JP3548725B2 - 外出支援システム及び移動体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外出支援システムに係り、特に高齢者等の外出支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歩行が不安定な高齢者等、単独で歩行するのが困難な人が外出する場合、電動車椅子や電動三輪車が多く使われて来た。また、電動式で歩行を補助する装置として、特開平７−１８４９６６号公報には、移動体と、移動体に設けた支柱体と、支柱体の上端に回動可能に設けた保持アームと、該保持アームを駆動するアクチュエータと、該保持アームに設けた使用者保持部と、前記保持アームに設けられ、使用者から作用する力を検出する作用力検出器と、作用力検出器からの検出値とその目標値を比較して移動体を制御する制御手段を備える歩行補助装置が開示されている。
【０００３】
また、特開平１１−２８２２７号公報には、段差や障害物によって移動体の進行が妨げられたりすることを未然に防ぐように誘導することを目的とし、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，全地球測位システム）を用いた誘導機能を備える車椅子が開示されている。
【０００４】
前記のような電動の支援装置は、電源としてバッテリーを搭載しているが、従来は、その利用者にバッテリーの残量を知らせるには、バッテリー残量メータや、残量が少ないことを警告するランプやブザーが用いられるのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電動式の支援装置を用いて外出する場合、外出中にバッテリーが空にならないように管理する必要があるが、特に高齢者が利用する場合、バッテリー残量の管理が困難であった。すなわち、従来の機器では、バッテリー残量メータを見て、バッテリー残量で目的地まで到達できるかどうか、常に自分で判断・確認する必要があるが、このような判断は難しく、外出中にバッテリー残量が不足する可能性があった。また、高齢者は視力や聴力が低下していることが多く、バッテリー残量の警告ランプやブザーに気づかずに外出し、途中でバッテリー残量が不足する可能性があった。
【０００６】
また、従来の支援装置では、外出中にバッテリーが空になった場合、周囲の人に助けを求めるなどして、利用者が自分で解決する必要があるが、会話することが難しい場合、周囲の人にその意思が伝えられず、困難な状況に陥る可能性があった。
【０００７】
従来の外出支援装置を用いる場合、前記の如き、困難が生じるため、特に高齢者の場合、単独で外出するのは、本人と介護者の双方にとって不安があり、外出に当たって付き添いの人を必要とすることが多かった。このため、高齢者は、外出を控えがちになり、社会参加がしにくくなることがあった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の外出支援装置における前記の課題のうち、少なくとも１つを解決するためになされたものであり、高齢者でも、単独で外出することができ、本人と介護者の双方にとって何らの不安がない外出支援システムを提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動体本体と、前記移動体本体を移動させる駆動手段と、前記駆動手段に電力を供給する電力蓄積手段と、前記電力蓄積手段に蓄積されている電力量を検出する電力量検出手段と、前記移動体本体の位置を検出する位置検出手段と、利用者の移動目的地を設定する目的地設定手段と、前記電力量検出手段及び位置検出手段の検出信号を入力すると共に、前記駆動手段を制御する制御手段と、利用者への情報提示を行なう利用者端末器とを有する移動体と、地図情報を記憶する地図情報蓄積手段と、介護者への情報提示を行なう介護者端末器とを備え、前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記移動体の位置、前記目的地設定手段により設定された目的地及び前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報に基づいて、前記移動体から目的地までの距離を計算し、前記電力量検出手段により検出された蓄積電力量で移動できる距離を予測計算し、該目的地までの距離と該予測計算した距離との比較により余裕量を計算し、前記余裕量の大きさに応じて複数段階のレベルに前記電力蓄積手段の残量を区分し、前記利用者端末及び前記介護者端末への情報提示内容を前記電力蓄積手段の残量の区分されたレベルに応じた情報提示内容に変えて提示すると共に、前記蓄積電力量がある区分のレベルの場合に前記目的地までの距離の過去の変化状態から目的地に向かっているか目的地から離れる方向に移動しているかという移動方向を判定し、この移動方向の判定で目的地から離れている方向に移動している場合には前記駆動手段による移動速度を変化させて前記移動体を動きにくくするように構成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る外出支援システムのブロック図、図２は、本発明の一実施形態に係る外出支援システムに用いられる移動体の側面図である。本発明の一実施形態に係る外出支援システムは、利用者自身の移動を補助する移動体１と、該移動体１の移動をサポートする機能を備えた管理センタ６もしくは介護施設７または家庭８（以下、管理センタ６等という）から構成される。
