JP6337376B2 - 操作装置及び移動体 - Google Patents

Description

本発明は、移動体を移動させるための操作を受け付ける操作装置、及びその操作装置を備えた移動体に関する。

従来から、パーソナルモビリティ等の移動体において、操作インターフェースとしてハンドルに感圧センサを設け、その感圧センサで検知した握り圧力に基づき移動体を動作させる技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、ハンドルに感圧センサを設け、設定値以上の握り圧力の検知に基づいて、走行を禁止する技術が開示されている。また、左右の車輪のそれぞれにモータが取り付けられた移動体の既製品として、ハンドルに進行方向の力を検知する感圧センサを設け、感圧センサから入力された進行方向の力を検知して、左右のモータへの出力量を変化させるものがある。また、既製品には、ハンドルのグリップを押す若しくは引く動作によって移動体を前進／後退させるものがある。

特開平８−１４０２０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術をはじめとする従来の技術では、片手側の操作インターフェースだけで移動体の右左折を含む操作ができないといった課題がある。また、電動車椅子のように元々手動だった移動体を電動化させた移動体で従来用いられる主な操作インターフェースは、ジョイスティック等の本来移動体を操作するインターフェース操作とは異なっており、直感的な操作ができなかったため、一定の慣れが必要であった。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、移動体を移動させるための操作を受け付ける操作装置において、片手側の操作インターフェースだけでも移動体に対する右左折を含む操作を容易に行うことができるようにすることにある。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、移動機構を備えた移動体に設けられ、該移動体を移動させるための操作を受け付ける操作装置であって、前記移動体の操作者が両手で把持可能な領域をもつハンドルと、前記操作者によって前記ハンドルに加えられた前後左右のそれぞれの方向の力を検出する検出部と、該検出部で検出された力に応じた駆動によって前記移動体を移動させるように、前記移動機構を制御する制御部と、を有し、前記検出部は、左手側および右手側のそれぞれの前記把持可能な領域に設けられており、少なくとも片手側の前記把持可能な領域において前記ハンドルに加えられた前後左右のそれぞれの方向の力を検出することを特徴としたものである。

本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記検出部は、前記把持可能な前記領域において、親指用のセンサと他の指用のセンサを有することを特徴としたものである。

本発明の第３の技術手段は、第２の技術手段において、前記他の指用のセンサが複数設けられていることを特徴としたものである。

本発明の第４の技術手段は、第１の技術手段において、前記検出部は、前記把持可能な前記領域において、前進方向の側面と後進方向の側面に設けられ、少なくとも一方の前記側面において圧力分布を検出することを特徴としたものである。

本発明の第５の技術手段は、第１〜第４のいずれか１の技術手段において、前記検出部は、前記操作者によって前記ハンドルに加えられた力の大きさ及びモーメントを検出することを特徴としたものである。

本発明の第６の技術手段は、移動体において、第１〜第５のいずれか１の技術手段における操作装置を備えたことを特徴としたものである。

本発明によれば、移動体を移動させるための操作を受け付ける操作装置において、片手側の操作インターフェースだけでも移動体に対する右左折を含む操作を容易に行うことができるようになる。

本発明に係る移動体のシステム構成例を示すブロック図である。 本発明に係る移動体の一例としての電動車椅子の外観を示す側面図である。 図２Ａの電動車椅子の上面図である。 図２Ａ，図２Ｂの電動車椅子におけるセンサ付きハンドルの一例を示す上面図である。 図３Ａのハンドルを電動車椅子の進行方向に向かって後方から見た図である。 図３Ａのハンドルを右側面から見た側面図である。 図２Ａ，図２Ｂの電動車椅子における処理の一例を説明するためのフロー図である。 図３Ａのセンサ付きハンドルに加えられた力のモーメントを説明するための模式図である。 本発明に係る移動体の他の例としてのパーソナルモビリティの外観を示す側面図である。 図６Ａのパーソナルモビリティを進行方向に向かって後方から見た図である。 図６Ａ，図６Ｂのパーソナルモビリティにおけるセンサ付きハンドルの一例を示す上面図である。 図７Ａのハンドルをパーソナルモビリティの進行方向に向かって後方から見た図である。 図７Ａのハンドルを右側面から見た側面図である。 図７Ａのセンサ付きハンドルに加えられた力のモーメントの一例を説明するための模式図である。 図７Ａのセンサ付きハンドルに加えられた力のモーメントの他の例を説明するための模式図である。 図７Ａのセンサ付きハンドルに加えられた力のモーメントの他の例を説明するための模式図である。

本発明に係る操作装置は、移動機構を備えた移動体に設けられ、その移動体を移動させるための操作を受け付ける装置である。また、本発明に係る移動体は、この操作装置を備えるものとし、操作装置で受け付けた操作に従って、移動機構により移動することが可能な移動体である。

上記移動体としては、電動車椅子、パーソナルモビリティ、自動車、電動カートなど、様々な車輪付きで電動化された移動体が挙げられ、以下でもそのような例を挙げて説明する。但し、上記移動機構は、車輪とその駆動部とを有するものに限らず、例えば地面又は水面に向けて風圧を送ることで浮いた状態で走行するような移動体、水上バイク等の水面をエンジンで走行する移動体なども、本発明の移動体として適用できる。また、エンジンで例示したように上記移動機構の駆動力は電気に限ったものでもない。また、上記移動機構は、少なくとも前進、右折、及び左折が可能とし、好ましくは後進も可能とする。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る移動体及び操作装置のシステム構成及び処理の例について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る移動体のシステム構成例を示すブロック図である。

