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技術 電動車いす

出願人 パナソニックIPマネジメント株式会社
発明者 安藤健
出願日 2016年1月28日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-014558
公開日 2017年8月3日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-131430
状態 特許登録済
技術分野 傷病者運搬具
主要キーワード コントローラケース メインフレーム内 変換コントローラ 電動駆動ユニット 重度障害者 固定検出 ピンジョイント 椅子装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

自律的に電動車いすを移動させるときに、人が搭乗できないように変形することが可能な電動車いすを提供すること。

解決手段

電動車いす100は、使用者臀部支え着座シート106を支持するシートフレーム107と、前記使用者の背部を支える背もたれ部108を支持するシートバックフレーム109と、前記使用者の足部を支えるフットレスト110を支持するフットレストフレーム111と、前記フットレストフレーム111を前記シートフレーム107の側に回動させる第1の連結部122と、駆動輪102と、を備える。

概要

背景

電動車いすにおいては、利用者が快適な姿勢を取れるようにするために、アクチュエータリンク機構を用いて、リクライニング形態チルティング形態などの複数の座位の形態への変形が可能となっている。(例えば、特許文献1参照)。

概要

自律的に電動車いすを移動させるときに、人が搭乗できないように変形することが可能な電動車いすを提供すること。電動車いす100は、使用者臀部支え着座シート106を支持するシートフレーム107と、前記使用者の背部を支える背もたれ部108を支持するシートバックフレーム109と、前記使用者の足部を支えるフットレスト110を支持するフットレストフレーム111と、前記フットレストフレーム111を前記シートフレーム107の側に回動させる第1の連結部122と、駆動輪102と、を備える。

目的

本発明は、これら従来の課題を解決するものであり、自律的に電動車いすを移動させるときに、人が搭乗できないように変形することが可能な電動車いすを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

使用者臀部支え着座シートを支持するシートフレームと、前記使用者の背部を支える背もたれ部を支持するシートバックフレームと、前記使用者の足部を支えるフットレストを支持するフットレストフレームと、前記フットレストフレームを前記シートフレームの側に回動させる第1の連結部と、駆動輪と、を備えることを特徴とする電動車いす

請求項2

前記シートバックフレームを前記シートフレームの側に回動させる第2の連結部を、更に備えることを特徴とする請求項1に記載の電動車いす。

請求項3

前記シートバックフレーム及び前記フットレストフレームをともに前記シートフレームの側に回動させた状態で、前記シートバックフレームと前記フットレストフレームとを固定する結合部を、更に備えることを特徴とする請求項2に記載の電動車いす。

請求項4

前記シートバックフレームと前記フットレストフレームとが前記結合部によって固定されたことを検知する固定検出センサを、更に備えることを特徴とする請求項3に記載の電動車いす。

請求項5

前記フットレストフレームを前記シートフレームの側に回動させた状態で、目的地自律的に移動することを特徴とする請求項1乃至4いずれか一項に記載の電動車いす。

請求項6

前記シートバックフレームと前記フットレストフレームとが前記結合部によって固定された状態で、目的地に自律的に移動することを特徴とする請求項3又は4に記載の電動車いす。

請求項7

前記フットレストフレームは、前記フットレストを支持する面とは反対側の面に、前記フットレストフレームを前記シートフレームの側に回動させた状態のときに前記目的地の設定を受け付けディスプレイを支持することを特徴とする請求項5又は6に記載の電動車いす。

請求項8

前記ディスプレイは、前記固定検出センサが、前記シートバックフレームと前記フットレストフレームとが前記結合部によって固定されたことを検知したときに、前記目的地の設定を受け付けることを特徴とする請求項7に記載の電動車いす。

請求項9

前記目的地に自律的に移動している際、前記ディスプレイは、搭乗が危険であることを示す警告を表示することを特徴とする請求項7又は8に記載の電動車いす。

請求項10

前記第1の連結部は、当該電動車いすを自律的に移動させるモードが選択されたとき、前記フットレストフレームを前記シートフレームの側に回動させるアクチュエータを含むことを特徴とする請求項1乃至9いずれか一項に記載の電動車いす。

技術分野

0001

本発明は、自律型電動車いすに関するものである。

背景技術

0002

電動車いすにおいては、利用者が快適な姿勢を取れるようにするために、アクチュエータリンク機構を用いて、リクライニング形態チルティング形態などの複数の座位の形態への変形が可能となっている。(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2007−209687号公報

