JP2022067821A - 車輪付きの杖、車輪付きの杖の制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能な車輪付きの杖を提供する。
【解決手段】車輪付きの杖１は、使用者２が把持する把持部１２と、把持部１２に配設され、使用者２が把持時に押すことでオンされるスイッチ１３と、杖１の傾きθを検出するセンサ１６と、車輪１４を駆動する駆動部１５と、制御部１０と、を備える。制御部１０は、スイッチ１３がオンされた場合に、センサ１６で検出された傾きθに基づき駆動部１５を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪付きの杖、車輪付きの杖の制御方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、歩行の補助又は訓練に使用するための杖であって、支持時に路面に共に接地する車輪部と石突部を有する杖が記載されている。

特開２００７－２４４５３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の杖では、使用者の動力のみで杖を移動させる必要がある。よって、車輪の動力によって歩行を補助することが可能な杖が望まれ、特に、使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能な杖を実現することが望まれる。さらには、杖を安定した姿勢に維持させながら使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能な杖を実現することも望まれる。

そこで、本発明の目的は、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能な車輪付きの杖、その制御方法、及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一態様に係る車輪付きの杖は、使用者が把持する把持部と、前記把持部に配設され、使用者が把持時に押すことでオンされるスイッチと、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、前記スイッチがオンされた場合に、前記センサで検出された傾きに基づき前記駆動部を制御する制御部と、を備えた、ものとする。この一態様に係る車輪付きの杖では、スイッチがオンされることで杖の傾きに基づき車輪が駆動制御されることになる。よって、この一態様によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖を安定した姿勢に維持させながら使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。

また、前記杖は、前記センサを、前記把持部又はその近隣に配設した、ことを特徴とすることができる。これにより、使用者の力（又は移動させる量）に応じて杖の傾きの変化が大きくなり、傾きの変化が検出し易く、制御も細かくすることができる。

前記駆動部は、バックドライバビリティがない伝達機構により前記車輪を駆動させる、ことを特徴とすることができる。バックドライバビリティがない伝達機構を採用することで、使用者が急に歩行を中断したい場合にもそれに合わせて車輪の回転を即停止させることができる。ここで、前記伝達機構はウォームギヤを有する、ことを特徴とすることができる。これにより、簡単な構造でバックドライバビリティがない伝達機構を構成することができる。

また、前記スイッチは、使用者が把持を止めることでオフされるスイッチであり、前記制御部は、前記スイッチがオフされた場合に、前記車輪の駆動を停止させるように前記駆動部を制御する、ことを特徴とすることができる。このように、スイッチのオフによる停止制御を採用することで、ブレーキを別途設けた場合に比べ大型化を避けることができ、さらにはとっさの停止制御を行うことができる。

また、前記制御部は、前記杖の倒立状態を維持させるように前記駆動部を制御する、ことを特徴とすることができる。これにより、杖の角度を一定に保った状態で安定に歩行させることができる。

本発明の他の態様に係る車輪付きの杖の制御方法は、センサが、前記杖の傾きを検出するステップと、制御部が、スイッチがオンされた場合に、前記センサで検出された傾きに基づき駆動部を制御するステップと、を有する、ものである。ここで、前記杖は、使用者が把持する把持部に配設され使用者が把持時に押すことでオンされる前記スイッチと、前記杖の傾きを検出する前記センサと、前記車輪を駆動する前記駆動部と、前記制御部と、を備えるものである。この一態様に係る車輪付きの杖の制御方法では、スイッチがオンされることで杖の傾きに基づき車輪が駆動制御されることになる。よって、この一態様によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖を安定した姿勢に維持させながら使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。

本発明の他の態様に係るプログラムは、車輪付きの杖に備えるコンピュータに、車輪駆動処理を実行させるためのプログラムであって、前記杖は、使用者が把持する把持部に配設され使用者が把持時に押すことでオンされるスイッチと、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、を備えるものである。そして、前記車輪駆動処理は、前記センサで検出された前記杖の傾きを入力するステップと、前記スイッチがオンされた場合に、前記センサから入力された傾きに基づき前記駆動部を制御するステップと、を有する。この一態様に係るプログラムでは、スイッチがオンされることで杖の傾きに基づき車輪が駆動制御されることになる。よって、この一態様によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖を安定した姿勢に維持させながら使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。