図１で例示する移動体１は、移動体１を移動させるための移動機構１１と、図示しないハンドルに設けられた検出部１２と、操作パネル１３と、それらを制御する制御部１０とを備えている。ここで、ハンドルは移動体１の操作者が両手で把持可能な領域（長さ）をもつものとする。換言すれば、本発明に係る移動体は、操作者が両手で操作するような移動体（通常、両手によって操作されるべき移動体）である。

操作パネル１３は、例えばハンドルの近隣に設けられており、移動機構１１に対する速度制限設定、省エネルギー／通常電力モードの設定などを行うことが可能となっている。また、操作パネル１３の代わりに単なるスイッチを設け、そのスイッチで操作するように構成してもよい。また、操作パネル１３やスイッチなどは、電動車椅子の場合、搭乗者が操作できるような位置にも併設するか、その位置に移動させることができるような機構を設けておくとよい。

但し、本発明に係る操作装置は、操作インターフェースを構成するハンドル及び検出部１２と、制御部１０とで備えていればよく、操作パネル１３や上記スイッチは設けなくてもよい。

検出部１２は、移動体１の操作者によってハンドルに加えられた力（操作者の操作により入力された力）、つまり操作者がハンドルを押す力や引く力を検出する。検出部１２としては、ハンドルを把持した際の圧力を検出して出力するようなセンサが挙げられる。

このセンサは、取付位置を操作者が微調整することが可能な状態で又は脱着可能な状態で、ハンドルに取り付けられることが好ましい。検出部１２の配置例などについては後述するが、検出部１２は、ハンドルに加えられた力を検出できればよい。そのため、センサは、その種類によってはハンドルそのものに取り付けなくてもよく、ハンドルの周辺部に取り付けられていればハンドルに加えられた力を検出できる。

本発明の主たる特徴として、検出部１２は、操作者によってハンドルに加えられた前後左右それぞれの方向の力を検出することが可能に構成されている。操作者は移動体１のハンドルに対して前後左右のそれぞれの方向のうちいずれか１又は複数の方向に力を加えることになるが、いずれの方向から加えられた力であっても検出部１２が検出する。

なお、本実施形態も含め、以下では、検出部１２が前、後、左、右それぞれの方向の力を検出するものとして説明するが、後進に対応できない移動体の場合には少なくとも前、左、右それぞれの方向の力を検出できればよい。

制御部１０は、移動体１の操作インターフェースへ入力された力の処理を行う。より具体的には、制御部１０は、検出部１２で検出された力（前後左右それぞれの方向の力）に応じた駆動によって移動体１を移動させるように、移動機構１１を制御する。なお、移動体１が後進できないものである場合には、後方向の力を無視するなどして、この制御に後進を除いておけばよいだけである。

例えば移動体１が電動車椅子である場合、移動機構１１は移動のために車輪を駆動する駆動部を有することになる。この場合、制御部１０は、検出された力に応じた駆動を行うよう駆動部を制御する。また、電動車椅子のような手動での移動可能な移動体の場合、つまり移動機構１１に手動によって移動体１を移動させる機構を含む場合には、操作者の手動による移動を、制御部１０からの制御により移動機構１１（上記駆動部等）がアシストするように構成することもできる。

本実施形態では、制御部１０は、検出部１２で検出された前方向の力と後方向の力から前後方向の合力を算出し、検出部１２で検出された左方向の力と右方向の力から左右方向の合力を算出する。

そして、制御部１０は、移動体１の前後方向について、前後方向の合力（後方向の力を無視する場合には前方向の力のみ）に比例した前後方向の駆動力によって移動体１が移動するように、且つ移動体１の左右方向について、左右方向の合力に比例した左右方向の駆動力によって移動体１が移動するように、移動機構１１を制御する。なお、検出された力に対する駆動力の関係は比例関係に限らず、増加関数（好ましくは単調増加関数）であればよい。

このような合力の算出や駆動力の算出は、制御部１０に、検出される力の組み合わせによって対応する駆動力及び駆動方向を出力するようなテーブルを設けておき、検出結果である出力値からテーブルを参照して駆動力及び駆動方向を出力するようにすればよい。

より好ましい例として、合力や駆動力の算出は、制御部１０に設けた次のような演算部により実行すればよい。上記演算部は、検出部１２で検出された力に応じた駆動力及び駆動方向を演算により求め、求めた駆動力及び駆動方向を移動機構１１に出力する。

以上、本実施形態に係る操作装置によれば、操作者によってハンドルに加えられた前後左右それぞれの方向の力に応じて移動機構１１での駆動を制御するため、喩えハンドルのうち片手側のみに対応する領域だけでも、移動体１に対する右左折を含む操作を容易に行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る移動体及び操作装置について、移動体の一例として電動車椅子を挙げ、図２Ａ〜図５を参照しながら説明する。本実施形態における電動車椅子のシステム構成は、第１の実施形態において図１を参照しながら説明したものと基本的に同様であり、その説明を省略する。また、本実施形態でも第１の実施形態と同様の効果を奏する。

図２Ａは、本発明に係る移動体の一例としての電動車椅子の外観を示す側面図、図２Ｂは、その電動車椅子の上面図である。図３Ａは、図２Ａ，図２Ｂの電動車椅子におけるセンサ付きハンドルの一例を示す上面図、図３Ｂは、そのハンドルを電動車椅子の進行方向に向かって後方から見た図、図３Ｃは、そのハンドルを右側面から見た側面図である。

