JP6053059B2 - 操作力検出装置および当該操作力検出装置を備える歩行補助装置 - Google Patents

Description

本開示は操作力を検出する技術に関し、より特定的には、歩行補助装置に作用する操作力を検出する技術に関する。

電動車両その他の歩行を補助する器具（以下「歩行補助装置」ともいう。）が知られている。たとえば、特開平１０−１１８１２５号公報（特許文献１）は、「構成要素の単品精度や組立精度を特に高いレベルに維持することを必要とせず、かつ、電動車両として組み立てた後の電気的調整工程が不要な電動車両の操作装置」を開示している。この操作装置の構成は、「可動グリップ２とばね押しピストン１９との接続部において、ばね押しピストン１９の雄ねじ部１９ｎと、可動グリップ２に接続されたキャップナット３１とを互いに螺合させることにより相対的な位置調整を可能とし、ロックナット３３で固定する。」というものである（［要約］参照）。

また、特開２０１４−６５３５４号公報（特許文献２）は、「簡易かつコンパクトな構造であるとともに、操作者からの操作力を的確に検出することができる手押しハンディカート」を開示している。特開２０１４−６５３５４号公報に開示された手押しハンディカートは、「車体フレーム１０と、車体フレーム１０に配置された制御装置４とバッテリ５と、電動機７と、車輪２０と、車体フレーム１０に設けられている操作桿２と、操縦桿２の端部に設けられ、操作者Ｈが把持する把持部９ａを有する操作装置９と、備える。そして、操作装置９は、把持部９ａが一体的に接続され、把持部９ａとともに所定の回転軸周りに操作桿９に回動可能に配置された回動部９ｃと、回動部９ｃの回動により伸縮し、この伸縮により操作力を検出する力検出部９ｂと、を備える。」というものである（［要約］参照）。

特開平１０−１１８１２５号公報 特開２０１４−６５３５４号公報

特開平１０−１１８１２５号公報に開示された技術によると、スライド可能な可動グリップ２のスライド量は、ポテンショメータによって圧力に換算される。しかしながら、可動グリップ２を用いると、ハンドル部分の構造が複雑となり、小型化が難しくなる。また、可動グリップ２がスライドするため、使用者は、操作時に違和感を覚える可能性がある。したがって、違和感を覚えないような技術が必要とされている。

また、特開２０１４−６５３５４号公報に開示された技術に関し、歪の検出に関し、ひずみゲージ、静電容量検出、ピエゾ素子、およびそれらをパッケージ化した力覚センサやロードセルと呼ばれるユニットを用いた力の検出方式が知られている。いずれの方式でも、微弱な信号を読み取るための、信号増幅回路が必要になるため構成が複雑になる。精密部品を使用するため、高コストにもなり得る。また、電磁波ノイズに弱いという問題もある。さらに、ひずみゲージを貼り付ける起歪体を介してハンドルと車体本体とを固定する必要があるが、起歪体が衝撃荷重で故障し易く、当該手押しハンディーカートの信頼性が低下し得る。衝撃荷重で壊れやすいという問題もある。したがって、コストの増加を抑制しつつ、電磁波の影響を受けることなく、電動車両の信頼性の低下を抑制できる技術が必要とされている。

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、違和感を覚えさせることなく操作力を検出できる操作力検出装置を提供することである。他の局面における目的は、コストの増加を抑制できる操作力検出装置を提供することである。他の局面における目的は、電磁波の影響を受けることなく操作力を検出できる操作力検出装置を提供することである。他の局面における目的は、信頼性の低下が抑制される操作力検出装置を提供することである。

他の局面における目的は、操作力の違和感をもたらさない歩行補助装置を提供することである。他の局面における目的は、コストの増加が抑制される歩行補助装置を提供することである。他の局面における目的は、操作力の検出精度の低下が抑制される歩行補助装置を提供することである。さらに他の局面における目的は、信頼性の低下が抑制される歩行補助装置を提供することである。

一実施の形態に従うと、器具に対する操作力を検出するための操作力検出装置が提供される。この操作力検出装置は、器具の操作に応じて摺動可能な第１の中空軸部材と、第１の中空軸部材の内部に配置された第２の中空軸部材と、第１の中空軸部材の軸方向に作用する操作力を検出するように第２の中空軸部材に対して固定された圧力検知部と、第１の中空軸部材に固定され、第１の中空軸部材の軸方向に作用する力を圧力検知部に伝達するように圧力検知部に対向して配置される押圧部材とを備える。

他の実施の形態に従うと、歩行補助装置が提供される。この歩行補助装置は、上記の操作力検出装置と、駆動部と、操作力検出装置において検出される操作力に基づいて駆動部の動作を制御するための制御部とを備える。