本発明の他の態様に係る車輪付きの杖は、車輪と、バックドライバビリティがない伝達機構により前記車輪を駆動する駆動部と、を備えた、ものとする。この一態様に係る車輪付きの杖では、バックドライバビリティがない伝達機構を採用しているため、使用者が急に歩行を中断したい場合にもそれに合わせて車輪の回転を即停止させることができる。よって、この一態様によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、使用者２の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。
ここで、前記伝達機構はウォームギヤを有する、ことを特徴とすることができる。これにより、簡単な構造でバックドライバビリティがない伝達機構を構成することができる。

本発明の他の態様に係る車輪付きの杖は、使用者が把持する把持部と、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、前記センサで検出された傾きが所定範囲の角度を保つように前記駆動部を制御する制御部と、備えた、ものである。この一態様に係る車輪付きの杖では、杖の傾きに基づき杖の傾きが所定範囲の角度を保つように車輪が駆動制御されることになる。よって、この一態様によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖を安定した姿勢に維持させながら使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。

また、前記所定範囲の角度を設定する設定部を備えた、ことを特徴とすることができる。これにより、設定された所定範囲の角度に合うように、杖を安定した姿勢に維持させながら車輪を駆動させることができるようになる。
ここで、前記設定部は、使用者が前記把持部を把持したときに最初に前記センサで検出された傾きに基づいて、前記所定範囲の角度を設定する、ことを特徴とすることができる。これにより、使用者の最初の姿勢に基づき設定された所定範囲の角度に合うように、杖を安定した姿勢に維持させながら車輪を駆動させることができるようになる。
或いは、前記設定部は、前記センサで検出された傾きであって、使用者が前記把持部を把持してから最初に所定時間連続して許容誤差範囲内に維持された傾きに基づいて、前記所定範囲の角度を設定する、ことを特徴とすることもできる。これにより、使用者が杖を持って立ち上がる途中の角度で上記所定範囲の角度を設定してしまうことを避けることができる。

本発明の他の態様に係る車輪付きの杖の制御方法は、センサが、前記杖の傾きを検出するステップと、制御部が、前記センサで検出された傾きが所定範囲の角度を保つように駆動部を制御するステップと、を有する、ものである。ここで、前記杖は、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する前記駆動部と、前記制御部と、を備えるものである。この一態様に係る車輪付きの杖の制御方法では、杖の傾きに基づき杖の傾きが所定範囲の角度を保つように車輪が駆動制御されることになる。よって、この一態様によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖を安定した姿勢に維持させながら使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。

本発明の他の態様に係るプログラムは、車輪付きの杖に備えるコンピュータに、車輪駆動処理を実行させるためのプログラムであって、前記杖は、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、を備えるものである。そして、前記車輪駆動処理は、前記センサで検出された前記杖の傾きを入力するステップと、前記センサから入力された傾きが所定範囲の角度を保つように前記駆動部を制御するステップと、を有する。この一態様に係るプログラムでは、杖の傾きに基づき杖の傾きが所定範囲の角度を保つように車輪が駆動制御されることになる。よって、この一態様によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖を安定した姿勢に維持させながら使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。

本発明によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、使用者の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能な車輪付きの杖、その制御方法、及びプログラムを提供することができる。

実施形態１に係る車輪付きの杖の一構成例を示す概略側面図である。 実施形態１に係る車輪付きの杖の制御系の一例を示すブロック図である。 図１の車輪付きの杖において使用者が歩行速度を上げる場合の様子を示す概略側面図である。 図２の車輪付きの杖における処理例を説明するためのフロー図である。 実施形態３に係る車輪付きの杖における処理例を説明するためのフロー図である。 車輪付きの杖のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。

＜実施形態１＞
実施形態１について、図１～図４を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る車輪付きの杖の一構成例を示す概略側面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る車輪付きの杖１は、制御部１０、本体フレーム１１、把持部１２、スイッチ１３、車輪１４、駆動部１５、及びセンサ１６を備えることができる。

本体フレーム１１は、例えば円柱状の部材などとすることができるが、その形状は問わず、図示したように直線状の形状に限らず屈曲した形状を採用することもでき、またその断面形状も円形に限らない。把持部１２は、使用者２が把持することが可能な部分であり、本体フレーム１１の上方に配設されることができる。把持部１２は、基本的に使用者２が片手で把持できるような形状を有するが、両手で把持することも可能である。なお、把持部１２の形状は問わない。本体フレーム１１が屈曲した形状であった場合など、把持部１２は本体フレーム１１の上端側に一体的に構成することもできる。

