電動車両、および、電動車両の制御方法

本願発明は、操作者の操作に基づいて、全方向へ自走する全方向移動型の電動車両、及び電動車両の制御方法に関する。

病院または介護施設等で利用される車椅子として、オムニホイール等を用いて全方向へ自走する移動機構を備えた電動車椅子が提案されている。この電動車椅子は、本体の向きを変えずに全方向へ移動できる(つまり、車椅子に座った搭乗者が正面を向いたまま前後左右に移動できる)ため、ベッドへの横付け動作や、病室の狭いスペースを移動する動作に有用である。

図20は、全方向に移動することのできる従来の電動車椅子の斜視図である。

同図に示すように、全方向に移動することのできる電動車椅子1は、本体の下面に4個の車輪2(オムニホイール)と、これらの複数の車輪2を独立して回転させる4個のアクチュエータ(図示せず)と、ジョイスティック3と、検知部(図示せず)を有する。ジョイスティック3は、車椅子の搭乗者が前後左右及び回転方向の操縦を行なうための操作検出部として機能する。電動車椅子1は、検知部により検知されたジョイスティック3の操作に基づいて、目標速度を算出する。そして、電動車椅子1は、算出された目標速度に基づき車輪2を駆動する各アクチュエータへの指令値を計算し、アクチュエータを制御する制御部に指令値を出力する。電動車椅子1は、この指令値に基づいて、並進移動や回転移動を行う。

例えば、ジョイスティック3が前方に傾けられると、電動車椅子1は前方へ並進移動する。ジョイスティック3が左方に傾けられると、電動車椅子1は向きを変えずに左へ並進移動する。ジョイスティック3が右斜め前方に傾けられると、電動車椅子1は向きを変えずに右斜め前方へ並進移動する。ジョイスティック3が左に捻られると、電動車椅子1はその場で左回転して向きを変える。ジョイスティック3が右に捻られると共に右斜め前方に傾けられると、電動車椅子1は右斜め前方へ並進移動すると共に右回転して向きを変える。

このような電動車椅子1は、ジョイスティック3の操作により、全方向に移動することができるので、狭いスペースの施設等で利用するのに有用である(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1の電動車椅子は、自転動作の回転中心を変更するための入力器を有する。特許文献1の電動車椅子は、この入力器の設定値と操作ハンドルの指令値を用いて車輪を駆動させて移動する。特許文献1の電動車椅子は、搭乗者の頭部又は好む位置を自転動作の回転中心として入力器により設定可能にし、機械的な変更を必要とせずに回転中心を変更できるものである。

特開2000−42046号公報

しかしながら、従来の電動車椅子は、回転時に電動車椅子の搭乗者に違和感を与えないために、電動車椅子の回転中心を、搭乗者の頭部が存在すると想定される位置に変更している。そのため、従来の電動車椅子では、自転してその場での方向転換をする場合は、搭乗者の頭部を中心として電動車椅子が回転することで違和感が無くなるが、例えば曲がり角を曲がる場合は、曲がる軌跡が複雑になって曲がり角を曲がり難くなるという課題がある。曲がり角としては、例えば、通路のコーナー又は交差点がある。

本願発明は、このような課題を解決するための全方向移動型の電動車両及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明にかかる電動車両は、全方向移動型の電動車両であって、搭乗者が座る椅子部を有する本体と、前記搭乗者により入力される操作方向及び操作量を検出する第1検出部と、前記本体に設定された前後方向に前記本体を移動させる直進目標速度、および、回転中心を中心として前記本体を回転させる回転目標速度を含む走行制御情報を、前記操作方向及び前記操作量に基づいて生成する第1処理部と、前記走行制御情報に従って前記本体の移動機構を駆動させる制御部とを備え、前記第1処理部は、前記直進目標速度に基づいて、前記回転目標速度の前記回転中心の位置を前記本体に設定された基準位置から前記前後方向に変更することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる電動車両の制御方法は、搭乗者が座る椅子部を有する本体と、前記搭乗者により入力される操作方向および操作量を検出する第1検出部とを備える全方向移動型の電動車両の制御方法であって、前記本体に設定された前後方向に前記本体を移動させる直進目標速度、および、回転中心を中心として前記本体を回転させる回転目標速度を含む走行制御情報を、前記操作方向及び前記操作量に基づいて生成した後、前記走行制御情報に従って前記本体を駆動させる移動機構を制御するに際し、前記回転中心の位置が、前記直進目標速度に基づいて、前記本体に設定された基準位置から前後方向に変更されることを特徴とする。