ある局面において、歩行補助装置に作用する操作力を簡易に検出することができる。
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

操作力検出装置の外観を表す図である。 操作力検出装置を備えた歩行補助装置１の外観を表す図である。 第１の実施の形態に従う操作力検出装置３００の断面を表す図である。 操作力検出装置を拡大した状態を表す図である。 第２の実施の形態に係る操作力検出装置５００の断面を表す図である。 第３の実施の形態に係る操作力検出装置６００の断面を表す図である。 ある局面に従う操作力検出装置７００の断面を表す図である。 第４の実施の形態に係る操作力検出装置８００の断面を表す図である。 歩行補助装置１の外観を表す図である。 歩行補助装置１を実現する機能を表すブロック図である。 歩行補助装置１が備えるＣＰＵ２１が実行する複数の演算の一部を表すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、第１の実施の形態に係る操作力検出装置について説明する。図１は、操作力検出装置の外観を表す図である。操作力検出装置は、グリップ２に覆われている。グリップ２は、ハンドル１１０の外側に装着されている。

図２を参照して、操作力検出装置の使用態様について説明する。図２は、操作力検出装置を備えた歩行補助装置１の外観を表す図である。歩行補助装置１は、ハンドル１１０のように通常の歩行補助車が備える構成とモータ５とを備える。モータ５は歩行補助装置１を駆動する。本実施の形態に係る操作力検出装置は、歩行補助装置１のハンドル１１０のグリップ２の近傍に内蔵される。歩行補助装置１の使用者が、グリップ２を握って歩行しようとすると、操作力検出装置は、グリップ２に作用する力（以下「操作力」ともいう。）を検出し、その操作力の大きさおよび作用する方向に応じてモータ５の駆動を制御する。

歩行補助装置１は、たとえば、高齢者または被介護者のための歩行補助器、ベビーカー、荷物運搬台車、その他の歩行補助車として実現されるが、本開示に係る技術思想の適用対象はこれらに限られない。少なくとも、モータにより駆動されて歩行または運搬を補助するための器具は、当該技術思想を適用することができる。

図３および図４を参照して、操作力検出装置の構造について説明する。図３は、第１の実施の形態に従う操作力検出装置３００の断面を表す図である。

操作力検出装置３００は、固定パイプ５１０と、センサホルダー５２０，５２１と、センサ当接部３３０，３３１と、押圧部材５４０と、感圧抵抗センサ５５０，５５１と、摺動パイプ５６０と、パッキン部材３１０とを備える。センサホルダー５２０，５２１の出力は、ハーネスコネクタ４１０に入力される。ハーネスコネクタ４１０の出力は、歩行補助装置１の制御部に入力される。

摺動パイプ５６０は、固定パイプ５１０の外側に配置されている。摺動パイプ５６０の内周面は、固定パイプ５１０の外周面を摺動可能な材質によって構成されている。

感圧抵抗センサ５５０，５５１は、圧力を電気的に検出する素子である。感圧抵抗センサ５５０，５５１は、たとえば、電極層と感圧抵抗層からなる感圧抵抗フィルムによって構成される。操作力が検出されていない時、電極層と感圧抵抗層とは接触していないので、絶縁状態となり、抵抗値は大きくなる（たとえば、数ＭΩ以上）。一方、操作力が検出されている時、電極層と感圧抵抗層とは接触状態にあり、圧力に応じた電気抵抗が検出される。圧力が大きいほど抵抗値は小さくなる（〜数ｋΩ程度）。

感圧抵抗センサ５５０と感圧抵抗センサ５５１との間には、押圧部材５４０が配置されている。押圧部材５４０は、操作力によって変形しない程度に予め規定された値以上の剛性を備える樹脂その他の素材によって実現される。押圧部材５４０の両端部には、センサ当接部３３０，３３１が形成されている。

より具体的には、感圧抵抗センサ５５０は、センサホルダー５２０によって保持されている。感圧抵抗センサ５５０の表面とセンサ当接部３３０の面とは、対向している。たとえば、使用者が前進するために歩行補助装置１を押す場合がある。このような場合において、感圧抵抗センサ５５０に向かう力が押圧部材５４０に作用したとき、センサ当接部３３０が感圧抵抗センサ５５０に接すると、その時の力に応じた信号がハーネスコネクタ４１０に出力される。

同様に、感圧抵抗センサ５５１は、センサホルダー５２１によって保持されている。感圧抵抗センサ５５１の表面とセンサ当接部３３１の面とは、対向している。たとえば、使用者が停止のために駆動していた歩行補助装置１のハンドル１１０を手前に（使用者に向かって）引く場合がある。このような場合において、感圧抵抗センサ５５１に向かう力が押圧部材５４０に作用したとき、センサ当接部３３１が感圧抵抗センサ５５１に接すると、その時の力に応じた信号がハーネスコネクタ４１０に出力される。