図２Ａ，図２Ｂで例示する電動車椅子１ａは、搭乗者以外の操作者が電動車椅子１ａを押すための左右のハンドル２１Ｌ，２１Ｒを備え、右ハンドル２１Ｒには操作パネル１３も取り付けられている。操作パネル１３は、図１で説明したもので、タッチパネル１３ａとそれを取り付けるための取付具１３ｂとを有する。

また、電動車椅子１ａは、その本体の左右に設けた回転軸２５Ｌ，２５Ｒと、回転軸２５Ｌ，２５Ｒを中心にタイヤ付きの車輪２２Ｌ，２２Ｒと、手動で車輪２２Ｌ，２２Ｒを進行方向（前向き又は後向き）に回転駆動させるために車輪２２Ｌ，２２Ｒの外側に付けられたハンドリム２３Ｌ，２３Ｒと、ハンドリム２３Ｌ，２３Ｒのカバー２４Ｌ，２４Ｒと、を備えている。

さらに、電動車椅子１ａは、回転軸２５Ｌ，２５Ｒを中心軸としてそれぞれ車輪２２Ｌ，２２Ｒを個別に駆動するための駆動部２０を備え、これにより電動化されている。駆動部２０についてはその詳細は説明しないが、モータ等で例示でき、車輪２２Ｌ，２２Ｒが個別に進行方向や後進方向に回転するように駆動するものであればよい。その他、電動車椅子１ａは、その本体に、搭乗者が搭乗するための椅子、搭乗者の足元の位置に一対のキャスタ（自在輪）なども備えている。

検出部１２について説明する。本実施形態における検出部１２は、操作者によってハンドルに加えられた力の大きさ（力量）及びモーメントを検出する。本実施形態における検出部１２は、この検出のために、図３Ａ〜図３Ｃで例示する感圧センサ１２Ｌａ〜１２Ｌｃ，１２Ｒａ〜１２Ｒｃを有する。

左ハンドル２１Ｌにはその左側面（電動車椅子１ａの外側の側面）に２つの感圧センサ１２Ｌａ，１２Ｌｃが並べて配設されており、左ハンドル２１Ｌの右側面には感圧センサ１２Ｌａに対応する長手方向位置に感圧センサ１２Ｌｂが配設されている。感圧センサ１２Ｌｂは親指用のセンサであり、感圧センサ１２Ｌａ，１２Ｌｃは他の四指用のセンサである。

同様に、右ハンドル２１Ｒにはその右側面（電動車椅子１ａの外側の側面）に２つの感圧センサ１２Ｒａ，１２Ｒｃが並べて配設されており、右ハンドル２１Ｒの左側面には感圧センサ１２Ｒａに対応する長手方向位置に感圧センサ１２Ｒｂが配設されている。感圧センサ１２Ｒｂは親指用のセンサであり、感圧センサ１２Ｒａ，１２Ｒｃは他の四指用のセンサである。

ここで、力のモーメントの回転軸について説明する。操作インターフェースの一部であるハンドル２１Ｌの長手方向軸とハンドル２１Ｒの長手方向軸とを通る面（図２Ａの例では水平面から若干角度がついた面）内における、若しくはハンドル２１Ｌ，２１Ｒを横切る水平面内における、双方の長手方向軸の中間に位置する中線上の所定の点を原点とし、その原点を通り上記面若しくは上記水平面に垂直な軸を、操作インターフェースの入力軸（回転軸）とすればよい。このような例は、後述の図５で回転軸Ａｘとして挙げる。

そして、検出部１２では、感圧センサ１２Ｌａ〜１２Ｌｃ，１２Ｒａ〜１２Ｒｃのそれぞれについて検出された力の大きさ（力量）と回転軸からの位置ベクトルとにより、その回転軸周りの力のモーメントを求め、それらの値から力のモーメントの比率（例えば左回りのモーメントに対する右回りのモーメントの比率）を求め、その値を検出結果として出力すればよい。但し、モーメントの回転軸はこれに限ったものではなく、感圧センサ１２Ｌａ〜１２Ｌｃ，１２Ｒａ〜１２Ｒｃ上を通らないような軸に、任意に決めておけばよい。

このような検出部１２を有する電動車椅子１ａの制御部１０における処理例について、図４及び図５を併せて参照しながら説明する。図４は、図２Ａ，図２Ｂの電動車椅子における処理の一例を説明するためのフロー図である。また、図５は、図３Ａのセンサ付きハンドルに加えられた力のモーメントを説明するための模式図である。

まず、電動車椅子１ａの制御部１０は、検出部１２からの操作入力が受け付けられたか否かを判定する（ステップＳ１）。検出部１２は、押圧が検出された段階で制御部１０に出力するように構成されている。

制御部１０は、ステップＳ１でＹＥＳとなった場合、検出部１２から出力された出力値のうち力の大きさ（力量）を抽出する（ステップＳ２）。上記力量としては、感圧センサ１２Ｌａ〜１２Ｌｃ，１２Ｒａ〜１２Ｒｃから出力された値の合計値（力量の合計）を検出部１２から出力してもよいし、その平均値又は代表値などの統計値を検出部１２から出力してもよい。