なお、前記電動車両の制御方法が含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本願発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本願発明の実施に該当する。

本願発明により、例えば曲がり角を容易に曲がることが可能な全方向移動型の電動車両及びその制御方法を提供することができる。

図1は、本実施の形態1にかかる電動車椅子の平面図である。

図2は、本実施の形態1にかかる電動車椅子の斜視図である。

図3は、本実施の形態1にかかる電動車椅子の機能部を機構部と共に示すブロック図である。

図4Aは、第1モードの電動車椅子の動作を示す平面図である。

図4Bは、第2モードの電動車椅子の動作を示す平面図である。

図5は、左に傾けられたジョイスティックと回転目標速度の関係を示す図である。

図6は、斜め左に傾けられたジョイスティックと直進目標速度及び回転目標速度の関係を示す図である。

図7は、電動車椅子の回転中心を第1位置に移動させた状態の平面図である。

図8は、回転中心を第1位置に移動させた状態で曲がり角を曲がる電動車椅子の移動を説明する図である。

図9は、直進目標速度とこれに対応する回転中心の基準位置からの距離を示すグラフである。

図10は、電動車椅子の回転中心を第2位置に移動させた状態の平面図である。

図11は、回転中心を第2位置に移動させた状態で曲がり角を曲がる電動車椅子の移動を説明する図である。

図12は、回転目標速度とこれに対応する回転中心の基準位置からの距離を示すグラフである。

図13は、電動車椅子の制御手順のフローチャートである。

図14は、本実施の形態2にかかる電動車椅子の平面図である。

図15は、本実施の形態2にかかる電動車椅子の制御手順の追加部分を示すフローチャートの一部である。

図16は、本実施の形態3にかかる電動車椅子の平面図である。

図17は、本実施の形態3にかかる電動車椅子の制御手順の追加部分を示すフローチャートの一部である。

図18は、直進目標速度とこれに対応する回転中心の基準位置からの距離を示すグラフである。

図19は、回転目標速度とこれに対応する回転中心の基準位置からの距離を示すグラフである。

図20は、従来の電動車椅子の斜視図である。

以下、本願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、同じ構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解し易くするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。また、以下の実施の形態は、本願発明の一例を示したものに過ぎない。従って、本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本願発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本願発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

なお、請求の範囲およびこの明細書において、前方とは、電動車椅子に座った搭乗者が正面を向いた状態における前側の方向であり、後方とは、前方と反対側の方向である。また、右方とは、前方と直交する方向の右側(搭乗者にとっての右)であり、左方とは、前方と直交する方向の左側(搭乗者にとっての左)である。

(実施の形態1) 図1は、本実施の形態1にかかる全方向移動型の電動車椅子の平面図である。図2は、本実施の形態1にかかる全方向移動型の電動車椅子の斜視図である。

本実施の形態1では、全方向移動型の電動車両の一例として、全方向移動型の電動車椅子について説明する。なお、全方向移動型の電動車両としては、車椅子の他に、人が搭乗可能な全方向移動型のロボット、または、全方向移動型の自動車などがある。

図1および図2では、理解を容易にするために、電動車椅子11の本体12と共に動く車両座標系Σrを、仮想的かつ電動車椅子11の本体12に対して固定的に設定する。車両座標系Σrは、互いに直交する三つのx_r軸、y_r軸、z_r軸を有する座標系である。ここで、x_r軸とy_r軸から構成されるxy平面は、地面に対して平行な水平面であり、x_r軸は、電動車椅子11の前方を向いた軸である。なお、電動車椅子11の前方とは、電動車椅子11に座った搭乗者が真っ直ぐ正面を向いた方向である。また、車両座標系Σrの原点は、後述の椅子部23の第1ボトム23a内にあって、椅子部23に座った搭乗者の頭のxy平面のほぼ中心に対応する位置に、設定する。また、当該原点を、基準位置として設定する。