パッキン部材３１０は、固定パイプ５１０の開口端に設けられる。パッキン部材３１０は、固定パイプ５１０と摺動パイプ５６０との間の摺動面に、砂、埃、水その他の異物が混入することを防止する。パッキン部材３１０は、たとえば、樹脂製のシール材として実現される。パッキン部材３１０は、たとえば、摺動パイプ５６０の内周面にはめあわされるような外径を有する。別の局面において、パッキン部材３１０の外周部にねじ山が形成されていてもよい。この場合、摺動パイプ５６０の内周面にもねじ山を形成することにより、パッキン部材３１０と摺動パイプ５６０とを締結することができるので、パッキン部材３１０を堅固に保持することができる。

図４は、操作力検出装置３００を拡大した状態を表す図である。図４に示されるように、固定パイプ５１０は、歩行補助装置１に結合されている。

より詳しくは、固定パイプ５１０は、グリップ構造の骨格となる。固定パイプ５１０は、たとえば、中空円筒状の金属パイプ材、樹脂パイプ材等によって実現される。固定パイプ５１０は、歩行補助装置１の車体本体、たとえばメインフレームに固定される。

センサホルダー５２０，５２１には、感圧抵抗センサ５５０，５５１が配置される。たとえば、感圧抵抗センサ５５０，５５１は、接着テープによって、センサホルダー５２０，５２１の所定の位置（たとえば、センサホルダー５２０，５２１の中央の領域）に貼り付けられる。別の局面において、感圧抵抗センサ５５０，５５１は、センサホルダー５２０，５２１の所定の位置（たとえば、センサホルダー５２０，５２１の中央の領域）に形成された窪みにはめ合わされてもよい。

感圧抵抗センサ５５０は、歩行補助装置１の前方への操作力を検出するためのセンサとして用いられる。感圧抵抗センサ５５１は、歩行補助装置１の後方への操作力を検出するためのセンサとして用いられる。ある局面において、感圧抵抗センサ５５０と感圧抵抗センサ５５１とは、各々の検出面が互いに対向するようにセンサホルダー５２０，５２１にそれぞれ貼り付けられる。なお、歩行補助装置１の仕様その他の必要性に応じて、感圧抵抗センサ５５０，５５１のいずれかのみが用いられてもよい。

固定パイプ５１０の内部に、感圧抵抗センサ５５０，５５１が貼り付けられたセンサホルダー５２０，５２１が挿入される。センサホルダー５２０，５２１は、たとえばスプリングピン（図示しない）によって、固定パイプ５１０に固定される。

押圧部材５４０は、感圧抵抗センサ５５０，５５１に接するように配置される。
摺動パイプ５６０には、固定パイプ５１０が挿入されている。固定パイプ５１０の外周は、摺動パイプ５６０の内周に接している。摺動パイプ５６０は、その内面が摺動可能な構成を有するため、摺動パイプ５６０に作用する力（たとえば、操作力）に応じて、固定パイプ５１０の軸方向に摺動し得る。摺動パイプ５６０の少なくとも内周面は、自己潤滑性のあるポリアセタールやナイロンなどによって構成されることが好ましい。別の局面において、摺動パイプ５６０の内周面には、摺動性を向上させるためのグリスその他の潤滑剤が塗布されていてもよい。さらに別の局面には、摺動パイプ５６０の内周面には、当該潤滑剤を保持するための溝が形成されていてもよい。

押圧部材５４０と摺動パイプ５６０とは、スプリングピン、ネジその他の締結手段によって締結され、互いに固定される。

感圧抵抗センサ５５０，５５１の各端子にはリード線がそれぞれ接続され得る。各リード線は、ハーネスコネクタ４１０に接続される。

摺動パイプ５６０は、グリップ２に圧入される。グリップ２は、使用者が直接握る部材となる。グリップ２は例えばゴム製であるが、グリップ２の素材はゴムに限られない。使用者が把持可能であって滑りにくい形状、素材であればよい。たとえば、摺動パイプ５６０の外径を約２２．２ｍｍとすると、広く市販されている自転車用のゴムグリップなどをグリップ２としてそのまま摺動パイプ５６０に装着することができる。したがって、使用者の好みに合わせて多様なデザインがグリップ２によって実現され得る。

別の局面において、摺動パイプ５６０と固定パイプ５１０との間の摺動面にパッキン部材３１０を設けてもよい。パッキン部材３１０は、固定パイプ５１０の開口端から砂その他の異物や水が浸入することを防止できる。