発明が解決しようとする課題

0004

近年、ロボット技術の発達に伴い、電動車いすをジョイスティックなどで走行させずに、自律的に移動させることが増えてきている。自律的に電動車いすを移動させるときには人が搭乗しているとは限らない。例えば、A地点からB地点に人を移動させることを考えると、A地点からB地点には人が搭乗し、ジョイスティックなどを使って手動操作により電動車いすは目的地であるB地点に移動する。そして、B地点で搭乗していた人は降車し、人を搭乗させない状態で電動車いすのみA地点に向かって自律的に移動し、A地点に返却する場合などがある。しかしながら、上記従来例からもわかるように既存の電動車いすは人が搭乗している時の形態の変形は考慮されているが、人が電動車いすに搭乗していない時の形態は考慮されていない。結果として、人が電動車いすに搭乗していない状態で自律的に移動しているときにも、人が移動中の電動車いすに乗り込むことが可能になっており、人が誤って搭乗しようとすると事故にも繋がる。

0005

本発明は、これら従来の課題を解決するものであり、自律的に電動車いすを移動させるときに、人が搭乗できないように変形することが可能な電動車いすを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するための本発明における電動車いすは、使用者臀部支え着座シートを支持するシートフレームと、前記使用者の背部を支える背もたれ部を支持するシートバックフレームと、前記使用者の足部を支えるフットレストを支持するフットレストフレームと、前記フットレストフレームを前記シートフレームの側に回動させる第1の連結部と、駆動輪と、を備えることを特徴とする電動車いすである。

0007

なお、電動車いすは、例えば、メインフレーム内に駆動輪駆動用電動モータを備えた電動駆動ユニットを備え、その上方に椅子装置を配置した電動車椅子において、着座シートを支持するシートフレームと、背もたれ部を支持するシートバックフレームと、フットレストを支持するフットレストフレームとから上記椅子装置を構成するとともに、シートバックフレームとシートフレームの角度を変化させるアクチュエータと、フットレストフレームとシートフレームの角度を変化させるアクチュエータと、これらの2つのアクチュエータを制御する座位変換コントローラを備え、上記二つのアクチュエータを独立して制御することにより、シートバックフレームとフットレストフレームを結合できるように変形し、シートバックフレームとフットレストフレームを固定するための結合部を含んで構成されるものである。

発明の効果

0008

本発明によれば、自律運転の際、人が搭乗することができないように変形することで、安全な自律移動が可能な電動車いすを提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施の形態にかかる電動車いすの概要
本発明の実施の形態にかかる電動車いすにおいてフットレストフレームとシートバックフレームを結合した状態を示す図
本発明の実施の形態にかかる電動車いすにおいてフットレストフレームとシートバックフレームを結合する結合部を示す拡大図 (a)電動車いすの背面方向から見たときの図 (b)電動車いすの側面方向から見たときの図
本発明の実施の形態にかかる電動車いすにおいてアームレスト近傍の概要図
本発明の実施の形態にかかる電動車いすにおいて側域センサの検出領域を示す図
本発明の実施の形態にかかる電動車いすにおいて操作ステップを示す図

実施例

0010

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、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、理解を容易にするためにそれぞれの構成要素を主体として、模式的に示している。

0011

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における電動車いす100の概要図である。

0012

本実施の形態の電動車いす100は、図1に示すように、軸により回動自在に支持される左右一対の駆動輪102と、操舵輪として設けられる左右一対の補助輪112と、駆動輪102と補助輪112とにより支持されたメインフレーム101と、メインフレーム101内に駆動輪102を駆動するための電動モータ103と電動モータ103を駆動するためのバッテリ(図示せず)を備えた電動駆動ユニット104と、メインフレーム101の上方に配置された椅子装置105と、を含んで構成される。

0013

椅子装置105は、使用者の臀部および大腿部を支える着座シート106を支持するシートフレーム107と、使用者の背部を支える背もたれ部108を支持するシートバックフレーム109と、使用者の足部を支えるフットレスト110を支持するフットレストフレーム111と、シートフレーム107の一端側にてフットレストフレーム111を接続する第1の連結部122と、シートフレーム107の他端側にてシートバックフレーム109を接続する第2の連結部121と、を備えている。より詳細には、第1の連結部122は、フットレストフレーム111とシートフレーム107とを接続する連結機構であって、シートフレーム107の上部を覆うようにフットレストフレーム111を回動させるものである。又、第2の連結部121は、シートバックフレーム109とシートフレーム107とを接続する連結機構であって、シートフレーム107の上部を覆うようにシートバックフレーム109を回動させるものである。