なお、車両座標系Σrは、説明のために仮想的に設定しているものである。そのため、車両座標系Σrは、直交座標ばかりでなく、極座標など任意の座標系を用いても良い。また、原点の位置は、任意の位置である。

図1および図2に示すように、電動車椅子11は、複数の車輪21及び複数のアクチュエータ22から構成される移動機構と、移動機構が設けられる本体12と、第1検出部13と、第1処理部14と、アクチュエータ22を制御する制御部15と、第1処理部14の操作モードを切り替えるモード切替部16とを備える。第1検出部13は、ジョイスティック13aの操作を検出する操作検出部である。第1処理部14は、電動車椅子11の走行を制御する走行制御情報生成部である。本体12の基礎構造体は、電動車椅子11の車体部である。さらに、電動車椅子11は、アクチュエータ22や制御部15等に電気エネルギーを供給するバッテリー部17と、椅子部23とを備える。

本体12は、その底面に、それぞれ回転軸の方向が十字状に設置された4つのアクチュエータ22を有する。それぞれのアクチュエータ22の回転軸には車輪21が取り付けられており、これら車輪21及びアクチュエータ22で移動機構を構成している。電動車椅子11は、この移動機構により、全方向移動型の電動車椅子として機能する。電動車椅子11は、それぞれのアクチュエータ22が独立してそれぞれの車輪21を駆動させる(回転させる)ことで、本体12を全方向へ並進移動させることができる。全方向とは、電動車椅子11の前後方向、左右方向、斜め方向である。車輪21としては、全方向に移動可能なオムニホイールが例示できる。

車体部の上部に設けられた椅子部23は、搭乗者が座るための部位である。本実施の形態の場合、椅子部23は、椅子部23に座った搭乗者が正面を向いた場合の前後方向がx_r軸となり、左右方向がy_r軸となるように、車体部に取り付けられている。椅子部23は、第1ボトム23aと、第1ボトム23aの後方に設けられた第2ボトム23bと、第1ボトム23aの左右に設けられたアームレスト23c,23dと、第1ボトム23aの前方に下方に向けて設けられた第3ボトム23eと、第3ボトム23eの下端から前方に突出する第4ボトム23fとから構成される。ここで、第1ボトム23aは腰部分の腰ボトムであり、第2ボトム23bは背部分の背ボトムであり、第3ボトム23eは腿部分の第1脚ボトムであり、第4ボトム23fは足置部分の第2脚ボトムである。

第1検出部13は、電動車椅子11の搭乗者により入力される操作方向、および、操作量を検出するインターフェースである。本実施の形態の場合、第1検出部13はジョイスティック13aを備えている。ジョイスティック13aは、右側のアームレスト23cの上面に設けられている。第1検出部13は、ジョイスティック13aの傾き量に基づいて、電動車椅子11の搭乗者が入力した操作量を検出する。また、第1検出部13は、ジョイスティック13aが傾いた方向である矢印A1の方向(図1参照)を、電動車椅子11の搭乗者が入力した操作方向として検出する。

次に、電動車椅子11の機能部を説明する。

図3は、電動車椅子の機能部を機構部と共に示すブロック図である。

第1処理部14は、第1検出部13の操作方向及び操作量より走行制御情報を生成する処理部である。第1処理部14は、後述する第1モードが選択されている場合、走行制御情報の一つである並進目標速度を生成する。この並進目標速度は、大きさと方向を有する。並進目標速度の方向である矢印B1の方向は、操作方向である矢印A1の方向と同じである(図1参照)。そして、矢印B1の方向に、電動車椅子11は並進する。また、第1処理部14は、第1検出部13で検出された操作量に所定の変換係数を乗じた値を、並進目標速度として生成する。なお、本実施の形態1では、電動車椅子11の移動動作に関する見かけの粘性係数Dを設定し、変換係数として1/Dを用いる。すなわち、並進目標速度は、第1検出部13で検出された操作量に1/Dを乗じて算出される。並進目標速度の大きさは操作量の大きさに比例し、並進目標速度の方向は操作方向と一致する。