次に、歩行補助装置１の動作について説明する。使用者がグリップ２を握り、ハンドルを軸方向に押す。使用者の操作力がグリップ２から摺動パイプ５６０に作用すると、摺動パイプ５６０に結合している押圧部材５４０の端部に形成されているセンサ当接部３３０が感圧抵抗センサ５５０を押す。感圧抵抗センサ５５０から電気信号が出力される。歩行補助装置１の制御部は、この電気信号を用いて、ハンドルに作用している力（操作力）を検出し、検出結果（操作力の大きさ、作用する方向）に応じて歩行補助装置１の駆動（前進、加速、減速、停止、後退など）を制御する。

以上のようにして、本実施の形態に係る操作力検出装置３００の構成によれば、ハンドルのスライド量を大きくすることなく、既存のハンドル構成によって操作力が検出できる。したがって、使用者は、違和感を抱くことなく、歩行補助装置１を使用することができる。結果として、操作性の低下が防止される。

また、操作力を電気的に検出するための構成として、たとえば、歪検出回路や増幅回路のような構成を必要としない。したがって、ハンドル部分の構成が複雑にならず、衝撃荷重その他に起因する故障が発生しにくくなる。結果として、歩行補助装置１の信頼性が向上し得る。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る操作力検出装置は、押圧部材における感圧抵抗センサとの当接部が、ゴム、エラストマその他の弾性体からなる点で、第１の実施の形態と異なる。

図５を参照して、第２の実施の形態に係る操作力検出装置５００の構成について説明する。図５は、操作力検出装置５００の断面を表す図である。操作力検出装置５００は、センサ当接部３３０，３３１の代わりに、センサ当接部５３０，５３１を備える。センサ当接部５３０，５３１は、たとえば、ゴム、エラストマ等の弾性体によって構成される。係る構成により、衝撃荷重などで感圧抵抗センサが破損することが予防される。

さらに、操作力検出装置５００は、補助突起部６１０，６１１，６２０，６２１を備える。たとえば、ある局面において、補助突起部６１０，６１１，６２０，６２１は、押圧部材５４０に一体的に形成されている。別の局面において、補助突起部６１０，６１１，６２０，６２１は、専用の部材としてセンサホルダー５２０，５２１と押圧部材５４０との間に配置されてもよい。この場合、補助突起部６１０，６１１，６２０，６２１は、たとえば、リング状の部材として実現される。センサホルダー５２０に向かう力が押圧部材５４０に作用すると、補助突起部６１０，６２０は、センサホルダー５２０に接触し得る。逆に、センサホルダー５２１に向かう力が押圧部材５４０に作用すると、補助突起部６１１，６２１は、センサホルダー５２０に接触し得る。係る構成により、操作力の一部のみが、補助突起部６１０，６２０または補助突起部６１１，６２１を介して、感圧抵抗センサ５５０または感圧抵抗センサ５５１に作用する。感圧抵抗センサ５５１に作用する当該操作力の割合は、例えば、補助突起部６１０，６１１，６２０，６２１および感圧抵抗センサ５５１との当接部の断面形状を変えることにより、任意に調整可能である。

したがって、本実施の形態に係る操作力検出装置５００によれば、感圧抵抗センサ５５１に作用する力の割合を調整可能とすることができるので、歩行補助装置の駆動制御を細かくすることができる。また、無操作時の復元力を得ることができるので、操作力がゼロである場合に確実に感圧抵抗センサ５５０，５５１に作用する力をゼロにできる。したがって、感圧抵抗センサ５５０，５５１からの出力に基づく制御の精度が低下しにくくなる。

＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る操作力検出装置は、押圧部材５４０が固定パイプ５１０と干渉することで、押圧部材５４０が一定以上変位せず、一定以上の操作力が感圧抵抗センサ５５０または感圧抵抗センサ５５１に伝わらない構造を備える点で、前述の各実施の形態と異なる。本実施の形態では、干渉を実現する構成として、押圧部材５４０と固定パイプ５１０との組み合わせが例示されているが、当該構成は図示された態様に限られない。少なくとも、摺動側の部材と固定側の部材とが一定変位で干渉する構成が用いられ得る。

図６を参照して、第３の実施の形態に係る操作力検出装置６００について説明する。図６は、操作力検出装置６００の断面を表す図である。より詳しくは、図６は、押圧部材５４０がセンサ当接部５３０および補助突起部６１０，６２０を押している状態を示している。