スイッチ１３は、把持部１２に配設されるスイッチであり、機械的なスイッチでもよいが、圧力センサなどの電子スイッチであってもよい。スイッチ１３は、使用者２が把持部１２を把持したときに押下（又はタッチ）できるような位置に配設しておけばよい。無論、実際に杖１を使用する際の把持方法は使用者２によって異なることになるが、少なくとも一般的な使用者が押下又はタッチできるような位置にスイッチ１３が配設されていればよい。スイッチ１３の用途については後述する。

駆動部１５は、車輪１４を駆動する部分であり、その機構などは問わないが、例えばモータを有することができる。以下、駆動部１５の主要部としてモータを備えた例を挙げて説明する。駆動部１５は、例えば本体フレーム１１の下方に配設することができ、符号１５で示す部分はその駆動軸部分を示している。

車輪１４は、地面に沿って回動させることが可能な車輪であり、駆動部１５の駆動軸に取り付けておくことができる。つまり、車輪１４は駆動部１５により駆動される駆動輪とすることができる。車輪１４はその接地部分にゴムや軟質の鉄等のタイヤを有することができる。車輪１４は、杖１に１つ設けられていればよいが、図１における本体フレーム１１を挟んで奥側にもう一つ設けるなど、杖１に複数設けておくこともできる。車輪１４を２輪以上で構成することで、使用者が安定した歩行を行うことができるようになる。例えば、車輪１４を左右に２輪設けていた場合には、右輪と左輪とでトルク量を調整することで進行方向を変化させるような制御を行うこともできる。

センサ１６は、杖１の傾きを検出するセンサであり、例えば本体フレーム１１の内部などに配設しておくことができる。センサ１６としては、例えば加速度センサ、光学的なセンサなどが挙げられるが、これに限ったものではない。スイッチ１３は、上述したように把持部１２に配設され、使用者２が把持時に押すことでオンされる。また、使用者２が認識可能なように、スイッチ１３としては目立つ形状を採用するか、スイッチ１３の部分の色を変えるなどしておくこともできる。なお、スイッチ１３とは別に制御系を機能させるための電源スイッチを別途備えておくこともできる。

制御部１０での制御について、図２及び図３を併せて参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る杖１の制御系の一例を示すブロック図である。図３は、図１の杖１において使用者２が歩行速度を上げる場合の様子を示す概略側面図である。

図２に示すように、制御部１０は、スイッチ１３、駆動部１５、及びセンサ１６に接続され、杖１の全体を制御するように構成することができる。制御部１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、作業用メモリ、及び不揮発性の記憶装置などによって、或いは集積回路（Integrated Circuit）によって実現される。この記憶装置にプロセッサによって実行される制御用のプログラムを格納しておき、プロセッサがそのプログラムを作業用メモリに読み出して実行することで、制御部１０の機能を果たすことができる。

そして、制御部１０は、スイッチ１３がオンされた場合に、センサ１６で検出された傾きに基づき駆動部１５を制御する。つまり、制御部１０は、スイッチ１３がオンされた場合に、センサ１６で検出された傾きに基づき駆動部１５を制御することで、車輪１４の駆動を制御する。

例えば、図１に示すようにセンサ１６で検出された傾きθが使用者２よりの方向から、図３で示すように使用者２から離れる方向に変化するように使用者２が力Ｆを加えて杖１を移動させた場合、制御部１０は次のような制御を行う。即ち、制御部１０は、このような場合、駆動部１５を制御し車輪１４の回転数を上げるように制御を行う。なお、θは、鉛直方向に対する前後方向の角度と定義して説明しているが、これに限らず、無論、方位角についても考慮することが好ましい。以下の他の角度の定義も同様である。

逆に、図３のような状態から図１に示す状態に傾きθを変化させた場合には、制御部１０は、駆動部１５を制御し車輪１４の回転数を下げるように制御を行う。これらの回転数の上下は、例えば、力Ｆの大きさ及び方向によって決定することができる。また、車輪１４の回転数の変化は、例えば、車輪１４の回転の角速度又は角加速度の変化により生じさせることができ、どのように変化させるかは実装される制御系に応じて異なる。

また、制御部１０は、車輪１４の回転を実際の地面に対する進行速度を目標として、傾きθに基づき進行速度を制御することもできる。例えば、制御部１０は、単純に図３のように前に傾けると地面に対して一定速度で進行できるように制御を行い、その傾きより後ろ側に傾きが変化した場合にその進行を停止させるように制御を停止させることもできる。