制御部15は、走行制御情報に従って複数のアクチュエータ22を制御して、車輪21を駆動して、本体12を移動させる。

モード切替部16は、ボタン式のスイッチ18の操作により、第1処理部14の操作モードを切り替える。ボタン式のスイッチ18は、アームレスト23cの上面、且つジョイスティック13aの前方に設けられている。

本実施の形態1の電動車椅子11は、第1処理部14の操作モードをモード切替部16により切り替えることで、ジョイスティック13aの操作に対する電動車椅子11の動作を切り替えている。

まず、操作モードの一つである第1モードと第2モードの切り替えについて、説明する。第1モードから第2モードに操作モードを切り替えることで、ジョイスティック13aを左右に傾けることで電動車椅子11を回転させる動作が、切り替わる。

図4A、図4Bは、電動車椅子11が備える二つの操作モードを説明するための図である。図4Aは、第1モードが選択された場合の電動車椅子の動作を示す平面図であり、図4Bは、第2モードが選択された場合の電動車椅子の動作を示す平面図である。

第1処理部14は、第1検出部13の操作方向及び操作量に基づき、走行制御情報である並進目標速度を生成する。そのため、図4Aに示すように、ジョイスティック13aがy_r軸と同じ方向である矢印A2の方向に傾けられると、第1処理部14は、電動車椅子11がy_r軸と同じ方向である矢印B2の方向へ並進移動するように、走行制御情報である並進目標速度を生成する。

まず、電動車椅子11の操作モードが第1モードの場合の動作について、説明する。電動車椅子11の操作モードが第1モードの場合、並進目標速度の方向は、操作方向と同じであり、並進目標速度の大きさは、操作量に比例する。そのため、第1モードにおいて、制御部15が、複数のアクチュエータ22を並進目標速度に従って制御して複数の車輪21を駆動させることで、電動車椅子11が、ジョイスティック13aを傾けた方向へ並進移動する。

続いて、電動車椅子11の操作モードが第2モードの場合の動作について、さらに、図5および図6を加えて説明する。電動車椅子11の操作モードが第2モードの場合、第1処理部14は、ジョイスティック13aの操作方向及び操作量の左右方向成分を変換して、走行制御情報である回転目標速度を生成し、ジョイスティック13aの操作方向及び操作量の前後方向成分を変換して、走行制御情報である直進目標速度を生成する。例えば、図4Bに示す場合、ジョイスティック13aが矢印A2の方向に傾けられると、操作方向における操作量が左右方向のみとなるため、電動車椅子11は、回転中心31を中心に矢印C2の方向へ回転する。

図5は、左に傾けられたジョイスティックと回転目標速度の関係を示す図である。図6は、斜め左前方に傾けられたジョイスティックと直進目標速度及び回転目標速度の関係を示す図である。

図5に示すように、ジョイスティック13aを左方向(y_r軸の方向)に傾けた場合、操作方向における操作量の左右方向成分32は、左方向に存在する。第1処理部14は、操作量の左右方向成分32を変換して、左回転を行う回転目標速度33を生成する。すなわち、第2モードにおいて、第1処理部14は、操作量の左右方向成分32を回転方向に変換して、回転目標速度の大きさに変換する。なお、変換後は、x_r軸の方向に存在する前後方向成分が0であるため、直進目標速度は生成されない。第1処理部14が回転目標速度33を走行制御情報として生成することで、制御部15は、本体12が回転目標速度33で回転するように複数のアクチュエータ22を制御する。結果、第2モードでは、搭乗者がジョイスティック13aを捻らずに左に傾けることで、電動車椅子11を左に回転させることができる。なお、回転目標速度33の大きさは、操作量の左右方向成分(y_r軸の方向成分)に基づいて生成せずに、直進目標速度の大きさに基づいて生成してもよい。