具体的には、操作力が摺動パイプ５６０に作用すると、摺動パイプ５６０に固定された押圧部材５４０は、操作力が作用する方向（図中の矢印の方向）に移動しようとする。このとき、当該操作力に基づく力が、押圧部材５４０とセンサホルダー５２０との間に設けられている補助突起部６１０，６２０に作用する。その結果、当該作用する力によっては、補助突起部６１０，６２０は圧縮されて変位し、固定パイプ５１０の端部に接触する場合もある。この場合、押圧部材５４０の移動は、固定パイプ５１０によって妨げられるので、予め規定された大きさ以上の力が、感圧抵抗センサ５５０に作用することを防止できる。その結果、過荷重による感圧抵抗センサ５５０の破損を予防でき、操作力検出装置６００の信頼性を向上させることができる。

＜第４の実施の形態＞
図７および図８を参照して、第４の実施の形態について説明する。図７は、ある局面に従う操作力検出装置７００の断面を表す図である。図８は、第４の実施の形態に係る操作力検出装置８００の断面を表す図である。

本実施の形態に係る操作力検出装置は、曲げられた感圧抵抗センサを用いることにより生じ得るプリロード（与圧）の発生を抑制する構成を備える点で前述の各実施の形態と異なる。本実施の形態において、曲げられた感圧抵抗センサとは、たとえば、当該感圧抵抗センサの内部の配線が断線しない程度に湾曲している感圧抵抗センサをいう。曲げられる程度は、たとえば、感圧抵抗センサを構成する素材の硬さ、当該感圧抵抗センサが配置される部位のスペースに応じて決定され得る。

図７の状態（Ａ）に示されるように、操作力検出装置７００は、感圧抵抗センサ５５０を備える。感圧抵抗センサ５５０は、フレキシブル基板８１０と、基板８２０と、スペーサ８３０と、感圧抵抗体８４０と、プラス電極８５０と、マイナス電極８６０とを含む。プラス電極８５０とマイナス電極８６０とは、フレキシブル基板８１０の面のうちの押圧部材５４０が接触する面とは反対の面に形成されている。感圧抵抗体８４０の端部を除く部分は、圧力検知エリア８７０を構成する。感圧抵抗体８４０は、基板８２０に設けられている。基板８２０は、接着剤８８０によってセンサホルダー５２０に結合され得る。

状態（Ａ）では、感圧抵抗体８４０と、プラス電極８５０およびマイナス電極８６０とが隔離され、絶縁状態となる。しかしながら、フレキシブル基板８１０にプリロードが作用すると、曲げによる内部応力がフレキシブル基板８１０に伝わる。その結果、フレキシブル基板８１０が湾曲し、フレキシブル基板８１０に形成されているプラス電極８５０およびマイナス電極８６０と感圧抵抗体８４０とが接触する可能性がある。

状態（Ｂ）に示されるように、より具体的には、たとえば、感圧抵抗センサ５５０は、固定パイプ５１０の内部に挿入されるために、フレキシブル基板８１０の端部が曲げられる。この場合、曲げ部分の反発力による応力は、フレキシブル基板８１０のうちの、スペーサ８３０によって支持されていない部分（たとえば、プラス電極８５０とマイナス電極８６０とが形成されている領域）に作用する。その結果、当該応力の大きさによっては、プラス電極８５０およびマイナス電極８６０が感圧抵抗体８４０に接する場合があり得る。この場合、操作力検出装置７００は、プリロードを受けている状態となり、正確な操作力が検出されなくなる。

そこで、図８に示されるように、本実施の形態に従う８００は、フレキシブル基板８１０をセンサホルダー５２０に抑え込むための曲げ抑え部材９１０を備える。曲げ抑え部材９１０は、たとえば、センサホルダー５２０と同様の素材によって実現される。別の局面において、曲げ抑え部材９１０の素材はセンサホルダー５２０の素材と同じでなくてもよい。少なくとも、曲げ抑え部材９１０の素材は、フレキシブル基板８１０を曲げることにより生じる反発力による変形がない程度の剛性を備える素材であればよい。

係る構成により、曲げ抑え部材９１０は、センサホルダー５２０と共にフレキシブル基板８１０を挟み込むことができる。したがって、フレキシブル基板８１０を曲げることにより形成される曲げ部の反発力による応力が圧力検知エリア８７０に伝わらないように、フレキシブル基板８１０が保持される。その結果、プラス電極８５０およびマイナス電極８６０による感圧抵抗体８４０に対する意図しない接触が防止されるので、操作力の検出精度の低下が防止され得る。

＜第５の実施の形態＞
以下、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る歩行補助装置１は、前述の第１〜第４の実施の形態のいずれかに係る操作力検出装置を備える。

図９および図１０を参照して、歩行補助装置１の構成について説明する。図９は、歩行補助装置１の外観を表す図である。図１０は、歩行補助装置１を実現する機能を表すブロック図である。