【００１４】
まず、図１、２を参照して、本発明の一実施形態に係る外出支援システムに用いられる移動体１を説明する。移動体１は、利用者の移動を補助するためのものであるが、利用者が、歩行器のように、前記移動体１に掴まって歩行するもの、もしくは利用者が車椅子のように前記移動体１に搭乗して移動するものもある。
【００１５】
移動体１は、移動体本体１ａと、該移動体本体１ａを移動させる駆動手段３０、該駆動手段３０を含む移動体１全体に電力を供給するバッテリー１７（電力蓄積手段）、バッテリー１７に蓄積されている電力量を検出するバッテリー残量センサ３３（電力量検出手段）、人工衛星４からの電波を受け、移動体本体１ａの位置を検出するＧＰＳ受信機１８（位置検出手段）、利用者の移動目的地を設定するディスプレイ２３（目的地設定手段）を含む利用者への情報提示および利用者から情報入力が行われる利用者端末器２２、バッテリー残量センサ３３及びＧＳ受信機１８の出力信号を入力させ、バッテリー残量及び移動体の位置を演算すると共に、前記駆動手段３０を制御する制御手段１６、介護者と音声およびデータの通信が可能な無線通信機１９等から構成されている。
【００１６】
移動体本体１ａは、基台１０ａと、該基台１０ａから垂直に立設されている支柱１０ｂとを備え、該支柱１０ｂの上端には、利用者の身体を保持するサポータ１４が設けられている。このサポータ１４には、利用者が該サポータ１４に作用させる力を検出する力センサ１５（力検出手段）が設けられている。なお、前記基台１０ａと支柱１０ｂとは、別体もしくは一体のいずれにでも形成してもよい。
【００１７】
駆動手段３０は、移動体１を移動させるため駆動用モータ１３ａ，１３ｂと、該駆動用モータ１３ａ，１３ｂに減速機（図示せず）とベルトＢとを介して連結されている駆動車輪１２ａ，１２ｂと、該駆動車輪１２ａ，１２ｂに従属して回転するキャスタ（従動車輪）１１ａ，１１ｂとから構成されている。この駆動車輪１２ａ，１２ｂ及びキヤスタ１１ａ，１１ｂが基台１０ａを移動可能に支持している。
【００１８】
バッテリー１７は、充電式となっており、駆動用モータ１３ａ，１３ｂを中心とする駆動手段３０や制御装置１６等を含む移動体１に電力が供給され、該移動体１が動作するようになっている。ＧＰＳ受信機１８は、人工衛星４からの電波が到達するのに要した時間を測定することにより、地上の移動体１の位置を検出する。無線通信機１９は、利用者を介護する介護者側の無線基地局５（後述）間と、音声およびデータの通信が可能である。
【００１９】
利用者端末器２２は、利用者自身への情報提示および利用者自身から情報入力が行うことが可能となっており、移動体１の現在位置およびその周囲の地図、外出の目的地、バッテリー１７の残量、目的地までの距離等を表示するディスプレイ２３（表示手段）と、利用者からの操作入力手段（ボタンあるいはタッチパネル等）と、利用者に音声やブザー音でメッセージを通知する音声発生手段２１を備えている。
【００２０】
操作入力手段してのタッチパネルは、ディスプレイ２３と兼用にしても差し支えなく、出発時もしくは移動途中時において、利用者もしくは介護者がディスプレイ２３上に表示された地図上の外出目的地を、指、カーソル等で指定することにより、設定することができ、目的地設定設定手段として用いられる。なお、図２では、音声発生手段２１が管理センタ６等と通話する通話手段２１を兼ねた構成となっている。
【００２１】
図３を参照して、制御装置１６を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る外出支援システムにおける制御装置のブロック図である。前記制御装置１６は、力センサ１５により検出された利用者からサポータ１４に働く力にしたがい、移動体１の移動を制御するパワーアシスト制御部３１と、該パワーアシスト制御部３１の出力により、右および左のモータ１３ａ，１３ｂを駆動するモータ駆動装置３４ａ，３４ｂと、当該制御装置１６への入出力信号等を処理する情報処理部３２と、該情報処理部３２へバッテリー１７のバッテリー残量を入力するバッテリー残量センサ３３を備えている。
【００２２】
パワーアシスト制御部３１は、利用者からサポータ１４に働く力を検出する力センサ１５の力信号Ｆｆ，ＦｔにゲインパラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｂを乗じ、選択部３５により前記力信号Ｆｆ，Ｆｔの正負符号を選択し、実際の前進および後退速度目標値Ｖｆ、旋回速度目標値Ｖｔを求める演算部３６ａと、前記求められた前進、後退速度目標値Ｖｆ、旋回速度目標値Ｖｔより移動体１の右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖｔを求める変換部３６ｂとからなっている。
【００２３】