また、第2モードにおいて、図6に示すようにジョイスティック13aを斜め左方向に傾けた場合、操作方向における操作量の左右方向成分32は左方向にあり、且つ、操作方向における操作量の前後方向成分34は前方(x_r軸の方向)にある。第1処理部14は、操作量の左右方向成分32を変換して、左回転を行なう回転目標速度33を生成する。また、操作量の前後方向成分34を変換して、前方へ並進する直進目標速度35を生成する。すなわち、図6に示すように、第2モードにおいてジョイスティック13aを斜め左方向に傾けると、回転目標速度33と直進目標速度35の両方が走行制御情報として生成される。第1処理部14が、回転目標速度33及び直進目標速度35を走行制御情報として生成することで、制御部15は、回転目標速度33で回転中心31を中心として回転しながら直進目標速度35で本体12が移動するように、複数のアクチュエータ22を制御する。結果、搭乗者が、ジョイスティック13aを斜め左方向に傾けることで、電動車椅子11を、左に回転させながら前進させることができる。

このように、本実施の形態1の電動車椅子11は、操作モードが第2モードに切り替えられた状態においてジョイスティック13aを左右方向へ傾けることで、電動車椅子11を回転させることができる。それに対し、操作モードが第1モードの場合にジョイスティック13aを左右方向へ傾けることで、電動車椅子11を左右へ並進させることができる。よって、操作モードを切り替えてジョイスティック13aを傾けることで、全方向への並進移動(第1モード)と直進及び回転の同時移動(第2モード)とが可能となる。また、操作モードの切り替えを、ボタン式のスイッチ18や、レバー式のスイッチで行なうことで、操作モードの切り替えも容易となる。例えば通路のコーナーなどの曲がり角を電動車椅子11で曲がる場合は、第2モードを選択することで操作が容易となる。このように、本実施の形態1の電動車椅子11により、曲がり角を容易に曲がることが可能な全方向移動型の電動車椅子を実現することができる。

また、並進目標速度又は直進目標速度に変換するための変換係数は、操作量の後方向成分より前方向成分を大きくした方が良い。これは、搭乗者の視界が前方よりも後方が狭いため、このように後方へ移動する場合に走行目標速度を小さくすることで、安全性を向上させることができるためである。なお、変換係数は、前述のように、第1処理部14が走行制御情報の生成のために用いる変換係数である。

続いて、電動車椅子11の回転中心31を移動させる場合について説明する。電動車椅子11の回転中心31を移動させることで、曲がり角をさらに曲がり易くすることができる。

図7は、電動車椅子の回転中心を第1位置に移動させた状態の平面図である。図8は、回転中心を第1位置に移動させた状態で障害物を曲る電動車椅子の移動状態を説明する図である。

操作モードが第2モードの場合、電動車椅子11の制御部15は、例えば、直進目標速度35の方向が前方であると共に直進目標速度35の大きさが第一閾値(一例として、最大速度の50%以上)になると、回転中心31を、回転中心の基準位置43(第1ボトム23aの中心)より40cm前方の第1位置に、第1回転中心31aとして設定する。第一閾値である最大速度の50%以上とは、例えば、直進目標速度35の最大速度を4km/hとすると、2km/h以上である。なお、基準位置43は、電動車椅子11の本体12に対応する位置に、任意かつ固定的に定められる点である。基準位置43は、車両座標系Σrの原点であってもかまわない。ここでは、回転中心の基準位置43は、第1ボトム23aの中心である。

具体的には、図7に示すように、ジョイスティック13aを斜め左方向に傾けると、操作方向における操作量の左右方向成分は左方向にあり、操作方向における操作量の前後方向成分は前方にある。第1処理部14は、操作量の左右方向成分を変換して、左回転を行なう回転目標速度33を生成する。また、操作量の前後方向成分を変換して、前方へ並進する直進目標速度35を生成する。さらに、直進目標速度35の大きさが第一閾値以上になると、制御部15は、回転中心の基準位置より40cm前方の第1位置に第1回転中心31aを設定し、電動車椅子11は、この第1回転中心31aを回転中心として回転する。なお、第1回転中心31aが設定される第1位置は、操作量の大きさに応じて、基準位置43からの距離を変化させても良い。