なお、図１，図３においては、白抜き矢印で前進方向を示しており、前進時の車輪１４の回転方向も矢印で示しているが、制御部１０、車輪１４、及び駆動部１５は後進も可能に構成しておくこともできる。但し、後進時には、傾きθによる制御を停止するなどの制御方法を採用することが好ましい。

また、制御部１０は、センサ１６で検出されたθに基づき杖１の倒立状態を維持させるように駆動部１５を制御すること（つまり倒立制御を行うこと）もできる。これにより、杖１の本体フレーム１１の角度を一定に保った状態で安定に歩行させることができる。このような倒立制御も、傾きθに基づき駆動部１５を制御する一例であり、他の制御と組み合わせることもできる。また、倒立状態としては、鉛直方向に本体フレーム１１が向いた状態とすることができるが、所定角度だけ前方又は後方に傾けた角度を基準とすることもできる。

特に、センサ１６は、図１で例示したように把持部１２の近隣に配設しておくか、或いは、把持部１２に配設しておくことが好ましい。このように使用者の手元にくるようにセンサ１６を配置させることにより、使用者２の力Ｆ（又は移動させる量）に応じて傾きθの変化が大きくなり、傾きθの変化が検出し易く制御を細かくすることができる。さらに、これにより、進行方向の加速度がセンサ１６で検出され難くすることができ、センサ１６にジャイロ機能を設けなくて済む。

以下、杖１において実施されることが可能な、本実施形態に係る制御方法（以下、本方法）について説明する。本方法は、杖１を制御する方法、より具体的には駆動部１５を制御する方法であり、次に説明する検出ステップ及び制御ステップを備える。上記検出ステップは、センサ１６が、杖１の傾きを検出するステップである。上記制御ステップは、制御部１０が、スイッチ１３がオンされた場合に、センサ１６で検出された傾きに基づき駆動部１５を制御するステップである。

この制御方法は、例えば、杖１の制御部１０として備えるコンピュータに、次の車輪駆動処理を実行させるための上記プログラムを用いて実現させることができるが、これに限ったものではない。上記車輪駆動処理は、センサ１６で検出された杖１の傾きを入力するステップと、スイッチ１３がオンされた場合に、センサ１６から入力された傾きに基づき駆動部１５を制御するステップと、を有する。

このような制御方法の好適な例について図４を参照しながら説明する。図４は、杖１における処理例を説明するためのフロー図である。

まず、制御部１０は、スイッチ１３の状態及びセンサ１６からの出力値である検出値（傾きθ）を監視しておくものとする。制御部１０は、スイッチ１３で使用者２による把持が検出されたか否かを判定し（ステップＳ１１）、検出された時点で次の処理に進む。

ステップＳ１１でＹＥＳとなった場合（把持が検出された場合）、制御部１０は、センサ１６の検出値に基づく駆動部１５の制御を開始する（ステップＳ１２）。次いで、制御部１０は、スイッチ１３で把持が未検出になったか否かを判定し（ステップＳ１３）、未検出になった場合（ＹＥＳとなった場合）に駆動部１５の制御を停止する（ステップＳ１４）。これにより、使用者２が把持しなくなった時点で車輪１４の駆動が停止されることになる。

このような処理は、繰り返される。即ち、ステップＳ１４の後は、再度、ステップＳ１１から処理が開始されることになる。

ステップＳ１３及びその後の処理で例示したように、スイッチ１３は、使用者２が把持を止めることでオフされるスイッチとし、制御部１０は、スイッチ１３がオフされた場合に、車輪１４の駆動を停止させるように駆動部１５を制御することが好ましい。つまり、スイッチ１３は、使用者２が手を離すことで非常停止するスイッチとして機能させることができる。

以上、本実施形態に係る車輪付きの杖１によれば、車輪１４の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖１を安定した姿勢に維持させながら使用者２の歩行の意思に沿って車輪１４を駆動させることが可能になる。

ここで、杖１は、スイッチ１３のオン／オフにより駆動を開始／停止させることで、使用者２の進行の意思を反映させながら（意思に沿って）進行／停止させることができる。少なくとも、杖１は、スイッチ１３のオンにより駆動を開始させることで、使用者２が進行させたいときに進行させることができるようになる。また、杖１は、傾きθによる駆動制御を行うことで、安定した杖姿勢状態で利用することができるようになる。このように、杖１では、例えば、使用者２が進行したい方向に向かうように進行させたい速度（歩きたい速度）で車輪１４を駆動させることや、使用者２が停止したい場合に停止できるように車輪１４を駆動停止させることなどが可能である。