情報処理部３２は、電力蓄積手段であるバッテリー１７の残量センサ３３からの入力信号と、利用者端末器２２の入出力信号と、ＧＰＳ受信機１８からの利用者の位置情報入力信号とを入力させて処理すると共に、無線通信機１９を制御し、パワーアシスト制御部３１の力信号のゲインパラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｂの調整を行うようになっている。なお、実際には、前記制御装置１６は、コンピュータのソフトウェアと入出力ハードウェアにより具現化される。
【００２４】
制御部１６が、移動体１を前進・後退および旋回させる構成について説明する。
前記制御部１６は、サポータ１４に加わる前後方向の力成分と、旋回方向のトルク成分を、力信号Ｆｆおよびトルク信号Ｆｔとして、力センサ１５から受け取る。ここで、力信号Ｆｆは前進方向を正とし、トルク信号Ｆｔは、左旋回方向を正とする。力信号Ｆｆに、前進方向のゲインＫａもしくは後退方向のゲインＫｂを掛け、力の方向に応じて、選択器３５により、前進方向のゲインＫａあるいは後退方向のゲインＫｂを掛けた値のいずれかを選択し、前進速度目標値Ｖｆを求める。
【００２５】
すなわち、前進速度目標値Ｖｆは、力信号Ｆｆが正、前進方向の力が検出された場合には、Ｖｆ＝Ｋａ×Ｆｆとし、力信号Ｆｆが負、後退方向の力が検出された場合には、Ｖｆ＝Ｋｂ×Ｆｆとする。また、トルク信号Ｆｔには、旋回方向のゲインＫｔを掛けて、旋回速度目標値Ｖｔを求める。Ｖｔ＝Ｋｔ×Ｆｆとする。
【００２６】
前進速度目標値Ｖｆおよび旋回速度目標値Ｖｔから、移動体１をその速度で前進・旋回させるように変換部３６ｂにより、右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖａ，Ｖｂを求める。ここで、移動体１の駆動車輪１２ａ，１２ｂの直径Ｄ、駆動車輪の間隔Ｗ、モータ１３ａ，１３ｂと駆動車輪１２ａ，１２ｂ間の減速機の減速比Ｎとすると、変換器３６ｂにおいて、前進速度目標値Ｖｆは回転速度目標値Ｖａに変換される。
回転速度目標値Ｖａ＝（２Ｎ／Ｄ）×Ｖｆ＋（２ＮＷ／Ｄ）×Ｖｔ
回転速度目標値Ｖｂ＝（２Ｎ／Ｄ）×Ｖｆ−（２ＮＷ／Ｄ）×Ｖｔ
【００２７】
制御装置１６の機能について説明する。
例えば、利用者が前に進もうとして、サポータ１４を真っ直ぐ前向きに押した場合を説明する。力信号Ｆｆが正の値になるように構成されているので、前進速度目標値Ｖｆは、力信号Ｆｆと前進方向のゲインＫａを掛けた値が選択され、Ｖｆ＝Ｋａ×Ｆｆとなる。トルク信号Ｆｔは０になるので、旋回速度目標値Ｖｔは０になる。したがって右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖａ，Ｖｂは等しい（２Ｎ／Ｄ）×Ｋａ×Ｆｆとなる。これにより、右・左の車輪１２ａ，１２ｂが等しい速度で前向きに駆動されるので、移動体１は、真っ直ぐ前進する。この時の前進速度は、前進速度目標値Ｖｆに等しくなり、サポータ１４を押した力に比例する。
【００２８】
また、例えば、利用者が後に進もうとして、サポータ１４を後向きに引いた場合には、力信号Ｆｆが負の値となるように構成されているので、後退方向のゲインＫｂを掛けた値が選択され、後退速度目標値は、Ｖｆ＝Ｋｂ×Ｆｆとなり、右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖａ、Ｖｂは（２Ｎ／Ｄ）×Ｋｂ×Ｆｆとなる。これにより、右・左の車輪１２ａ，１２ｂが等しい速度で後向きに駆動されるので、移動体１は真っ直ぐに後退する。この時の後退速度は、−Ｋｂ×Ｆｆとなる。
【００２９】
また、例えば、利用者が左（利用者から向かって左側）に旋回しようとして、サポータ１４に左方向のトルクを加えた場合を考える。前後方向の力は加えていないものとすると、トルク信号は正の値となり、旋回速度目標値は、Ｖｔ＝Ｋｔ×Ｆｔとなる。また、力信号Ｆｆは０になるので、前進速度目標値Ｖｆは０になる。従って、右のモータの回転速度目標値は、Ｖａ＝（ＮＷ／Ｄ）×Ｋｔ×Ｆｔとなり、正の値になる。また、左のモータの回転速度目標値は、Ｖａと等しい大きさで符号が逆の値、Ｖｂ＝−（ＮＷ／Ｄ）×Ｋｔ×Ｆｔになる。
【００３０】
このようにすることにより、移動体１の右の駆動車輪１２ａは，前向きに駆動され、左の駆動車輪１２ｂは、右の駆動車輪１２ａと等しい速度で後ろ向きに駆動されるので、前記移動体１はその場で左に旋回する。このときの旋回速度は、Ｋｔ×Ｆｔとなる。逆に、サポータ１４に右方向のトルクを加えた場合には右に旋回する。また、サポータ１４に、前後方向の力と左右旋回方向のトルクを同時に加えた場合には、移動体１は，前後に移動しながら、旋回する。
【００３１】
すなわち、移動体１が利用者の押す力に比例した速度で前進・後退・旋回するので、利用者は自分の好きなペースで自由に歩行することができる。ここで、力と速度の関係を定めるゲインＫａ・Ｋｂ・Ｋｔは制御装置１６内の情報処理装置３２で調節可能であり、利用者から見た移動体１の見かけの抵抗を変化させることができる。前記駆動用モータ１３ａ，１３ｂを同方向に駆動することにより、前記移動体１を前進または後退させるように制御し、前記駆動用モータ１３ａ，１３ｂをそれぞれ逆方向に駆動することにより、前記移動体１を左右の駆動車輪１２ａ，１２ｂの中間点を中心に旋回させるように制御する。