その他、例えば「左側の感圧センサ１２Ｌａ，１２Ｌｃ，１２Ｒｂから出力された値」の合計から「右側の感圧センサ１２Ｌｂ，１２Ｒａ，１２Ｒｃから出力された値」の合計を差し引いた値と、「前方側の感圧センサ１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｒａ，１２Ｒｂから出力された値」の合計から「後方側の感圧センサ１２Ｌｃ，１２Ｒｃから出力された値」の合計を差し引いた値と、を検出部１２から出力してもよい。

その後、制御部１０は、検出部１２から出力された力量の強弱によって、より好ましくは力量に比例するように、駆動部２０への出力値（モータの回転数）を決め、駆動部２０にそれを出力する（ステップＳ３）。この例においてステップＳ３で出力するモータの回転数とは、左右モータの合計の回転数又は平均の回転数を指す。また、第１の実施形態で例示したように、検出された力量に対する上記回転数（駆動力に対応）の関係は比例関係に限らず、増加関数（好ましくは単調増加関数）であればよい。

また、制御部１０は、検出部１２からの出力値のうち力のモーメントの比率を抽出する（ステップＳ４）。その後、制御部１０は、検出部１２から出力された力のモーメントの比率（例えば左回りのモーメントに対する右回りのモーメントの比率）に反比例するように左モータに対する右モータとの回転数比を求め、その回転数比を駆動部２０へ出力する（ステップＳ５）。左モータに対する右モータの回転数比は、右回りのモーメントに対する左回りのモーメントの比率と比例することになる。

このように、検出部１２で操作者により操作入力されたモーメントを検知することで、左右のモーメントの差分によって操作者が電動車椅子１ａをどの方向に移動させようとしているかが判定できるため、制御部１０では、その計算結果に反比例するような左右モータの回転数比を駆動部２０に出力すればよい。これにより、操作者の意図に従った移動を行うことができる。

また、力の大きさと同様に、検出された左回りに対する右回りのモーメントの比率に対する左右モータの回転数比の関係は反比例に限らず、減少関数（好ましくは単調減少関数）であればよい。また、左回りに対する右回りのモーメントの比率が０又は無限大になる場合には、回転数比としてではなく、成分が存在する方のモーメントとは逆のモータのみを駆動させるように指示すればよい。例えば右回りのモーメントのみ存在した場合には左のモータのみを駆動させるように指示する。なお、ステップＳ２，Ｓ３の処理とステップＳ４，Ｓ５の処理の手順を入れ替えてもよい。

一例として、操作者が電動車椅子１ａを左折（又は左前方に進行）させたい場合について、図５を参照しながら説明する。電動車椅子１ａには、図３Ａ〜図３Ｃで例示したように縦向きのハンドル２１Ｌ，２１Ｒに感圧センサが配されている。そして、検出される力のモーメントは回転軸Ａｘ周りのモーメントとする。

左折させたい場合、操作者は、各ハンドル２１Ｌ，２１Ｒについて左回りに力を入れることになり、結果として図５で例示するように、感圧センサ１２Ｌａ，１２Ｒｃでは押圧が検出されず（検出閾値を超えない程度）、他の感圧センサで押圧が検出される。感圧センサ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃで検出される力量をそれぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とすると、Ｐ１，Ｐ３はハンドル上の配置から左向きの力となり、Ｐ２，Ｐ４はハンドル上の配置から右向きの力となる。また、モーメントの回転軸Ａｘから感圧センサ１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃへの距離は既存であり、それぞれＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とする。なお、Ｐ１〜Ｐ４は便宜上、各センサの端付近に力点があるように記載してあるが、実際には各センサは１箇所で検出を行うため、Ｐ１〜Ｐ４は各センサの中心部分に力点がある。

そして、左折させたい場合の力の大きさは、力の大きさはＰ１＋Ｐ３＜Ｐ２＋Ｐ４となり、このような結果が得られた場合に、検出部１２は、左回りのモーメントがかかっていることを検出する。実際には、検出部１２は、（Ｐ２×Ｌ２＋Ｐ４×Ｌ４）に対する（Ｐ１×Ｌ１＋Ｐ３×Ｌ３）のモーメント比率を検出し、比率が１より小さい場合に左回りのモーメントがかかっていることを検出する。

なお、この例では（Ｐ２×Ｌ２＋Ｐ４×Ｌ４）−（Ｐ１×Ｌ１＋Ｐ３×Ｌ３）が正の場合、左回りのモーメントがかかっているものとして説明している。また、実際、電動車椅子１ａには、これらの力の他に車輪２２Ｌ，２２Ｒと地面との摩擦力がかかっており、駆動部２０が駆動しない段階では、力のモーメントの合計が０となり、電動車椅子１ａは停止している。

このように、操作者が電動車椅子１ａを左折させようとするときには、右回り（時計回り）モーメント＜左回り（反時計回り）モーメントとなる。そして、モーメントの比率が例えば左回りモーメント：右回りモーメント＝７：３であった場合、制御部１０は、それに反比例するように左モータ：右モータ＝３：７の比率となるような回転数比を駆動部２０に出力する。これにより、左モータの回転数が右モータの回転数より少なくなり、結果として左モータの回転が右モータの回転に比べて遅く、左側へ曲がるように進めることができる。