図９に示されるように、歩行補助装置１は、基体フレーム（以下、単に「基体」ともいう）４０と、グリップ２と、手動操作用のブレーキレバー７と、スタート／停止スイッチ２Ａと、物を収容するためのバッグ２６と、前輪３と、後輪４と、モータ５と、左右のフレーム（図示しない）と、歩行補助装置１の駆動を制御するための制御部１０とを含む。基体４０を構成するフレームの一部は、着座可能な座部を構成する。グリップ２は、たとえば、歩行補助装置１の進行方向に平行となるように左右のフレームにそれぞれ取り付けられる。

後輪４は、モータ５により駆動される。グリップ２は、支持部として、歩行補助装置１の使用者の身体の少なくとも一部を支持するように構成されている。

バッグ２６には、歩行補助装置１の各部に電力を供給するための電池部２５が配置される。電池部２５は、たとえば、リチウムイオン電池その他の充電可能な電池を含む。なお、制御部１０および電池部２５の取り付け位置は、図示される位置に限られず、歩行時の妨げにならない位置であればよい。

図１０を参照して、制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、メモリ２２と、入力部２３と、出力部２４とを含む。メモリ２２は、たとえば、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とにより実現される。制御部１０は、操作力検出部９００に電気的に接続されている。操作力検出部９００は、前述の実施の形態における操作力検出装置によって実現される。

入力部２３は、各種センサから出力される信号の入力を受け付ける。出力部２４は、信号をモータ５その他の各部に出力する。

制御部１０は、歩行補助装置１の作動を制御する。たとえば、制御部１０は、モータ５の回転を制御する。モータ５は、たとえば、ＤＣ（Direct Current）モータによって実現される。後輪４は、モータ５の回転軸（図示しない）に結合されており、モータ５の回転運動に連動して回転する。本実施の形態では、モータ５が後輪４に設けられており、歩行補助装置１は、後輪駆動である。しかしながら、歩行補助装置１の駆動形式は、これに限定されず、前輪３が駆動する前輪駆動、または前輪３および後輪４がいずれも駆動する４輪駆動であってもよい。

なお、本実施の形態では、モータ５のショートブレーキ（短絡制動）を用いることにより、制動力が基体４０に作用し得る。ショートブレーキは、モータ５のコイル間をスイッチのＯＮ／ＯＦＦにより短絡させて制動力を得るものである。

ブレーキは、使用者のブレーキレバー７の操作に応答して、自転車のブレーキのように車輪の回転を止める。本実施の形態では、ブレーキレバー７が操作された時には、ＣＰＵ２１は、モータ５への電流供給を停止することで、モータ５に電流が供給された状態でブレーキによる制動力がモータ５に作用して前輪３や後輪４がロックする状態になることを防止する。他の局面において、電池部２５のバッテリ切れ等により歩行補助装置１の運転制御ができない場合には、歩行補助装置１は、モータ５によるアシスト力および抑速力が作用しない通常の歩行補助車として使用され得る。

ある局面において、歩行補助装置１の使用者（たとえば、単独での二足歩行が困難な人）が、グリップ２を前方に押すと、グリップ２に対する力は操作力として操作力検出装置によって検出される。検出された操作力は、電気信号として、制御部１０のＣＰＵ２１に入力される。ＣＰＵ２１は、その操作力が作用している方向および当該操作力の大きさに応じて、歩行補助装置１を前進させるように駆動の制御信号をモータ５に送る。モータ５がその制御信号に応じて正転すると、歩行補助装置１は前進する。

一方、別の局面において、当該使用者がグリップ２を引く動作を行なうと、グリップ２に対する操作力は、グリップ２を前方に押した場合に作用する操作力とは反対方向に作用する操作力として検出される。この場合、検出された操作力に応じた信号が制御部１０に送られると、ＣＰＵ２１は、歩行補助装置１を停止させようとする意志が働いていると判断し、モータ５の回転を徐々に遅くする。歩行補助装置１は減速する。

［制御構造］
図１１を参照して、本実施の形態に係る歩行補助装置１の制御構造について説明する。図１１は、歩行補助装置１が備えるＣＰＵ２１が実行する複数の演算の一部を表すフローチャートである。なお、図１１に示される制御は、別の局面において、各演算の全部または一部は当該演算を実行するように構成された回路素子その他のハードウェアによっても実現され得る。

ステップＳ１２１０にて、ＣＰＵ２１は、歩行補助装置１に設けられたスイッチ（図示しない）がオン（ＯＮ）に設定されたことに基づいて、歩行補助装置１の電源をＯＮにする。