0014

ここで、第1の連結部122及び第2の連結部121は、ピンジョイント等、一般的な連結機構に、アクチュエータが設けられたものである。そして、第1の連結部122は、アクチュエータの動作によって当該第1の連結部122の位置を回動中心としてフットレストフレーム111を回動させ、フットレストフレーム111とシートフレーム107の角度を変化させる。同様に、第2の連結部121は、アクチュエータの動作によって当該第2の連結部121の位置を回動中心としてシートバックフレーム109を回動させ、シートバックフレーム109とシートフレーム107の角度を変化させる。そして、第1の連結部122及び第2の連結部121は、椅子装置105に設けられた座位変換コントローラ123が独立して制御することにより、図2に示すようにシートバックフレーム109とフットレストフレーム111を結合できるように変形することを特徴とする。なお、図2は、第2の連結部121がフットレスフレーム111をシートフレーム107側に回動させるとともに、第1の連結部122がシートバックフレーム109をシートフレーム107側に回動させた状態を表している(以下、「折り畳み動作」とも言う)。

0015

図3(a)は、フットレストフレーム111とシートバックフレーム109を結合する結合部131を電動車いす100の背面方向から見たときの様子を示す。又、図3(b)は、当該結合部131を電動車いす100の側面方向から見たときの様子を示す。結合部131は、シートバックフレーム109の背面側に設置され、シートバックフレーム109及びフットレストフレーム111が、それぞれシートフレーム110の上部を覆うように回動した状態で、シートバックフレーム109とフットレストフレーム111を固定することができる固定部材である。結合部131は、シートバックフレーム109の設置位置において一端を回動中心として回動可能に設置されており、図3(b)中の矢印は、当該結合部131がフットレストフレーム111を覆うように回動した状態を表している。又、結合部131は、シートバックフレーム109とフットレストフレーム111が固定されていることを検出することが可能な固定検出センサ132を有している。

0016

そして、人が搭乗していない時に電動車いす100が自律的に移動するときには、フットレストフレーム111とシートバックフレーム109はそれぞれ図2に示すように折り畳まれる。このときに折り重なったフットレストフレーム111とシートバックフレーム109は、結合部131により固定される。このように、人が搭乗していないときに自律的に移動する場合であっても、結合部131によりフットレストフレーム111とシートバックフレーム109が固定されているため、人が電動車いす100に乗り込むことをできなくすることができる。なお、少なくともフットレスフレーム111をシートフレーム107側に回動させていることでも、人が電動車いす100に乗り込むことができなくすることは可能である。

0017

図4に示すように、背もたれ部の略下部からは前方に向かって左右一対のアームレスト141が設けられる。左右一方のアームレスト141前端にはコントローラケース142が取り付けられる。このコントローラケース142の上面には使用者が電動車椅子の進行方向および進行速度を制御可能な例えばジョイスティック143が直立状態で設けられると共に、バッテリの残量や走行可能時間等を表示する図示しない表示部も設けられる。なお、コントローラケース142に内蔵されたコントローラは、電動車いすの備えるジョイスティックレバー143、電動駆動ユニット104、座位変換コントローラ123、固定検出センサ132、後述する測域センサ144、ディスプレイ151等とデータ通信することで、これらを統括制御している。

0018

左右のアームレスト141下部には、電動車いすの周辺物体を検出するためにレーザ照射して周囲との距離を計測する測域センサ144が設けられる。測域センサ144は、赤外レーザ光により、半円状のフィールドを0.36度などの細かいピッチで約240度スキャンし、その反射光が観察されるまでの時間に基づいて周囲の物体までの距離を検出する。図5は、測域センサ144の検出領域(左右のアームレスト141の下部に配置された2個の測域センサ144の検出領域を合成したもの)を示している。測域センサ144は、測域センサ144から得られる電動車いす100の周辺の壁などの環境情報と、事前登録された自律的に走行する経路の近傍にある壁などの環境情報とマッチングさせることで、電動車いす100の現在位置を推定するために用いられる。また、測域センサ144は、事前に登録された自律的に走行する経路において、登録されていない人や物などの障害物を検出し、障害物を回避するためにも用いることができる。

0019

電動車いす100の走行モードは、手動操作走行モード、人搭乗自動走行モード、人搭乗なし自動走行モードから構成される。

0020

手動操作走行モードでは、搭乗者がジョイスティック143を操作することで、意図する方向へ電動車いす100を移動させることができる。

0021

人搭乗自動走行モードでは、事前に設定された目的地に対して、事前に登録された走行エリア地図情報を利用して、現在位置情報と測域センサ144により得られる環境情報をもとにして、障害物を回避しながら自動で目的地に対して、電動車いす100を移動させることができる。このとき搭乗者がジョイスティック143を操作した場合には、ジョイスティック143による移動方向入力も加味して移動方向を決定する。このモードを用いることで、ジョイスティック143を操作することができないような重度障害者などであっても目的地まで移動することができる。また、ジョイスティック143を操作可能な使用者であっても障害物を検出、回避しながら、目的地まで到達することができるので、より簡単かつ安全に移動することができる。