そして、このような処理例では、喩え、ハンドル２１Ｌ，２１Ｒの一方のみを操作者が握って操作していたとしても、力量の合計等やモーメント比率を求めることができる。例えば、操作者がハンドル２１Ｌだけを握って左折させようとした場合、検出部１２は、（Ｐ４×Ｌ４）に対する（Ｐ３×Ｌ３）のモーメント比率を１より小さい値（且つ１からの差が所定値より大きい値）で出力でき、結果として電動車椅子１ａを左折させることができる。

ここで、所定値は、直進（前進／後進）と右左折とを区別するための閾値とする。よって、制御部１０は、所定値以内であれば、直進であると判定し、左右モータの回転数比を１として出力すればよい。

次に、後進／前進の違いについて説明する。例えば、前進時の方が後進時より後方の感圧センサ１２Ｌｂ、感圧センサ１２Ｒｂからの力量がそれぞれ感圧センサ１２Ｌａ、感圧センサ１２Ｒａからの力量より大きいことが想定され、そのような関係になったときに前進と判定し、ならなかった場合に後進と判定すればよい。また、そのような前進／後進の判定に基づき、前進の左折と後進の右折との判定、前進の右折と後進の左折との判定も可能である。また、前進、後進に限らず、真っ直ぐに進む場合については、上述したように、モーメント比率が１からの差が上記所定値内に収まっているか否かを判定し、収まっている場合については真っ直ぐ進むと判定すればよい。

このような判定をより確実に実行するために、図３Ａにおいてハンドル２１Ｌとハンドル２１Ｒとの間隔を、進行方向に向かうにつれて狭くなるように電動車椅子１ａを構成しておくことが好ましい。

また、図４の処理手順に限らず、制御部１０は次のように処理してもよい。つまり、制御部１０は、ステップＳ３ではモータ回転数を駆動部２０に出力せず、ステップＳ５において、検出部１２から出力された左右のモーメント比率によって上記モータ回転数を左右の車輪２２Ｌ，２２Ｒに対して（つまり左右のモータに対して）補正し、左右のモータに対するそれぞれの補正後の値を駆動部２０へ出力するようにしてもよい。

また、ここで例示した電動車椅子１ａは、車軸（回転軸２５Ｌ，２５Ｒ）の方向が車体に対して垂直方向（つまり左右方向）に固定されている移動体である。これに対し、車軸が固定されていない移動体に対しては、次のような制御を行うこともできる。すなわち、制御部１０は、検出部１２から出力された力の大きさ（強弱）によって駆動部への出力値を指示し、また検出部１２から出力された力のモーメントによって操作者の入力方向（操作者が目指す進行方向）を判定し、その入力方向に合うように車軸が向くように車軸の移動を駆動部に指示する。無論、車輪がない移動体に対しては駆動の方向と力を制御部１０から駆動部に指示すれば済む。

また、本実施形態でも第１の実施形態と同様に、演算部が、感圧センサ１２Ｌａ〜１２Ｌｃ，１２Ｒａ〜１２Ｒｃを有する検出部１２で検出された力に応じて、駆動のベクトル（駆動力及び駆動方向）を演算により求め（導出し）、求めた駆動力及び駆動方向を駆動部２０等の移動機構１１に出力することが好ましい。無論、制御部１０が、上記テーブルのようなテーブルを保持しておき、検出部１２からの出力値に対してそのテーブルを参照して駆動力及び駆動方向を出力するようにしてもよい。

また、本実施形態では、検出部１２が力の大きさ及びモーメントを検出する代わりに、検出部１２が前後左右の各方向の力を検出し、制御部１０がその結果に基づき、操作者によってハンドルに加えられた力の大きさ及びモーメントを算出してもよい。無論、この算出も、上記演算部が実行するようにしてもよいし、上述のようにテーブルを保持しておき、各感圧センサからの入力値に対してそのテーブルを参照して力の大きさ及びモーメントを出力するようにしてもよい。

また、図３Ａ〜図３Ｃで例示した感圧センサ群を有する検出部１２は、操作者の右手によってハンドルに加えられる力を検出する領域と、操作者の左手によってハンドルに加えられる力を検出する領域と、をもつ一例である。このようにして力の検出を行うことで、右手及び左手のうち一方の手（片手）によってのみハンドルに力が加えられたことを検出した場合（片手で操作した場合）においても、力の大きさとモーメントを算出することができ、それらの値に基づき前進、右左折、及び後進の判定が可能になる。

但し、このように検出部１２に右手用検出領域と左手用検出領域をもたせておけば、力のモーメントを算出しなくても、単純に、例えば感圧センサ１２Ｌａ，１２Ｒｂで検出された力量の合計と感圧センサ１２Ｒａ，１２Ｌｂで検出された力量の合計との差により、右折なのか左折なのかを判定することは可能である。また、上述したように前進／後進の判定を行うこともできる。

以上、本実施形態によれば、操作者の操作時における操作インターフェース入力軸を中心としたモーメントの検知によって操作者が入力した力のベクトルを検知することができ、それにより右左折方向の力も検知することができる。そして、本実施形態では、このように操作インターフェースにかかる力をセンシングして右左折を含む操作を可能にすることで、ジョイスティック等の従来の操作インターフェースを超える直感的な操作が可能となり、誰でも自然な操作で移動体を移動させることが可能になる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る移動体及び操作装置について、移動体の一例としてパーソナルモビリティを挙げ、図６Ａ〜図１０を参照しながら説明する。本実施形態におけるパーソナルモビリティのシステム構成は、第１の実施形態において図１を参照しながら説明したものと基本的に同様であり、その説明を省略する。