【００３２】
このように構成された移動体１は、利用者がサポータ１４に掴まって体重の一部を前記サポータ１４に移動させて起立し、前記利用者から前記サポータ１４に働く力を力センサ１５により検出する。前記移動体１が検出された利用者から働く力に応じた速度となるように、駆動用モータ１３ａ，１３ｂが駆動され、加えた力と同じ方向に移動体１を移動させることにより、利用者の歩行を補助することができる。
【００３３】
次に、移動体１の移動をサポートする機能を備えた管理センタ６等の構成を説明する。前記管理センタ６等は、地図データベース（地図情報蓄積手段）２の設置・保守と、複数の移動体１の集中管理用設備であり、病院、介護施設、行政施設、介護サービス企業等が設置・運営するものである。
【００３４】
管理センタ６等には、移動体１の無線通信機１９とアンテナを介して無線通信可能な無線基地局５と、該無線基地局５に通信回線９で接続されている地図情報データベース（地図情報記憶手段）２及び介護者端末器３とを備えている。前記無線通信には、携帯電話回線、ＰＨＳ、無線パケット通信、衛星通信等を利用する。前記通信回線９は、有線又はインターネットを利用することができる。
【００３５】
前記地図情報データベース２には、道路・歩道・建物等の地図情報と、バッテリー１７が充電できる場所の情報等が記憶されている。地図情報データベース２及び介護者端末器３が無線基地局５を介して移動体１の無線通信機１９との間で、データ伝送や無線通信ができる。
【００３６】
介護者端末器３は、移動体１の現在位置及び周囲の地図、外出目的地、バッテリー１７の残量、目的地までの距離等を表示することができる。また、介護者端末器３は、バッテリー１７の電力切れ等の緊急時には、移動体１の利用者からの介護者、家族を呼び出すメッセージも表示することができる。この表示器は図示されていない。さらに、介護者端末器３は、管理センタ６等に取り付ける固定型にする必要はなく、該介護者と共に移動できるように携帯型にしても差し支えない。また、介護者端末器３は、図示しないが移動体１の利用者と音声で対話する通話手段を備えている。この通話手段については、図示されていない。本システムは、移動体１と介護者端末器３が複数存在した場合でも利用できる。
【００３７】
移動体１を含む外出支援システムを利用し、利用者が外出する場合を説明する。
利用者が、外出に出発する時には、利用者あるいは介護者が、利用者端末器２２を操作して、外出の目的地と経路を制御装置１６に設定する。目的地の設定は、無線通信機１９を通じて、地図データベース２から前記目的地の周囲の地図情報を検索し、利用者端末器２２のディスプレイ２３に地図を表示し、目的地の場所を指定する。本実施形態では、前記目的地の場所の指定は、指でタッチパネルの所定位置を指定するタッチパネル方式について説明する。
【００３８】
経路の設定は、利用者端末器２２のディスプレイ２３に表示された地図の上を経路に沿って手でなぞるかもしくは適当数の経由場所を手でタッチすることにより行われる。また、前記利用者端末器２２を用いる代わりに、介護者端末器３を操作して目的地と経路を設定して無線基地局５及び無線通信機１９を介して移動体１の利用者端末器２２のディスプレイ２３に送信しても差し支えない。なお、散歩のように、出発地に戻ってくる場合には、目的地と出発地は同一になる。
【００３９】
外出への出発時および出発後に、制御装置１６は、バッテリー残量センサ３３により、バッテリー１７に蓄積されている電力量、すなわちバッテリー残量を検出する。バッテリー残量を検出する方法としては、バッテリー１７の電圧および電流からバッテリー残量を推定するか、もしくは充電後の消費電流の累計値から放電量を推定して残量を計算する方法を用いることができる。
【００４０】
さらに、制御装置１６は、バッテリー残量センサ３３により検出したバッテリー残量から、バッテリー残量で移動できる距離を予測計算する。バッテリー残量で移動できる距離は、バッテリー残量を距離当たりの消費電力量で割ることで計算するか、もしくはバッテリー残量を時間当たりの消費電力量で割って、バッテリーの残りの利用可能時間を求め、それに平均移動速度を掛けることで計算することができる。また、２つの計算方法を併用し、短い方の距離をバッテリー残量で移動できる距離として用いてもよい。平均移動速度は、利用者毎に移動速度を記録し、過去の移動速度を平均することにより求められる。
【００４１】
また、制御装置１６は、人工衛星４からの電波を受信してＧＰＳ受信機１８により移動体１の現在位置を算出し、地図データベース２から得た地図情報に基づいて、前記移動体１の現在位置から設定された目的地までの距離を、設定した経路に沿って計算する。また、経路に障害物があったり、道路工事により通行できなかったり、利用者が寄り道する等により、移動体１が設定された経路から離れている場合には、元の経路に復帰できる経路を地図情報から求めて、その経路を含めて距離を計算する。なお、簡易的には、いくつかの経由点を直線で結んだ距離を合計することにより、目的地までの距離を近似計算することもできる。
【００４２】