このように、直進目標速度35が大きい場合に、電動車椅子11の回転中心を電動車椅子11の移動方向の前方に設定することで、電動車椅子11を高速に移動させながら曲がり角を曲がる操作が容易になる。これは、電動車椅子11の回転中心を電動車椅子11の移動方向の前方に設定することで、移動経路のコーナー部などの曲がり角を曲がる際(前進中に電動車椅子11を旋回させる際)に、電動車椅子11の前側の左右の振れ幅を小さくすることができ、電動車椅子11の後輪を曲がり角の角部からより遠ざける方向に動作させ易くなるためである。曲がり角を曲がる際に、電動車椅子11の前側の左右の振れ幅が小さくなることで、搭乗者は、電動車椅子11の移動軌跡が予想し易くなる。その結果、電動車椅子11の回転中心を電動車椅子11の移動方向の前方に設定することで、搭乗者は、電動車椅子11を容易に操作することができる。

図8に示すように、搭乗者が移動経路の緩やかなコーナー部等の曲がり角の壁46に衝突しないように電動車椅子11を旋回させなければならない場合、電動車椅子11の前方に第1回転中心31aが設定されることで、搭乗者は第4ボトム23fの周辺を見ながら、第4ボトム23fと壁46に衝突させないように操作することができる。その結果、曲がり角(例えば、コーナー部など)を曲がるための電動車椅子11の操作が、容易となる。

なお、操作モードが第2モードでは、電動車椅子11の制御部15は、直進目標速度の大きさ(例えば、図9中のV)に応じて、第1回転中心31aを、x_r軸に沿って基準位置43より離れた箇所に設定するのが望ましい。このように設定することで、電動車椅子11が前進している際に、直進目標速度が大きい程、より前方へ第1回転中心31aが設定されることになる。特に、このような設定は、図9に示すように、直進目標速度が小さい場合は直進目標速度の変化量に対して基準位置43からの距離(x_r軸)の変化量が小さく、直進目標速度が大きくなるにつれN次関数(Nは自然数)や指数関数的に基準位置43からの距離が大きくなるように制御する場合に、有効である。

また、図11に示すように、搭乗者が、移動経路の急なコーナー部などの曲がり角の壁47に衝突しないように、電動車椅子11を急激に旋回させる場合がある。この場合、電動車椅子11の制御部15は、電動車椅子11の回転中心を、基準位置43から前方に移動させるだけでなく、さらに左右方向の旋回側(曲がり角側)に基準位置43から移動させて、第2位置(第2回転中心31b)に設定してもよい。このように設定することにより、搭乗者は、急なコーナー部等の壁47の急激な旋廻を、より容易に操作可能となる。

例えば、操作モードが第2モードの状態において、電動車椅子11を急激に旋回させるために、操作方向における操作量の左方向成分から変換された回転目標速度の大きさが第二閾値以上になると、電動車椅子11の制御部15は、回転中心を電動車椅子11の左右中央より20cm左側に設定する。また、操作方向における操作量の右方向成分から変換された回転目標速度の大きさが第二閾値以上になると、電動車椅子11の制御部15は、回転中心を電動車椅子11の左右中央より20cm右側に設定する。なお、これら左右の位置は、第1検出部13で検出した操作量の大きさに応じて、基準位置43からの距離を変化させても良い。

操作モードが第2モードの状態において、図10に示すように、ジョイスティック13aを斜め左方向に傾けた場合、操作方向における操作量の左右方向成分は左方向にあり、操作方向における操作量の前後方向成分は前方にある。第1処理部14は、操作量の左右方向成分を変換して、左回転を行なう回転目標速度33を生成する。また、操作量の前後方向成分を変換して、前方へ並進する直進目標速度35を生成する。このとき、直進目標速度35の大きさが第一閾値以上であり、回転目標速度33の大きさが第二閾値以上である場合、図10に示すように、基準位置43の左斜め前方に第2回転中心31bを設定する。具体的には、直進目標速度35の大きさが第一閾値以上であるため、回転中心を基準位置43より40cm前方に設定すると共に、回転目標速度33の大きさが第二閾値以上であるため、回転中心を基準位置43より20cm左側に設定する。結果として、第2回転中心31bは、基準位置43の斜め左前方に設定されるため、左側に急激に旋回する際の左側の本体12の振り幅を、より小さくすることができる。

