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パワーアシスト型移動台車 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P04P001473
整理番号 K015P05
掲載日 2005年1月18日
出願番号 特願2003-145485
公開番号 特開2004-344435
登録番号 特許第4523244号
出願日 平成15年5月22日(2003.5.22)
公開日 平成16年12月9日(2004.12.9)
登録日 平成22年6月4日(2010.6.4)
発明者
  • 平田 泰久
  • 小菅 一弘
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 パワーアシスト型移動台車 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】簡単な構成で操作性に優れ、しかも安全性の高い、パワーアシスト型移動台車を提供する。
【解決手段】全方向に移動可能なメカナムホイールによって構成された車輪10a~10d)により、車体1を支持し、この車体1のほぼ全体をカバー状の支持部12によって覆う。支持部12を車体11に対して相対変位(相対移動)可能に配設し、両者間に力覚センサ13を配設する。力覚センサ13は、ベースプレート31が車体11側に固定され、センサプレート30が支持部12側に固定され、両プレート間に多数の、ひずみゲージが貼着されたリンク32が配設されている。利用者が支持部12に接触した際の力及びその方向に基づいて車体11の移動速度及び移動方向を制御する。
【選択図】 図8

従来技術、競合技術の概要
従来、歩行支援の分野では、単にフレームに車輪やキャスタを取り付けたシンプルな歩行器が開発・販売され、広く用いられている。また、近時、速度超過や転倒防止を考慮して、歩行器にブレーキやアクチュエータを付加したシステムが開発されている(例えば、非特許文献1参照)。特に車輪にアクチュエータを付加したシステムでは、力センサ等の外界センサの情報を基に、車輪を駆動し、適切に利用者の支援を行うシステムとして非常に期待されている。
【0003】
また研究分野においても、歩行支援システムを含め利用者との力学的な相互作用を前提としたシステムの研究が数多く行われている。これらのシステムにおいては、システムの一部にセンサを取り付け、そのセンサが検出した力情報を主に利用してシステムの運動制御(移動制御)を行っていた(例えば、非特許文献1参照)。
【0004】
さらに、従来の歩行支援システムにおいては、移動ベース(移動台台車)の移動を実現するための車輪の種類や配置が限定されていて、非ホロノミック拘束(例えば、真横に動くことができない)を有したものがほとんどである(例えば、非特許文献1,2参照)。
【0005】
【非特許文献1】
M.Fujie,Y.Nemoto,S.Egawa,A.Sakai,S.Hattori,A.Koseki,T.Ishii,“PowerAssisted Walking Support and WalkRehabilitation”,Porc.of 1st International Workshop on Humanoidand Human Friendly Robotics,1998.
【非特許文献2】
J.Manuel,H.Wandosell,B.Graf,“Non-Holonomic Navigation System of a walking-Aid Robot”,Proc.of IEEE International Workshop on Robot andHuman Interactive Communication,pp.518-523,2002.
産業上の利用分野
本発明は、歩行等に障害のある利用者を支援する歩行支援機器又は車椅子等に係り、詳しくは駆動源を備え、しかも安全性の高いパワーアシスト型移動台車に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 利用者の移動を支援するパワーアシスト型移動台車において、
回転自在な複数の車輪によって安定した姿勢で支持される車体と、
前記複数の車輪のうちの少なくとも3個を独立に駆動制御する駆動手段と、
前記車体に対して相対変位可能に配設されるとともに、利用者を支持する支持部と、
前記車体と前記支持部との間に介装され、前記支持部に作用する外力を検出する力覚センサと、
前記力覚センサが検出した外力の大きさ及びその方向に基づき、前記駆動手段を制御して前記車体の移動方向及び移動速度を決定する制御手段と、を備え、
前記独立に駆動制御される車輪が、全方向移動機能を有し、
前記支持部は、歩行する利用者の腕を介して又は歩行する利用者の腰部を保持して、外力として利用者の体重の一部が作用するサポート部と、前記車体を覆うカバー状に構成されていて、前記外力として障害物からの力が作用する障害物当接部と、を有してなる、
ことを特徴とするパワーアシスト型移動台車。
【請求項2】 前記車体が、すべて独立に駆動制御される車輪により支持されてなる、
ことを特徴とする請求項1に記載のパワーアシスト型移動台車。
【請求項3】 障害物との間の距離を計測する測距センサを有し、
前記制御手段は、前記測距センサが計測する距離に基づいて、前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパワーアシスト型移動台車。
【請求項4】 利用者の位置を検出する位置センサを有し、
前記制御手段は、前記位置センサが検出する利用者の位置に基づいて、利用者が前記支持部から離れたか否かを判別し、離れたと判別した場合には、前記駆動手段を停止させる、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のパワーアシスト型移動台車。
【請求項5】 前記制御手段は、前記力覚センサから得られた力及びモーメントが、ダンピング係数とパワーアシスト型移動台車全体の並進速度及び回転速度との積に等しいものとして、前記駆動手段に対してダンピング制御を行う、
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のパワーアシスト型移動台車。
【請求項6】 前記制御手段は、キャスタの運動についての情報を有し、前記力覚センサから得られた力及びモーメントに基づいて、パワーアシスト型移動台車全体を前記キャスタと仮想してその運動に対応するように、前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のパワーアシスト型移動台車。
【請求項7】 前記制御手段は、前記仮想上のキャスタのフリージョイントの回転中心からキャスタホイールの回転中心までの水平距離を、前記パワーアシスト型移動台車全体の移動速度に応じて変化させる、
ことを特徴とする請求項に記載のパワーアシスト型移動台車。
【請求項8】 前記制御手段は、前記力覚センサから得られた力及びモーメントと、利用者が意図したパワーアシスト型移動台車全体の速度ベクトルとの関係をニューラルネットワークに学習させ、その学習結果に基づいて、利用者の意図に基づく運動を生成すべく、前記駆動手段を制御する、
ことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載のパワーアシスト型移動台車。
産業区分
  • 治療衛生
  • その他運輸
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003145485thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 相互作用と賢さ 領域
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