制御装置１６は、利用者が確認できるように、利用者端末器２２に、現在位置の周囲地図と、バッテリー残量と、バッテリー残量で移動できる距離と、目的地までの距離を図形および文字で表示する。また、これらの情報を無線通信機１９を制御することにより送信し、無線基地局５を介して、介護者が利用者の位置等を確認できるように介護者端末器３に表示することもできる。
【００４３】
制御装置１６は、得られたバッテリー残量で移動できる距離と、目的地までの距離を比較する。目的地までの距離に対して、バッテリー残量で移動できる距離の余裕量が十分に大きくない場合には、利用者端末器２２と、無線通信機１９により無線基地局５を介して介護者端末器３とを通じて、それぞれ利用者および介護者に通知する。
【００４４】
ここで、予測誤差がある可能性を考慮して、バッテリー残量で移動できる距離には、目的地までの距離に対して、十分な余裕量をとる。また、余裕量の大きさに応じて、下記のように複数のレベルにバッテリー残量を区分して利用者および介護者に通知し、余裕量が少なくなって来たことを警告する。
【００４５】
図４を参照して、バッテリー残量の区分例を説明する。図４は、本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるバッテリー残量の区分を示す線図である。目的地までの距離とバッテリー残量で移動できる距離を比較し、バッテリー残量で移動できる距離の余裕量に応じて、余裕量が大きい方から順にレベル０から４の５段階に分ける。
【００４６】
レベル０は、余裕量が十分に大きく、問題なく目的地に到達できる状態に対応している。レベル１は、目的地に到達することは可能で、安全のため、充電してから出発すべき場合を表し、レベル２は、設定した経路で進むならば、十分に目的地まで到達できるが、経路から外れて寄り道をするには余裕量が少なくなって来た状態を表し、レベル３は、目的地まで到達することができるが、余裕量が少なくなって来た状態を表し、レベル４は、余裕量が少なく、目的地に到達できない可能性がある場合を表すものである。
【００４７】
一般に、余裕量の大きさの区分は、次のように定める。目的地までの距離Ｌａ、バッテリー残量で移動できる距離Ｌｂとすると、単純には、余裕量はＬａ−Ｌｂと考えることができるが、ＬａおよびＬｂに推定誤差があった場合、次の式により、余裕量ＣはＣ＝Ｌｂ−αＬａで表される。ここで、αは補正するための係数であり、例えば１．５程度、Ｌａは１．５、Ｌｂは満充電されているとき移動できる距離の２割に設定する。このようにして、余裕量Ｃを少なめに見積もることにより、Ｌａ、Ｌｂに推定誤差があった場合でも十分な余裕量を確保できるようになる。
【００４８】
レベルは、余裕量Ｃの大きさにより区分する。レベルｎとレベルｎ＋１の境界の余裕量Ｃをレベル境界の判定値Ｃｎとする。なお、図４において、レベル境界は、余裕量Ｃが一定の直線で表され、レベルｎとレベルｎ＋１の境界線の縦軸に対する切片がＣｎに対応し、境界線の傾きがαに対応する。
【００４９】
レベルの判定および利用者ならびに介護者に対する通知の手順を説明する。図５は、本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるレベル判定および利用者・介護者に対する通知の手順を示すフローチャートである。利用者の外出出発前と外出の出発後で手順が変化し、図５（ａ）は、移動体１による外出の出発前、図５（ｂ）は、移動体１による外出の出発後の判定手順を示すものである。
【００５０】
図５（ａ）に示す如く、まだ、出発していない場合には、まず、現在位置（出発地）から設定された目的地までの距離Ｌａおよび現在のバッテリー残量で移動できるＬｂから余裕量Ｃを計算する（Ｓ１）。次に、余裕量Ｃを判定値Ｃ１と比較する。（Ｓ２）、余裕量Ｃが判定値Ｃ１よりも小さい場合には、レベル１以上であると判定する。この場合は、利用者端末器２２及び無線通信機１９，無線基地局５を介して介護者端末器３を通じて、文字表示および音声メッセージを用いて、安全のため充電してから出発するように利用者および介護者に警告する。また、移動体１の動きを制御することにより、利用者に警告する（Ｓ３）。この移動体１の動きによる警告の方法については後述する。余裕量Ｃが判定値Ｃ１よりも大きい場合には、余裕量Ｃがレベル０と判定し、利用者および介護者に警告せず、自由に、外出先に向って出発できるようにする（Ｓ４）。
【００５１】
既に出発している場合には、図５分図（ｂ）に示すように、まず、現在位置から設定された目的地までの距離Ｌａおよび現在のバッテリー残量で移動できる距離Ｌｂから余裕量Ｃを計算する（Ｓ１１）。次に、余裕量Ｃを判定値Ｃ４と比較し（Ｓ１２）、余裕量Ｃが判定値Ｃ４よりも小さい場合には、レベル４と判定する。この場合、利用者端末器２２を通じて、直ちにバッテリーを充電するように利用者に警告すると共に、地図データベース２から、近くでバッテリー充電ができる場所を検索し、利用者端末器２２に表示して利用者を誘導する（Ｓ１３）。また、移動体１の動きによって利用者に警告する。
【００５２】
また、無線通信機１９，無線基地局５を介し、介護者端末器３を通じて、介護者にバッテリー１７が少なくなったことを通知すると共に、介護者端末器３に移動体１の現在位置を表示し、必要に応じて、介護者が移動体１のところまで行き、バッテリー１７を交換したり、自動車で利用者を移動させたりできるようにする。