なお、操作モードが第2モードの状態では、電動車椅子11の制御部15は、回転目標速度33の大きさ(図12中ω)に応じて、第2回転中心31bを、y_r軸に沿って基準位置43より離れた箇所に設定するのが望ましい。このように設定することで、電動車椅子11が前進している際に、回転目標速度33が大きい程、より左右方向へ離れた位置に第2回転中心31bが設定されることになる。特に、図12のグラフに示すように、回転目標速度が小さい場合は回転目標速度の変化量に対して回転中心の基準位置からの距離(y_r軸)の変化量が小さく、回転目標速度が大きくなるにつれN次関数(Nは自然数)や指数関数的に回転中心の基準位置からの距離が大きくなるように制御する場合に、有効である。

続いて、本実施の形態1にかかる電動車椅子の制御のフローチャートについて、図13を用いて説明する。なお、以下のフローチャートで説明する各ステップの処理は、第1処理部14又は制御部15で行なわれる。

まず、ステップS01において、ジョイスティック13aの傾きに基づいて、第1検出部13で、電動車椅子11の搭乗者が入力した操作方向及び操作量を検出する。

続いて、ステップS02において、電動車椅子11の現在の操作モードの判定を行なう。

ステップS02で操作モードが第2モードと判定された場合(ステップS02で「第2モード」の場合)は、ステップS03に進み、ステップS02で操作モードが第1モードと判定された場合(ステップS02で「第1モード」の場合)は、ステップS09に進む。

ステップS03において、操作方向における操作量の左右方向成分に基づいて、走行制御情報として回転目標速度を生成する。

そして、ステップS04において、操作方向における操作量の前後方向成分に基づいて、走行制御情報として直進目標速度を生成する。

なお、ステップS03とステップS04は、処理が可能であれば、順番を入れ替えても良いし、同時に行なっても良い。

続いて、ステップS05において、ステップS04で生成した直進目標速度の大きさが第一閾値以上であるか否かを判定する。

ステップS05で直進目標速度の大きさが第一閾値以上であると判定された場合(ステップS05の「YES」の場合)は、ステップS06を介してステップS07に進み、ステップS05で直進目標速度の大きさが第一閾値未満であると判定された場合(ステップS05の「NO」の場合)は、そのままステップS07に進む。ステップS06では、電動車椅子11の回転中心31を、x_r軸に沿って電動車椅子11の前方の第1位置に移動させる。

続いて、ステップS07において、ステップS03で生成した回転目標速度の大きさが第二閾値以上であるか否かを判定する。

ステップS07で回転目標速度の大きさが第二閾値以上であると判定された場合(ステップS07の「YES」の場合)は、ステップS08を介してステップS10に進み、ステップS07で回転目標速度の大きさが第二閾値未満であると判定された場合(ステップS07の「NO」の場合)は、そのままステップS10に進む。ステップS08では、電動車椅子11の回転中心31を、y_r軸に沿って電動車椅子11の左右の第2位置に移動させる。

なお、ステップS05(及びステップS06)とステップS07(及びステップS08)は、処理が可能であれば、順番を入れ替えても良いし、同時に行なっても良い。

また、ステップS02で操作モードが第1モードの場合(ステップS02で「第1モード」の場合)は、ステップS09に進む。

ステップS09では、検出した操作方向及び操作量に基づいて、走行制御情報として並進目標速度を生成する。

そして、ステップS10において、走行制御情報に従ってアクチュエータ22を制御して車輪21を駆動させることで、電動車椅子11が移動する。

ここで、図1に示す並進移動は、ステップS01、S02、S09、S10を介した制御による移動である。

また、図7及び図8に示されるような回転及び直進移動は、ステップS01、S02、S03、S04、S05、S06、S07、S10を介した制御による移動である。

また、図10及び図11に示されるような回転及び直進移動は、ステップS01、S02、S03、S04、S05、S06、S07、S08、S10を介した制御による移動である。