スイッチ１３のオフによる停止制御の効果について補足する。
単に車輪と本体フレームと把持部とを有するような杖では、制動力を発生させようとすると、ブレーキをつける方法があるが、ブレーキにかかる荷重を大きくするために、車輪とブレーキの距離を離す必要があり、大型化してしまう。これに対し、本実施形態のようにスイッチ１３のオフによる停止制御を採用することで、このような大型化を避けることができ、さらにはとっさの停止制御を行うことができる。また、モータを設ける場合には、モータの制御により車輪で制動力を発生することは可能であるが、モータの制御が何らかのエラーにより不能となった場合には、非常に危険である。これに対し、本実施形態のようにスイッチ１３のオフによる停止制御を採用することで、このような危険を避けることができる。

傾きθによる駆動制御の効果について補足する。
単に車輪と本体フレームと把持部とを有するような杖では、使用者は歩行期間のうち一部の期間（杖を突きなおす動作の期間）において杖を運ぶのに力を要する。また、杖を使用した歩行において、歩行に合わせて杖を突きなおす動作は杖を突いていない時間が生まれ、動作中の膝への負担も大きく、バランスを崩しやすい。

これに対し、本実施形態に係る杖１は、その力をアシストして杖１が自身の歩行についてきているかのように進行させることができる。つまり、杖１では、歩行者が杖１の走行速度を操作する必要なく、歩行に合わせて杖が進行してくれる。また、杖１では、特別に複雑なセンシングや複雑な制御を行わなくてもこのような動作が可能になる。これは、次のような理由による。即ち、杖１を持った状態で使用者２の体が移動した場合には手首がヒンジ構造、杖や腕がリンク構造に相当し、杖１の傾きθが変化することになる。よって、その傾きθを補正する制御を行うことで、使用者２は自動的に体との距離を保って移動しているように感じることができる。

また、単に車輪と本体フレームと把持部とを有するような杖において、駆動力を発生させようとすると、受動輪で構成することが考えられる。受動輪を採用した場合には、使用者の力で前進するために、杖が手前に傾くような状態での歩行となる。このような構造で歩く場合、杖へ荷重をかけることで、杖が滑ってしまう可能性が高いために、制動力の発生方法を工夫しなくては危険となる。これに対し、本実施形態に係る杖１では、車輪１４が駆動部１５により駆動される構成、つまり駆動輪を有する構成であるため、このような危険性を考慮する必要がなくなる。

また、単に車輪と本体フレームと把持部とを有するような杖において、駆動力を発生させようとした場合において、モータなどで駆動する場合には、モータの速度を操作スイッチなどにより使用者が歩行しながら杖の走行を制御する（運転を行う）ことが考えられる。よって、使用者は、このような運転に慣れない場合、危険が伴う。これに対し、本実施形態に係る杖１では、傾きθに基づき車輪１４が駆動制御されるため、このような危険性を考慮する必要がなくなる。

また、モータで大きな駆動力を長い時間必要とする場合には、搭載すべきバッテリの容量が大きくなり、バッテリのサイズも大きくなってしまう。しかし、本実施形態に係る杖１では、駆動部１５としてモータを用いる場合でもそのモータにより速度制御を行うが、傾きθに基づく駆動制御に限るためモータの駆動を最小限に抑えることができ、バッテリなどの動力源を必要最小限にすることができる。

また、本実施形態において、駆動部１５は、バックドライバビリティがない伝達機構により車輪１４を駆動させることが好ましい。バックドライバビリティがない伝達機構としては、ウォームギヤを有する機構などが挙げられる。例えば、ウォームギヤを用いることでモータから駆動は可能であるが、タイヤ側からの逆駆動はできない構造とすることができる。但し、上述の伝達機構としては、ウォームギヤに限ったものではなく、既知の技術を用いることができる。但し、ウォームギヤは簡易な構造でバックドライバビリティをなくすことができるため、その点で好ましいと言える。無論、ここでのバックドライバビリティがないとはないとみなせる程度であればよい。

このようにバックドライバビリティがない伝達機構を採用することで、使用者２が急に歩行を中断したい場合にもそれに合わせて車輪１４の回転を即停止させることができる。つまり、バックドライバビリティがない伝達機構を採用することで、歩行時以外（もしくは歩行中に大きな外力が掛かった場合）はタイヤを自動でロックさせることができ、これにより使用者２の転倒などの危険を予防することができる。特に、このような伝達機構は、スイッチ１３を使用者２が把持を止めることでオフされるように機能させる例と併用することで、より効果を奏する。