【００５３】
また、利用者端末器２２と介護者端末器３の間の通話手段を制御装置１６により自動的に有効にし、介護者が利用者に声をかけて安心させ、バッテリー充電場所まで誘導することができるようにする。なお、バッテリー充電場所としては、ガソリンスタンドやコンビニエンスストア等の店舗、介護サービス企業のサービスセンタ、病院・介護センタなどの医療福祉施設、役所、交番などの公共施設などが挙げられ、緊急時の利用について、予め契約・協定を締結しておくことが望ましい。
【００５４】
余裕量Ｃが判定値Ｃ４よりも大きい場合には、余裕量Ｃを判定値Ｃ３と比較し（Ｓ１４）、余裕量Ｃを前記判定値Ｃ３より小さい場合には、レベル３と判定する。この場合、急いで目的地に向かうように、利用者端末器２２および介護者端末器３を通じて利用者及び介護者に警告すると共に、移動体１の動きによって利用者に警告する。
【００５５】
余裕量Ｃが判定値Ｃ３よりも大きい場合には、前記余裕量Ｃを判定値Ｃ２と比較し（Ｓ１６）、前記余裕量ＣがＣ２よりも小さい場合には、レベル２と判定する。この場合は、さらに、目的地までの距離の過去の変化状態から、目的地に向かって移動しているか、目的地から離れる方向に移動しているかを判定する（Ｓ１７）。
【００５６】
すなわち、目的地までの距離が減少している場合には、目的地へ向かっており、目的地までの距離が増加したときは、目的地から離れる方向へ移動していると判断する。目的地から離れる方向に移動している場合には、目的地に急いで向かうように利用者端末器２２および介護者端末器３を通じて利用者と介護者に警告すると共に、移動体１の動きによって利用者に警告する（Ｓ１８）。目的地に向かって移動している場合には、警告を発せず、自由に移動できるようにする。余裕量Ｃが判定値Ｃ２よりも大きい場合は、レベル１以下と判定する。この場合は、警告せず、自由に移動できるようにする（Ｓ１９）。
【００５７】
次に、文字表示及び音声メッセージによる警告の代わりに、又は併用して用いられる移動体１の動きを制御する警告方法を用いた利用者の外出を説明する。
この動きによる警告を行う時には、制御装置１６の前進方向のゲインＫａを減らし、例えば、前進方向のゲインＫａの値を通常の移動速度の場合に比べて半分にする。このようにすると、利用者から見た移動体１の見かけの抵抗が増加して、移動体１のサポータ１４を、通常の移動速度がでる場合と同じ力で押した時の速度が減少し、移動体１が動きにくくなるので、利用者は不自然に感じ、利用者端末器２２からの表示や音声による警告に気付いていない場合でも、バッテリーの余裕量が少なくなっていることに気付くことができる。
【００５８】
さらに、効果的に警告するために、前進ゲインＫａを小さくする代わりに、周期的に増減させてもよい。例えば、１秒おきに０．５秒間は前進ゲインＫａを半分に減らし、次の０．５秒間は通常の値に戻すようにする。このようにすると、利用者から見た移動体１の見かけの抵抗が周期的に変化するので、利用者が一定の力でサポータ１４を押しても、移動体１の速度が周期的に変化し、移動体１がいわゆる「ガタガタ」と不自然な動きをするようになる。これにより、バッテリー１７の余裕量が少なくなっていることを、明確に認識することができる。
【００５９】
移動体１による警告は、レベル１において外出に出発する時と、レベル２において移動体１が目的地から離れる方向に移動した時には、前記動きによる警告が行われる。レベル３の場合も、動きによる警告を行うが、移動体１が目的地に向かって進んでいる場合には、利用者端末器２２に解除ボタンを表示し、利用者の操作により、動きによる警告を解除できるようにする。これにより、利用者がバッテリーの余裕量が少なくなっていることに気づいた後は、前記解除ボタンを押すことにより、目的地に向けて通常と同様に進めるようになり、楽に目的地に向かうことができる。
【００６０】
レベル３からレベル４に変化した場合は、再度動きによる警告を行い、利用者にバッテリー１７の余裕量が少ないことを伝える。この場合も、解除ボタンにより、警告を解除できるようにするが、移動体１がバッテリー充電場所に向けて移動していない場合には、移動体１の動きによる警告を続ける。これにより、利用者にバッテリー１７が少ないことを気付かせ、バッテリー充電場所に向けて進むように促すことができる。
【００６１】
また、さらに強く警告するために、例えば、レベル３からレベル４に変化した時に、一旦、前進方向のゲインＫａ、後退方向のゲインＫｂ、旋回方向のゲインＫｔを０にし、解除ボタンを押すまで、移動体１を全く動かないようにしてもよい。このようにすれば、バッテリー１７の余裕量が少ないことを、利用者に確実に気づかせることができる。
【００６２】
このように構成したシステムにより、外出の出発から目的地に到達するまで、バッテリー残量に十分な余裕量があるかどうか、常に監視し、余裕量が少なければ、目的地へ到達できる内に、利用者と介護者に警告を与えるようにしているので、利用者が特に注意していなくても、バッテリー１７が放電し切るおそれがなく、確実に目的地に到達することができる。