ステップＳ１２２０にて、ＣＰＵ２１は、操作力検出部９００からの信号に基づいて、歩行補助装置１に対する作用力（すなわち、グリップ２に働いた操作力）を検出する。

ステップＳ１２３０にて、ＣＰＵ２１は、当該作用力が予め規定された閾値以上であるか否かを判断する。当該閾値は、歩行補助装置１の製造事業者によって予め設定されている。別の局面において、当該閾値は、歩行補助装置１の使用者あるいは管理者によって変更されてもよい。この場合、当該閾値は、たとえば、使用者の年齢その他体力に応じて設定され得る。ＣＰＵ２１は、当該作用力が予め規定された閾値以上であると判断すると（ステップＳ１２３０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２４０に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２３０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御をステップＳ１２２０に戻す。

ステップＳ１２４０にて、ＣＰＵ２１は、ブレーキを解除するための信号を当該ブレーキに送信する。ブレーキがこの信号を受信すると、たとえば、電磁ロックを解除する。

ステップＳ１２５０にて、ＣＰＵ２１は、モータ５に信号を送信し、モータ５を駆動させる。たとえば、ステップＳ１２２０において検出された作用力が歩行補助装置１を押す方向への操作力である場合には、ＣＰＵ２１は、モータ５を正転させる信号をモータ５に送る。モータ５が正転を開始すると、歩行補助装置１は前進し始める。一方、検出された作用力が歩行補助装置１を手前に引く方向への操作力である場合には、ＣＰＵ２１は、モータ５を反転させる信号をモータ５に送信する。モータ５が反転を開始すると、歩行補助装置１は、後退し始める。

ステップＳ１２６０にて、ＣＰＵ２１は、運転スイッチが遮断（ＯＦＦ）されたか否かを判断する。この判断は、ＣＰＵ２１に入力される信号の種類に基づいて行なわれる。ＣＰＵ２１は、運転スイッチがＯＦＦされたと判断すると（ステップＳ１２６０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２７０に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１２６０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１は、制御をステップＳ１２２０に戻す。

ステップＳ１２７０にて、ＣＰＵ２１は、ショートブレーキをＯＮに設定する。制動力が後輪４に作用すると、歩行補助装置１は徐々に減速し、停止する。

ステップＳ１２８０にて、ＣＰＵ２１は、電源をＯＦＦに設定する。これにより、不用意にスイッチが操作されても、歩行補助装置１は、駆動しなくなる。

以上のようにして、本実施の形態に係る歩行補助装置１によれば、低コストでシンプルな構造で軸方向の操作力を検出できる。また、グリップ２を操作したときのストロークがなく、ハーネスがフレームの外に表れないため、アシスト機能なしの既存の歩行車と外見上区別がつかない。したがって、新しい種類の機器や機械類を苦手と感じることの多い使用者でも抵抗感がなく歩行補助装置１を使用できるため、より積極的な外出や運動が促進されることで、使用者の運動機能の維持に効果があり、その結果、将来の介護予防に有効である。

（まとめ）
以上より、本開示に係る操作力検出装置および歩行補助装置は、以下のように要約される。

［構成１］
一実施の形態に従うと、把持に基づいて作用する操作力を検出するための操作力検出装置が提供される。この操作力検出装置は、把持に応じて軸方向に摺動可能な第１の中空軸部材（たとえば、摺動パイプ５６０）と、当該第１の中空軸部材の内部に配置された第２の中空軸部材（たとえば、固定パイプ５１０）と、当該第２の中空軸部材の軸方向に作用する操作力を検出するように当該第２の中空軸部材に対して固定された圧力検知部（たとえば、感圧抵抗センサ５５０，５５１）と、当該第１の中空軸部材に固定され、当該第１の中空軸部材の軸方向に作用する力を当該圧力検知部に伝達するように当該圧力検知部に接して配置される押圧部材（たとえば、押圧部材５４０）とを備える。

［構成２］
好ましくは、当該押圧部材のうちの圧力検知部に接する部分は、弾性体である。当該弾性体は、たとえば、ゴム、エラストマ等であるが、これらに限られない。

［構成３］
好ましくは、操作力検出装置は、圧力検知部を保持するための保持部材（たとえば、センサホルダー５２０，５２１）をさらに備える。当該保持部材は、当該押圧部材に接している。

［構成４］
好ましくは、操作力検出装置は、圧力検知部（たとえば、感圧抵抗センサ５５０，５５１）を保持するための保持部材（たとえば、センサホルダー５２０，５２１）をさらに備える。当該圧力検知部は当該保持部材に接している。当該圧力検知部の端部は、第２の中空軸部材の内周に応じて曲げられた湾曲部を含む。操作力検出装置は、湾曲部を保持部材で挟み込むための曲げ抑え部材（たとえば、曲げ抑え部材９１０）をさらに備える。