図６Ａは、本発明に係る移動体の他の例としてのパーソナルモビリティの外観を示す側面図で、図６Ｂは、そのパーソナルモビリティを進行方向に向かって後方から見た図である。また、図７Ａは、図６Ａ，図６Ｂにおけるセンサ付きハンドルの一例を示す上面図、図７Ｂは、そのハンドルをパーソナルモビリティの進行方向に向かって後方から見た図、図７Ｃは、図７Ａのハンドルを右側面から見た側面図である。

本実施形態では、図１の移動体１として図６Ａ，図６Ｂで例示するようなパーソナルモビリティ１ｂを挙げて説明する。パーソナルモビリティ１ｂは、搭乗者ともなる操作者がパーソナルモビリティ１ｂを押すための横向きのハンドル３１を備えている。また、ハンドル３１は、分岐部３１Ｌ，３１Ｒを介して棒状のメインフレーム３３に繋がっている。分岐部３１Ｌ，３１Ｒには、操作パネル１３も取り付けられている。操作パネル１３は、図１で説明したもので、タッチパネル１３ａを有する。

また、メインフレーム３３の下端には、パーソナルモビリティ１ｂの本体が接続されている。本体は、メインフレーム３３の下端が接続されたモータ等を有する駆動部３４と、その左右に車輪３６Ｌ，３６Ｒが設けられている。車輪３６Ｌ，３６Ｒはそれぞれ個別に回転可能なように別々のモータの回転軸に取り付けられている。また、本体の上部には左右の足を載置するための足置き台３５Ｌ，３５Ｒが取り付けられており、これらはそれぞれ車輪３６Ｌ，３６Ｒのカバーの機能も有している。

その他、搭乗者である操作者は、移動を開始させる前には、足置き台３５Ｌ，３５Ｒにそれぞれ左足、右足を載置した状態で立つことになるが、この段階で操作者が不安定にならないように、駆動部３４の後方に突起部３７が設けられている。この段階で、操作者は体重を後側にかけて地面に突起部３７をつけるようにすれば、パーソナルモビリティ１ｂから落ちる心配がなくなる。

本実施形態に係る移動体であるパーソナルモビリティ１ｂは、第２の実施形態とは異なり、ハンドル３１が横向きで、且つ検出部１２が有するセンサが感圧導電性エラストマーセンサである。その他の点については第２の実施形態と基本的に同様であり、その応用例も含め、部分的にその説明を省略する。

本実施形態でも、第２の実施形態と同様に、検出部１２は操作者によってハンドルに加えられた力の大きさ及びモーメントを検出している。本例の検出部１２は、この検出のために、図７Ａ〜図７Ｃで例示する感圧導電性エラストマーセンサ１２Ｌｄ，１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅ（以下、それぞれセンサ１２Ｌｄ，１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅと言う）を有する。

センサ１２Ｌｄ，１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅは、ハンドル３１の表面に貼り付けられている。ハンドル３１の左側領域にはその進行方向の側面にセンサ１２Ｌｄが設けられ、その後進方向の側面にセンサ１２Ｌｅが設けられている。同様に、ハンドル３１の右側領域にはその進行方向の側面にセンサ１２Ｒｄが設けられ、その後進方向の側面にセンサ１２Ｒｅが設けられている。

このような検出部１２を有するパーソナルモビリティ１ｂの制御部１０における処理例について、図８〜図１０を併せて参照しながら説明する。図８は、図７Ａのハンドルに加えられた力のモーメントの一例を説明するための模式図で、図９、図１０は、その別例を説明するための模式図である。

処理の流れについては、基本的に図４を参照しながら説明した通りであるが、センサの種類や配置が第２の実施形態と異なるため、右左折等の判定方法が異なる。一例として、操作者がパーソナルモビリティ１ｂを右折させたい場合について、図８を参照しながら説明する。パーソナルモビリティ１ｂには図７Ａ〜図７Ｃで例示したように横向きのハンドル３１にセンサ１２Ｌｄ，１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅが配されている。そして、検出される力のモーメントは回転軸Ａｘ周りのモーメントとする。

右折させたい場合、操作者は、ハンドル３１で右回りに力を入れることになり、結果として図８で例示するように、センサ１２Ｌｄ，１２Ｒｅでは押圧が検出されず（検出閾値を超えない程度）、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄの各位置において矢印の長さで力量を示したような押圧が検出される。センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄでは、いずれもモーメントの回転軸Ａｘに近づくに連れて大きな力による圧力が検出されることになる。

ここで、モーメントの回転軸Ａｘからセンサ１２Ｌｄ，１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅへの距離は既存である。また、これらのセンサは上述したように感圧導電性エラストマーセンサであり、各センサについて、圧力分布を検出するための座標（検出点）から回転軸Ａｘへの距離も既存である。よって、検出部１２は、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄから出力された圧力分布を解析することにより、右回りのモーメントがかかっていることが検出できる。

このように、操作者がパーソナルモビリティ１ｂを右折させようとするときには、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄにより右回りのモーメントが検出され、左回りのモーメントの成分を検出可能なセンサ１２Ｌｄ，１２Ｒｅから出力がない（検出閾値を超えない程度である）。

制御部１０は、各センサからこれらの検出結果を受けて、図１０を参照して後述する右斜め前への進行とは区別して、単なる右折であると判定し、例えば左モータの回転数：右モータの回転数＝９：１などと予め定められた比率の回転数比を駆動部３４に出力する。無論、第２の実施形態での例と同様の算出方法により、左モータの回転数：右モータの回転数＝１：０と捉え、左モータのみ駆動させるようにしてもよい。