(実施の形態2) 以下、本実施の形態2が実施の形態1と異なる点について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態2は、搭乗者の頭部より電動車椅子の回転中心31が大きく離れた状態で電動車椅子が回転する際、搭乗者が不安を感じてしまうことを防ぐ発明である。

図14は、本実施の形態2にかかる電動車椅子の平面図である。図15は、本実施の形態2にかかる電動車椅子の制御の追加部分を示すフローチャートの一部である。

本実施の形態2の電動車椅子61の制御部65は、操作モードが第2モードの状態において、第3回転中心31cと基準位置43との間隔Lが第三閾値以上か否かを判断し(ステップS11)、第三閾値以上であると判定された場合(ステップS11の「YES」の場合)、S12に進んで、回転目標速度を小さくした後、ステップS10に進む。一方、間隔Lが第三閾値未満であると判定された場合(ステップS11の「NO」の場合)、そのままステップS10に進む。

本実施の形態2のように、間隔Lが第三閾値以上の場合に回転目標速度を小さくすることで、搭乗者の頭部の移動速度を制限することができる。結果、本実施の形態2のように電動車椅子61を制御することで、電動車椅子11の旋廻時に、搭乗者が不安を感じてしまうことを防ぐことができる。

(実施の形態3) 以下、本実施の形態3が実施の形態1と異なる点について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態3は、椅子部23の背ボトムである第2ボトム23bの傾きが大きくなることにより、搭乗者の頭部の位置が電動車椅子の回転中心31より離れ、この状態で電動車椅子61が回転することで頭部の回転速度が大きくなり、搭乗者が不安を感じてしまうことを防ぐ発明である。

図16は、本実施の形態3にかかる電動車椅子の平面図である。図17は、本実施の形態3にかかる電動車椅子の制御の追加部分を示すフローチャートの一部である。

電動車椅子71は、背ボトムである第2ボトム23bが可動する椅子部23と、第2ボトム23bの傾きを検出する座面角検出部の一例である第2検出部72を備える。走行制御情報生成部の一例である第2処理部74は、第2検出部72で検出された第2ボトム23bの傾き角度(座面角)が第四閾値以上か否かを判断し(ステップS13)、座面角が第四閾値以上と判断された場合(ステップS13の「YES」の場合)、ステップS14に進んで回転目標速度を小さくした後、ステップS10に進む。一方、座面角が第四閾値未満であると判定された場合(ステップS13の「NO」の場合)、そのままステップS10に進む。

本実施の形態3のように、第2ボトム23bを大きく傾けることで搭乗者の頭部が回転中心より離れた場合に、回転目標速度を小さくすることで、搭乗者の頭部の移動速度を制限することができる。結果、本実施の形態3のように電動車椅子71を制御することで、搭乗者が旋廻時に不安を感じてしまうことを防ぐことができる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、直進目標速度の大きさの判定基準を第一閾値のみで説明しているが、図18に示すように、直進目標速度の大きさの判断基準として複数の閾値を設定し、段階的に回転中心を基準位置から前後方向に遠ざけても良い。

同様に、回転目標速度の大きさの判定基準を第二閾値のみで説明しているが、図19に示すように、回転目標速度の大きさの判断基準として複数の閾値を設定し、段階的に回転中心を基準位置から左右方向に遠ざけても良い。

本発明にかかる電動車両は、移動するための操作が容易であるために、病院施設、介護施設等で利用できる。

11,61,71 電動車椅子 12 本体 13 第1検出部 13a ジョイスティック 14 第1処理部 15,65 制御部 16 モード切替部 17 バッテリー部 18 スイッチ 21 車輪 22 アクチュエータ 23 椅子部 23a 第1ボトム 23b 第2ボトム 23c,23d アームレスト 23e 第3ボトム 23f 第4ボトム 31 回転中心 31a 第1回転中心 31b 第2回転中心 31c 第3回転中心 31d 第4回転中心 32 左右方向成分 33 回転目標速度 34 前後方向成分 35 直進目標速度 43 基準位置 46,47 壁 72 第2検出部 74 第2処理部