また、本実施形態では、杖１を手前に傾けた状態で荷重をかけた場合、モータは回生側の力を受けることになるが、ウォームギヤ等の上記伝達機構を採用することでロックすることができるため、モータ駆動をしていない状態では動かない。そして、この状態からモータを駆動すると、ロックを外すことができ駆動力のみで杖１が前進することになる。よって、本実施形態において上記伝達機構を採用することで、停止時のエネルギーの消費を少なくすること、より上手く制御することで停止時のエネルギーの消費をゼロにすることが可能になる。

無論、駆動部１５として低バックドライバビリティを有する伝達機構を有するだけでも、ある程度の効果は得られる。

（実施形態２）
実施形態２について、主に実施形態１との相違点を中心に説明するが、杖１の基本的な構造など、実施形態１で説明した様々な応用例が適用できる。

本実施形態に係る杖１は、図１で説明したような構成とすることができる。但し、本実施形態に係る杖１は、バックドライバビリティがない伝達機構により車輪１４を駆動する駆動部１５を備えていればよく、例えばスイッチ１３及びセンサ１６のいずれか一方又は双方を備えなくてもよい。駆動部１５は、このような伝達機構として、上述したように例えばウォームギヤなどを有することができる。

本実施形態に係る杖１は、例えば制御部１０を備え、その制御部１０により駆動部１５を制御することで、車輪１４の駆動を制御する。本実施形態では、スイッチ１３を備えることで、制御部１０が例えばスイッチ１３が押下又はタッチされている間、駆動を継続させることができる。また、本実施形態では、センサ１６を備えることで、制御部１０は、センサ１６で検出された傾きθに基づき、車輪１４の回転の角速度又は角加速度の制御などを行うことができる。

本実施形態のようにバックドライバビリティがない伝達機構を採用することで、実施形態１でも説明したように、使用者２が急に歩行を中断したい場合にもそれに合わせて車輪１４の回転を即停止させることができる。その他の効果についても、実施形態１で説明した通りであり、また、駆動部１５として低バックドライバビリティを有する伝達機構を有するだけでも、ある程度の効果は得られる。

以上、本実施形態に係る車輪付きの杖１によれば、車輪の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、使用者２の歩行の意思に沿って車輪を駆動させることが可能になる。

（実施形態３）
実施形態３について、図５を併せて参照しながら説明する。本実施形態に関し、主に実施形態１との相違点を中心に説明するが、杖１の基本的な構造など、実施形態１，２で説明した様々な応用例が適用できる。

本実施形態に係る杖１は、図１で説明したような構成とすることができる。但し、本実施形態に係る杖１は、制御部１０による制御が実施形態１と異なり、またスイッチ１３は必須ではなく、制御系としては、制御部１０、駆動部１５、及びセンサ１６を備えていればよい。

本実施形態における制御部１０は、センサ１６で検出された傾きθが所定範囲の角度（θ１～θ２とする）を保つように駆動部１５を制御する。このような制御は、実施形態１で倒立制御として説明したものであり、鉛直方向を基準とする（鉛直方向に本体フレーム１１が向くように制御する）のであれば、θ１＝－θ２（θ１とθ２との中間の角度を０°）とすることができる。

また、使用者によっては脚の症状が異なるため、これらの値も内部メモリに設定可能に構成しておくことが好ましい。つまり、本実施形態に係る杖１は、上記所定範囲の角度を設定する設定部を備えることが好ましい。この設定部は制御部１０に備えることができる。この設定部は、使用者２からの操作を受け付ける操作部を杖１に設け、その操作情報を制御部１０に入力し、制御時に制御部１０が読み出せるように内部メモリに記憶させるように構成することができる。

設定部はこのような操作部からの入力で上記所定範囲の角度を設定する構成に限らない。設定部は、使用者２が把持部１２を把持したときに最初にセンサ１６で検出された傾きθに基づいて、上記所定範囲の角度を設定することが好ましい。