また、力の大きさ（力量）については、検出部１２が各センサで検出された力の合計値、平均値、代表値等の統計値などの出力値を制御部１０に出力し、制御部１０がその出力値に応じた回転数を出力すればよい。これにより右折のスピードを決めることができる。

次に、操作者がパーソナルモビリティ１ｂを前進させたい場合について、図９を参照しながら説明する。前進させたい場合、操作者は、ハンドル３１で後方から力を入れることになり、結果として図９で例示するように、センサ１２Ｌｄ，１２Ｒｄでは押圧が検出されず（検出閾値を超えない程度）、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｅの各位置において矢印の長さで力量を示したような押圧が検出される。センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｅでは、いずれもモーメントの回転軸Ａｘとは特に関係なく、長手方向の中央部分で大きな力による圧力が検出されることになる。

そして、センサ１２Ｌｅとセンサ１２Ｒｅではほぼ同様の圧力分布となり、回転軸Ａｘ周りの力のモーメントは両者で打ち消し合う（検出閾値を下回る程度になる）。よって、検出部１２は、このような結果に基づき左回りに対する右回りのモーメントの比率が１である（合計のモーメントが０である）ことを示す情報を制御部１０に出力し、制御部１０は、左右モータの回転数比が１になるように駆動部３４に出力する。

また、力の大きさ（力量）については、検出部１２が各センサで検出された力の合計値、平均値、代表値等の統計値などの出力値を制御部１０に出力し、制御部１０がその出力値に応じた回転数を出力すればよい。これにより前進のスピードを決めることができる。

操作者がパーソナルモビリティ１ｂを後進させたい場合については、前進させたい場合とモーメントがほぼ正反対になる。つまり、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｅでは押圧が検出されず（検出閾値を超えない程度）、センサ１２Ｌｄ，１２Ｒｄの各位置において押圧が検出される。センサ１２Ｌｄ，１２Ｒｄでは、いずれもモーメントの回転軸Ａｘとは特に関係なく、長手方向の中央部分で大きな力による圧力が検出されることになる。その他については、前進させる場合と同様である。

次に、操作者がパーソナルモビリティ１ｂを右斜め前に進行させたい場合について、図１０を参照しながら説明する。この場合、操作者は、ハンドル３１で後方から力を入れると共に右回りに力を入れることになり、結果として図１０で例示するように、センサ１２Ｌｄでは押圧が検出されず（検出閾値を超えない程度）、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅの各位置において矢印の長さで力量を示したような押圧が検出される。

センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄでは、いずれもモーメントの回転軸Ａｘから離れるに連れて大きな力による圧力が検出されることになる。センサ１２Ｒｅでは、回転軸Ａｘとは特に関係なく、長手方向の中央部分で大きな力による圧力が検出されることになる。

このように、操作者がパーソナルモビリティ１ｂを右斜め前に進行させようとするときには、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄにより右回りのモーメントが検出され、センサ１２Ｒｅからは前進の成分が検出され、センサ１２Ｌｄから出力がない（検出閾値を超えない程度である）。実際には、センサ１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅにより、右回りのモーメントとそれより小さな左回りのモーメントが検出され、その結果が、制御部１０に出力される。

このように、操作者がパーソナルモビリティ１ｂを右斜め前に進行させようとするときには、右回り（時計回り）モーメント＞左回り（反時計回り）モーメントとなる。そして、モーメントの比率が例えば左回りモーメント：右回りモーメント＝４：６であった場合、制御部１０は、それに反比例するように左モータ：右モータ＝６：４の比率となるような回転数比を駆動部３４に出力する。これにより、右モータの回転数が左モータの回転数より少なくなり、結果として右モータの回転が左モータの回転に比べて遅く、右側へ曲がるように進めることができる。

また、力の大きさ（力量）については、検出部１２が各センサで検出された力の合計値、平均値、代表値等の統計値などの出力値を制御部１０に出力し、制御部１０がその出力値に応じた回転数を駆動部３４に出力すればよい。これにより右前への進行スピードを決めることができる。

そして、このような処理例では、喩え、ハンドル３１のセンサ１２Ｌｄ，１２Ｌｅ側（又はセンサ１２Ｒｄ，１２Ｒｅ側）のみを操作者が握って操作していたとしても、握っているセンサからの出力のみから、力量の合計等やモーメント比率を求めることができる。

また、本実施形態でも、図４の処理手順に限らず、制御部１０は次のように処理してもよい。つまり、制御部１０は、ステップＳ３ではモータ回転数を駆動部３４に出力せず、ステップＳ５において、検出部１２から出力された左右のモーメント比率によって上記モータ回転数を左右の車輪３６Ｌ，３６Ｒに対して（つまり左右のモータに対して）補正し、左右のモータに対するそれぞれの補正後の値を駆動部３４へ出力するようにしてもよい。

また、ここで例示したパーソナルモビリティ１ｂも第２の実施形態の電動車椅子１ａと同様、車軸の方向が車体に対して垂直方向（つまり左右方向）に固定されている移動体である。よって、本実施形態においても、車軸が固定されていない移動体に対しては、次のような制御を行うこともできる。すなわち、制御部１０は、検出部１２から出力された力の大きさ（強弱）によって駆動部への出力値を指示し、また検出部１２から出力された力のモーメントによって操作者の入力方向（操作者が目指す進行方向）を判定し、その入力方向に合うように車軸が向くように車軸の移動を駆動部に指示する。無論、車輪がない移動体に対しては駆動の方向と力を制御部１０から駆動部に指示すれば済む。