［構成５］
好ましくは、当該操作力が作用した場合に、当該押圧部材は、当該第２の中空軸部材の端部に接触するように構成されている。

［構成６］
好ましくは、当該圧力検知部は、当該第１の中空軸部材の軸方向のうちの第１の方向に作用する力を検出するための第１の感圧抵抗センサ（たとえば、感圧抵抗センサ５５０）と、第１の方向と反対の第２の方向に作用する力を検出するための第２の感圧抵抗センサ（たとえば、感圧抵抗センサ５５１）との少なくともいずれかを含む。

［構成７］
好ましくは、当該圧力検知部は、感圧抵抗検出部を含む。

［構成８］
好ましくは、操作力検出装置は、第１の中空軸部材の内周と、第２の中空軸部材の外周との間に配置された防水部材（たとえば、パッキン部材）をさらに備える。

［構成９］
他の実施の形態に従うと、歩行補助装置が提供される。この歩行補助装置は、上記の操作力検出装置と、駆動部（たとえば、モータ５）と、操作力検出装置において検出される操作力に基づいて駆動部の動作を制御するための制御部（たとえば、制御部１０）とを備える。

＜実施の形態のまとめ＞
以上のようにして、各実施の形態によれば、違和感を覚えないような操作力検出装置が提供される。また、構造が複雑にならないため操作力検出装置のコストの増加が抑制される。また、操作力検出装置は、電磁波の影響を受けにくいので、操作力の検出精度の低下が抑制される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 歩行補助装置、２ グリップ、２Ａ 停止スイッチ、３ 前輪、４ 後輪、５ モータ、７ ブレーキレバー、１０ 制御部、２２ メモリ、２３ 入力部、２４ 出力部、２５ 電池部、２６ バッグ、４０ 基体、１１０ ハンドル、３００，５００，６００，７００，８００ 操作力検出装置、３３０，３３１，５３０，５３１ 当接部、４１０ ハーネスコネクタ、５１０ 固定パイプ、５２０，５２１ センサホルダー、５４０ 押圧部材、５５０，５５１ 抗センサ、５６０ 摺動パイプ、６１０，６１１，６２０，６２１ 補助突起部、８１０ フレキシブル基板、８２０ 基板、８３０ スペーサ、８４０ 感圧抵抗体、８５０ プラス電極、８６０ マイナス電極、８７０ 圧力検知エリア、８８０ 接着剤、９００ 操作力検出部、９１０ 抑え部材。

Claims (8)

1. 器具に対する操作力を検出するための操作力検出装置であって、
   器具の操作に応じて摺動可能な第１の中空軸部材と、
   前記第１の中空軸部材の内部に配置された第２の中空軸部材と、
   前記第１の中空軸部材の軸方向に作用する操作力を検出するように前記第２の中空軸部材に対して固定された圧力検知部と、
   前記圧力検知部を保持するとともに、当該圧力検知部に作用する力を低減するための保持部材と、
   前記第１の中空軸部材に固定され、前記第１の中空軸部材の軸方向に作用する力を前記圧力検知部に伝達するように前記圧力検知部に対向して配置される押圧部材とを備え、
   前記押圧部材は、突起部を含み、前記操作力が作用した場合に前記突起部が前記保持部材に接触するように構成される、操作力検出装置。
2. 前記押圧部材のうちの前記圧力検知部に接する部分は、弾性体を含む、請求項１に記載の操作力検出装置。
3. 前記圧力検知部の端部は、前記第２の中空軸部材の内周に応じて曲げられた湾曲部を含み、
   前記操作力検出装置は、前記湾曲部を前記保持部材で挟み込むための曲げ抑え部材をさらに備える、請求項１または２に記載の操作力検出装置。
4. 前記操作力が作用した場合に、前記押圧部材は、前記第２の中空軸部材の端部に接触するように構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の操作力検出装置。
5. 前記圧力検知部は、前記第１の中空軸部材の軸方向のうちの第１の方向に作用する力を検出するための第１の感圧抵抗センサと、
   前記第１の方向と反対の第２の方向に作用する力を検出するための第２の感圧抵抗センサとの少なくともいずれかを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の操作力検出装置。
6. 前記第１の中空軸部材の内周と、前記第２の中空軸部材の外周との間に配置された防水部材をさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載の操作力検出装置。
7. 前記圧力検知部は、感圧抵抗検出部を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の操作力検出装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の操作力検出装置と、
   駆動部と、
   前記操作力検出装置において検出される操作力に基づいて前記駆動部の動作を制御するための制御部とを備える、歩行補助装置。

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