【００６３】
バッテリー残量の余裕量は、目的地までの距離を考慮して判断しており、距離に応じて、警告を発生するバッテリー残量を変化させているので、バッテリー１７の容量を効率的に活用することができる。また、バッテリー残量が少なくなり、目的地へ到達できない可能性が生じた場合には、充電場所に誘導すると共に、介護者に連絡して、介護者が音声で利用者を誘導したり、利用者を迎えに行ったりできるようにしているので、利用者が外出中に動けなくなって困ることがなくなる。
【００６４】
また、利用者に対する警告は、利用者端末器２２を介して表示・音声による警告に加えて、移動体１の動きによる警告を併用しているので、利用者の視力や聴力が弱く、利用者端末器２２の警告に気づかない場合にも、バッテリー１７の余裕量が少なくなって来ていることを確実に気づかせることができる。
【００６５】
また、介護者は、移動体１の現在位置や、バッテリー残量の状況を介護者端末器３により、管理センタ６等から確認することができるので、安心して外出させることができる。これらにより、単独で外出しても、利用者・介護者共に安心することができ、利用者が気軽に外出できるようになり、高齢者の社会参加が促進される。
【００６６】
なお、本実施形態では、位置検出手段としてＧＰＳ無線機を用いたが、ＰＨＳや携帯電話等の無線通信手段の基地局からの電波を利用するもの、ジャイロや加速度センサを利用するもの、車輪の回転数を計測するもの等他の位置検出手段を用いてもよく、それらを併用しても差し支えない。また、電力蓄積手段としては、充電式のバッテリーの代わりに燃料電池などの他の電力蓄積手段を用いても良い。
【００６７】
また、地図データベース２を管理センタ６等に設けたが、移動体１や介護者端末器３の数が少ない小規模なシステムの場合には、通信量を減らすために、地図情報を移動体１と介護者端末器３とに記憶させるようにしてもよい。また、介護者端末器３の通話手段として、携帯電話を介護者に携帯させ、バッテリー１７が少なくなった時など、必要な時に自動的に介護者を呼び出すようにしてもよい。このようにすれば、介護者が介護者端末器３の近くにいない場合でも、確実に介護者を呼び出すことができる。
【００６８】
また、前記実施形態では、移動体１として、利用者が起立して歩行を行う歩行器タイプの移動体例を示したが、電動車椅子、電動三輪車等のように、利用者が搭乗して移動する移動体を用いることもできる。その場合、力センサ１５による移動操作の代わりに、レバーやジョイスティックによる移動操作を用いても良い。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した如く、本発明の構成によれば、歩行が困難な高齢者など、単独での外出に困難な人が、安心して外出でき、社会参加を促進することができる外出支援システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る外出支援システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る外出支援システムに用いられる移動体の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る外出支援システムにおける制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるバッテリー残量の区分を示す線図である。
【図５】本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるレベル判定および利用者・介護者に対する通知の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…移動体
１ａ…移動体本体
２…地図情報データベース（地図情報蓄積手段）
３…介護者端末器
４…人工衛星
９…通信回線
１１ａ，１１ｂ…キャスタ（従動車輪）
１２ａ，１２ｂ…駆動車輪
１３ａ，１３ｂ…モータ
１４…サポータ
１５…力センサ（力検出手段）
１６…制御装置
１７…バッテリー
１８…ＧＰＳ受信機（位置検出手段）
１９…無線通信機
２２…利用者端末器
２３…ディスプレイ
３０…駆動手段
３３…バッテリー残量センサ（電力量検出手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、外出支援システムに係り、特に高齢者等の外出支援システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歩行が不安定な高齢者等、単独で歩行するのが困難な人が外出する場合、電動車椅子や電動三輪車が多く使われて来た。また、電動式で歩行を補助する装置として、特開平７−１８４９６６号公報には、移動体と、移動体に設けた支柱体と、支柱体の上端に回動可能に設けた保持アームと、該保持アームを駆動するアクチュエータと、該保持アームに設けた使用者保持部と、前記保持アームに設けられ、使用者から作用する力を検出する作用力検出器と、作用力検出器からの検出値とその目標値を比較して移動体を制御する制御手段を備える歩行補助装置が開示されている。
【０００３】