特に、設定部は、センサ１６で検出された傾きθであって、使用者２が把持部１２を把持してから最初に所定時間連続して許容誤差範囲内（δ１～δ２）に維持された傾き（連続検出された傾き）に基づいて、上記所定範囲の角度を設定することが好ましい。また、使用者によっては脚の症状が異なるため、δ１，δ２の値も内部メモリに設定可能に構成しておくことが好ましい。このように、上記所定範囲の角度を使用者２が把持した際の最初にスイッチ１３のオン時で且つ連続検出角度に基づいて決定することで、杖１の把持部１２を把持して立ち上がる途中の角度で上記所定の範囲を設定してしまうことを避けることができる。

本実施形態に係る杖１の制御方法は、上記検出ステップ及び次の制御ステップを備えることとなる。上記検出ステップは、センサ１６が杖１の傾きθを検出するステップである。上記制御ステップは、制御部１０が、センサ１６で検出された傾きθが角度θ１～θ２の間を保つように駆動部１５を制御する。

この制御方法は、例えば、杖１の制御部１０として備えるコンピュータに、次のような他の車輪駆動処理を実行させるための上記プログラムを用いて実現させることができるが、これに限ったものではない。上記他の車輪駆動処理は、センサ１６で検出された杖１の傾きを入力するステップと、センサ１６から入力された傾きが所定範囲の角度を保つように駆動部１５を制御するステップと、を有する。

このような制御方法の好適な例について図５を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る車輪付きの杖１における処理例を説明するためのフロー図である。

まず、制御部１０は、スイッチ１３の状態及びセンサ１６からの出力値である検出値（傾きθ）を監視しておくものとする。制御部１０は、スイッチ１３で使用者２による把持が検出されたか否かを判定し（ステップＳ２１）、検出された時点で次の処理に進む。

ステップＳ２１でＹＥＳとなった場合（把持が検出された場合）、制御部１０は、センサ１６の検出値を取得し（ステップＳ２２）、一定期間（上記所定時間）、その検出値が一定（上記許容誤差範囲内）であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３でＮＯの場合、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２３でＹＥＳの場合、制御部１０は、そのセンサの検出値θ（又は上記所定時間内の中央値又は平均値など）に基づき、上記所定範囲を決定し、その範囲を設定する（ステップＳ２４）。

このような初期設定がなされた後、制御部１０は、センサ１６の検出値θに基づく駆動部１５の制御を開始し、上記所定範囲の角度に保つように駆動部１５を制御する（ステップＳ２５）。次いで、制御部１０は、スイッチ１３で把持が未検出になったか否かを判定し（ステップＳ２６）、未検出になった場合（ＹＥＳとなった場合）に駆動部１５の制御を停止する（ステップＳ２７）。これにより、使用者２が把持しなくなった時点で車輪１４の駆動が停止されることになる。

このような処理は、繰り返される。即ち、ステップＳ２７の後は、再度、ステップＳ２１から処理が開始されることになる。

以上、本実施形態に係る車輪付きの杖１によれば、車輪１４の動力によって歩行を補助することが可能で、且つ、杖１を安定した姿勢に維持させながら使用者２の歩行の意思に沿って車輪１４を駆動させることが可能になる。特に、本実施形態では、上記所定範囲の角度を設定することで、使用者２の操作設定又は最初の姿勢に合うように、杖１を安定した姿勢に維持させながら車輪１４を駆動させることができるようになる。

（代替例）
次に、上述した実施形態１～３における代替例について説明する。
上述した各実施形態に係る杖１は、図１～図５で例示した形状や構造や制御例のものに限ったものではなく、各部の機能が果たせればよい。また、各実施形態に係る杖１において実行される処理（主に駆動部１５の駆動制御）は、適宜組み合わせることができる。

また、実施形態１～３に係る杖１は、いずれも、例えば次のようなハードウェア構成を有することができる。図６は、車輪付きの杖のハードウェア構成の一例を示す図である。

図６に示す車輪付きの杖１００は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、及びインタフェース１０３を有することができる。インタフェース１０３は、駆動部１５とのインタフェース、センサ１６とのインタフェース、及びスイッチ１３とのインタフェースを含むことができる。但し、実施形態に応じて異なることになる。

プロセッサ１０１は、例えば、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ(Micro Processor Unit)、又はＣＰＵなどであってもよい。プロセッサ１０１は、複数のプロセッサを含んでもよい。メモリ１０２は、例えば、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。実施形態１～３で説明した車輪付き杖１における機能は、プロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを読み込んで、インタフェース１０３を介して必要な情報をやり取りしながら実行することにより実現される。

