12 走行車 13 床部 14a 基礎部 14b 足部 15 側床部 16 座部 17a 右肘掛部 17b 左肘掛部 18 基台部 19 操作パネル 20 収容領域 21 被検出物 31 車体駆動部 32 ジョイスティック 33 移動制御部 34 座標測定装置 35 基準距離検出部 36 収容ポイント検出部 37 収容領域識別部 38 自動誘導開始スイッチ 40 近接センサ 41 変形駆動部 43 分離スイッチ 44 車輪

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