また、本実施形態でも第１，第２の実施形態と同様に、演算部が、検出部１２で検出された力に応じて、駆動のベクトル（駆動力及び駆動方向）を演算により求め（導出し）、求めた駆動力及び駆動方向を駆動部３４等の移動機構１１に出力することが好ましい。無論、制御部１０が、上記テーブルのようなテーブルを保持しておき、検出部１２からの出力値に対してそのテーブルを参照して駆動力及び駆動方向を出力するようにしてもよい。

また、本実施形態においても、検出部１２が力の大きさ及びモーメントを検出する代わりに、検出部１２が前後左右の各方向の力を検出し、制御部１０がその結果に基づき、操作者によってハンドルに加えられた力の大きさ及びモーメントを算出してもよい。無論、この算出も、上記演算部が実行するようにしてもよいし、上述のようにテーブルを保持しておき、各センサからの入力値に対してそのテーブルを参照して力の大きさ及びモーメントを出力するようにしてもよい。

また、図７Ａ〜図７Ｃで例示したセンサ群を有する検出部１２も図３Ａ〜図３Ｃで例示したセンサ群を有する検出部１２と同様に、操作者の右手によってハンドルに加えられる力を検出する領域と、操作者の左手によってハンドルに加えられる力を検出する領域と、をもつ一例である。このようにして力の検出を行うことで、右手及び左手のうち一方の手（片手）によってのみハンドルに力が加えられたことを検出した場合（片手で操作した場合）においても、力の大きさとモーメントを算出することができ、それらの値に基づき前進、右左折、及び後進の判定が可能になる。

但し、このように検出部１２に右手用検出領域と左手用検出領域をもたせておけば、力のモーメントを算出しなくても、単純に、例えばセンサ１２Ｌｄ，１２Ｒｅで検出された力量の合計とセンサ１２Ｒｄ，１２Ｌｅで検出された力量の合計との差により、右折なのか左折なのかを判定することは可能である。また、これらの４つのセンサにより、上述したように前進／後進の判定を行うこともできる。
以上、本実施形態でも、第２の実施形態と同様の効果を奏する。

（第４の実施形態）
また、図３Ａ〜図３Ｃの例や図７Ａ〜図７Ｃの例では操作者が把持する位置にセンサを設けたが、例えば歪みを検出するセンサ（以下、歪みセンサ）であればハンドル上の把持位置以外に設けておいてもよい。さらに、歪みセンサはハンドル以外の位置であってもハンドルの周辺部に設けられていればよい。歪みセンサを把持位置以外、さらにはハンドル以外の位置に設けた場合、ハンドルを若干剛性の低い材料で形成し、そのセンサ設置位置でも操作者がハンドルを把持して加えた力の大きさ及びモーメントを検出できるようにしておけばよい。本実施形態でも、第２，第３の実施形態と同様の効果を奏する。

１…移動体、１ａ…電動車椅子、１ｂ…パーソナルモビリティ、１０…制御部、１１…移動機構、１２…検出部、１２Ｌａ，１２Ｌｂ，１２Ｌｃ，１２Ｒａ，１２Ｒｂ，１２Ｒｃ…感圧センサ、１２Ｌｄ，１２Ｌｅ，１２Ｒｄ，１２Ｒｅ…感圧導電性エラストマーセンサ、１３…操作パネル、１３ａ…タッチパネル、１３ｂ…取付具、２０，３４…駆動部、２１Ｌ…左ハンドル、２１Ｒ…右ハンドル、２２Ｌ，２２Ｒ，３６Ｌ，３６Ｒ…車輪、２３Ｌ，２３Ｒ…ハンドリム、２４Ｌ，２４Ｒ…カバー、２５Ｌ，２５Ｒ…回転軸、３１…ハンドル、３１Ｌ，３１Ｒ…分岐部、３３…メインフレーム、３５Ｌ，３５Ｒ…足置き台、３７…突起部。

Claims (6)

1. 移動機構を備えた移動体に設けられ、該移動体を移動させるための操作を受け付ける操作装置であって、
   前記移動体の操作者が両手で把持可能な領域をもつハンドルと、
   前記操作者によって前記ハンドルに加えられた前後左右のそれぞれの方向の力を検出する検出部と、
   該検出部で検出された力に応じた駆動によって前記移動体を移動させるように、前記移動機構を制御する制御部と、
   を有し、
   前記検出部は、左手側および右手側のそれぞれの前記把持可能な領域に設けられており、少なくとも片手側の前記把持可能な領域において前記ハンドルに加えられた前後左右のそれぞれの方向の力を検出することを特徴とする操作装置。
2. 前記検出部は、前記把持可能な前記領域において、親指用のセンサと他の指用のセンサを有することを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 前記他の指用のセンサが複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の操作装置。
4. 前記検出部は、前記把持可能な前記領域において、前進方向の側面と後進方向の側面に設けられ、少なくとも一方の前記側面において圧力分布を検出することを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
5. 前記検出部は、前記操作者によって前記ハンドルに加えられた力の大きさ及びモーメントを検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の操作装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の操作装置を備えた移動体。

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