このプログラムは、実施形態１で説明したようなプログラムとすることができ、実施形態２，３においても同様に実装したプログラムとすることができる。例えば、実施形態１で説明すると、このプログラムは、コンピュータに、上述した検出ステップ及び制御ステップを実行させるためのプログラムとすることができる。その他の応用例については上述した通りであり、その説明を省略する。

このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。さらに、この例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリを含む。この半導体メモリとしては、例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などが挙げられる。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１、１００ 車輪付きの杖
２ 使用者
１０ 制御部
１１ 本体フレーム
１２ 把持部
１３ スイッチ
１４ 車輪
１５ 駆動部
１６ センサ
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ インタフェース

Claims (15)

1. 車輪付きの杖であって、
   使用者が把持する把持部と、
   前記把持部に配設され、使用者が把持時に押すことでオンされるスイッチと、
   前記杖の傾きを検出するセンサと、
   前記車輪を駆動する駆動部と、
   前記スイッチがオンされた場合に、前記センサで検出された傾きに基づき前記駆動部を制御する制御部と、
   を備えた、車輪付きの杖。
2. 前記センサを、前記把持部又はその近隣に配設した、
   請求項１に記載の車輪付きの杖。
3. 前記駆動部は、バックドライバビリティがない伝達機構により前記車輪を駆動させる、
   請求項１又は２に記載の車輪付きの杖。
4. 前記スイッチは、使用者が把持を止めることでオフされるスイッチであり、
   前記制御部は、前記スイッチがオフされた場合に、前記車輪の駆動を停止させるように前記駆動部を制御する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の車輪付きの杖。
5. 前記制御部は、前記杖の倒立状態を維持させるように前記駆動部を制御する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の車輪付きの杖。
6. 車輪と、
   バックドライバビリティがない伝達機構により前記車輪を駆動する駆動部と、
   を備えた、車輪付きの杖。
7. 前記伝達機構はウォームギヤを有する、
   請求項３又は６に記載の車輪付きの杖。
8. 車輪付きの杖であって、
   使用者が把持する把持部と、
   前記杖の傾きを検出するセンサと、
   前記車輪を駆動する駆動部と、
   前記センサで検出された傾きが所定範囲の角度を保つように前記駆動部を制御する制御部と、
   備えた、
   車輪付きの杖。
9. 前記所定範囲の角度を設定する設定部を備えた、
   請求項８に記載の車輪付きの杖。
10. 前記設定部は、使用者が前記把持部を把持したときに最初に前記センサで検出された傾きに基づいて、前記所定範囲の角度を設定する、
    請求項９に記載の車輪付きの杖。
11. 前記設定部は、前記センサで検出された傾きであって、使用者が前記把持部を把持してから最初に所定時間連続して許容誤差範囲内に維持された傾きに基づいて、前記所定範囲の角度を設定する、
    請求項９に記載の車輪付きの杖。
12. 車輪付きの杖の制御方法であって、
    前記杖は、使用者が把持する把持部に配設され使用者が把持時に押すことでオンされるスイッチと、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、制御部と、を備え、
    前記センサが、前記杖の傾きを検出するステップと、
    前記制御部が、前記スイッチがオンされた場合に、前記センサで検出された傾きに基づき前記駆動部を制御するステップと、
    を有する、車輪付きの杖の制御方法。
13. 車輪付きの杖の制御方法であって、
    前記杖は、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、制御部と、を備え、
    前記センサが、前記杖の傾きを検出するステップと、
    前記制御部が、前記センサで検出された傾きが所定範囲の角度を保つように前記駆動部を制御するステップと、
    を有する、車輪付きの杖の制御方法。
14. 車輪付きの杖に備えるコンピュータに、車輪駆動処理を実行させるためのプログラムであって、
    前記杖は、使用者が把持する把持部に配設され使用者が把持時に押すことでオンされるスイッチと、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、を備え、
    前記車輪駆動処理は、
    前記センサで検出された前記杖の傾きを入力するステップと、
    前記スイッチがオンされた場合に、前記センサから入力された傾きに基づき前記駆動部を制御するステップと、
    を有する、
    プログラム。
15. 車輪付きの杖に備えるコンピュータに、車輪駆動処理を実行させるためのプログラムであって、
    前記杖は、前記杖の傾きを検出するセンサと、前記車輪を駆動する駆動部と、を備え、
    前記車輪駆動処理は、
    前記センサで検出された前記杖の傾きを入力するステップと、
    前記センサから入力された傾きが所定範囲の角度を保つように前記駆動部を制御するステップと、
    を有する、
    プログラム。

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