0022

人搭乗なし自動走行モードでは、事前に設定された目的地に対して、事前に登録された走行エリアの地図情報を利用して、現在位置情報と測域センサ144により得られる環境情報をもとにして、障害物を回避しながら自動で目的地に対して、電動車いす100を移動させることができる。人搭乗なし自動走行モードでは、移動を開始する前に第1の連結部122のアクチュエータ及び第2の連結部121のアクチュエータを駆動させ、シートバックフレーム109とフットレストフレーム111を結合部131で固定されていることを固定検出センサ132が検出している状態で利用できるものとする。このようにして、人が搭乗していないときに自律的に移動する場合であっても、人が電動車いす100に乗り込むことをできないため、安全に移動することができる。また、シートバックフレーム109とフットレストフレーム111を結合部131で固定されているときに、周囲の人間が操作できるディスプレイ151がフットレストフレーム111に設けられている。なお、ディスプレイ151は、フットレストフレーム111に支持されたフットレスト110とは反対側の面に設けられ、フットレストフレーム111がシートフレーム107の上部を覆うように回動した状態になったとき、その表示画面が外方に向くようになっている(図2を参照)。このディスプレイ151を用いることで、電動車いすの移動目的地の設定を可能にするとともに、自動移動中に周囲の人に対する警告(例えば、搭乗が危険であること示す警告)を表示することができる。

0023

次に、本発明の電動車いす100における操作ステップの一例を図6に示す。ここに示す処理は、使用者がジョイスティック143を操作するに応じて、その操作信号に基づいて、コントローラケース142に内蔵されたコントローラが電動車いす100の各部を制御するものとする。

0024

まず、ジョイスティック143により走行モードを手動操作走行モード、人搭乗自動走行モード、人搭乗なし自動走行モードから選択する(ステップ1)。手動操作走行モードの場合には、電動車いす100の搭乗者がジョイスティック143を操作することで目的地まで電動車いす100を移動させる(ステップ2)。ステップ1において、人搭乗自動走行モードを選択した場合には、引き続きジョイスティック143などにより、目的地を設定する(ステップ3)。そして、電動車いす100は、側域センサ144やMAP情報の情報をもとにして、自己位置を推定しながら、また障害物を回避しながら、目的地まで安全に自律的に移動する(ステップ9)。

0025

一方、ステップ1において、人搭乗なし自動走行モードを選択した場合には、フットレストフレーム111をシートフレーム107側に回動させ、所定の位置まで折り畳む(ステップ4)。そして、シートバックフレーム109をシートフレーム107側に回動させ、所定の位置まで折り畳む(ステップ5)。その後、結合部131において、フットレストフレーム111とシートバックフレーム109を固定し、人が搭乗できない状態に電動車いす100を変形させる(ステップ6)。固定検出センサ132によりフットレストフレーム111とシートバックフレーム109が固定されていることを検知した場合(ステップ7:YES)、フットレストフレーム111に設置されたディスプレイ151により目的を設定させる(ステップ8)。そして、電動車いす100は、目的地が設定されるに応じて、自律的に移動(自動走行)する(ステップ9)。尚、コントローラケース142に内蔵されたコントローラは、固定検出センサ132によりフットレストフレーム111とシートバックフレーム109が固定されたことを検知するまでは人が搭乗するおそれがあるため、当該状態が検知されるまで待ち受ける(ステップ7:NO)。

0026

このように、人が搭乗としていないときに自律的に移動する場合であっても、電動車いす100は、人が搭乗できないように変形した状態で、側域センサ144やMAP情報の情報をもとにして、自己位置を推定しながら、また障害物を回避しながら、目的地まで安全に自律的に移動することができる。

0027

なお、フットレストフレーム111とシートバックフレーム109の折り畳み動作は、アクチュエータを用いずに手動操作により行ってもよい。この場合、自動で折り畳む場合と比較し、電動車いす100のコストを低下させることができる。

0028

なお、測域センサ144としてTOFセンサを用いてもよい。この場合、レーザセンサを用いる場合と比較し、電動車いすのコストを低下させることができる。

0029

なお、側域センサ144としてステレオカメラを用いてもよい。この場合、奥行き情報に加え、色情報なども取得できるため、障害物についてより詳細な情報を取得し、的確な障害物回避を実現することができる。

0030

本発明の電動車いすは、介護福祉分野など屋内外の移動が必要な領域で有用である。

0031

100電動車いす
101メインフレーム
102駆動輪
103電動モータ
104電動駆動ユニット
105椅子装置
106着座シート
107シートフレーム
108背もたれ部
109シートバックフレーム
110フットレスト
111フットレストフレーム
112補助輪
121 第2の連結部
122 第1の連結部
123座位変換コントローラ
131 結合部
132固定検出センサ
141アームレスト
142コントローラケース
143ジョイスティック
144 測域センサ
151 ディスプレイ

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