また、特開平１１−２８２２７号公報には、段差や障害物によって移動体の進行が妨げられたりすることを未然に防ぐように誘導することを目的とし、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ，全地球測位システム）を用いた誘導機能を備える車椅子が開示されている。
【０００４】
前記のような電動の支援装置は、電源としてバッテリーを搭載しているが、従来は、その利用者にバッテリーの残量を知らせるには、バッテリー残量メータや、残量が少ないことを警告するランプやブザーが用いられるのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電動式の支援装置を用いて外出する場合、外出中にバッテリーが空にならないように管理する必要があるが、特に高齢者が利用する場合、バッテリー残量の管理が困難であった。すなわち、従来の機器では、バッテリー残量メータを見て、バッテリー残量で目的地まで到達できるかどうか、常に自分で判断・確認する必要があるが、このような判断は難しく、外出中にバッテリー残量が不足する可能性があった。また、高齢者は視力や聴力が低下していることが多く、バッテリー残量の警告ランプやブザーに気づかずに外出し、途中でバッテリー残量が不足する可能性があった。
【０００６】
また、従来の支援装置では、外出中にバッテリーが空になった場合、周囲の人に助けを求めるなどして、利用者が自分で解決する必要があるが、会話することが難しい場合、周囲の人にその意思が伝えられず、困難な状況に陥る可能性があった。
【０００７】
従来の外出支援装置を用いる場合、前記の如き、困難が生じるため、特に高齢者の場合、単独で外出するのは、本人と介護者の双方にとって不安があり、外出に当たって付き添いの人を必要とすることが多かった。このため、高齢者は、外出を控えがちになり、社会参加がしにくくなることがあった。
【０００８】
本発明は、かかる従来の外出支援装置における前記の課題のうち、少なくとも１つを解決するためになされたものであり、高齢者でも、単独で外出することができ、本人と介護者の双方にとって何らの不安がない外出支援システムを提供することをその目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動体本体と、前記移動体本体を移動させる駆動手段と、前記駆動手段に電力を供給する電力蓄積手段と、前記電力蓄積手段に蓄積されている電力量を検出する電力量検出手段と、前記移動体本体の位置を検出する位置検出手段と、利用者の移動目的地を設定する目的地設定手段と、前記電力量検出手段及び位置検出手段の検出信号を入力すると共に、前記駆動手段を制御する制御手段と、利用者への情報提示を行なう利用者端末器とを有する移動体と、地図情報を記憶する地図情報蓄積手段と、介護者への情報提示を行なう介護者端末器とを備え、前記制御手段は、前記位置検出手段により検出された前記移動体の位置、前記目的地設定手段により設定された目的地及び前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報に基づいて、前記移動体から目的地までの距離を計算し、前記電力量検出手段により検出された蓄積電力量で移動できる距離を予測計算し、該目的地までの距離と該予測計算した距離との比較により余裕量を計算し、前記余裕量の大きさに応じて複数段階のレベルに前記電力蓄積手段の残量を区分し、前記利用者端末及び前記介護者端末への情報提示内容を前記電力蓄積手段の残量の区分されたレベルに応じた情報提示内容に変えて提示すると共に、前記蓄積電力量がある区分のレベルの場合に前記目的地までの距離の過去の変化状態から目的地に向かっているか目的地から離れる方向に移動しているかという移動方向を判定し、この移動方向の判定で目的地から離れている方向に移動している場合には前記駆動手段による移動速度を変化させて前記移動体を動きにくくするように構成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る外出支援システムのブロック図、図２は、本発明の一実施形態に係る外出支援システムに用いられる移動体の側面図である。本発明の一実施形態に係る外出支援システムは、利用者自身の移動を補助する移動体１と、該移動体１の移動をサポートする機能を備えた管理センタ６もしくは介護施設７または家庭８（以下、管理センタ６等という）から構成される。
【００１４】
まず、図１、２を参照して、本発明の一実施形態に係る外出支援システムに用いられる移動体１を説明する。移動体１は、利用者の移動を補助するためのものであるが、利用者が、歩行器のように、前記移動体１に掴まって歩行するもの、もしくは利用者が車椅子のように前記移動体１に搭乗して移動するものもある。
【００１５】
移動体１は、移動体本体１ａと、該移動体本体１ａを移動させる駆動手段３０、該駆動手段３０を含む移動体１全体に電力を供給するバッテリー１７（電力蓄積手段）、バッテリー１７に蓄積されている電力量を検出するバッテリー残量センサ３３（電力量検出手段）、人工衛星４からの電波を受け、移動体本体１ａの位置を検出するＧＰＳ受信機１８（位置検出手段）、利用者の移動目的地を設定するディスプレイ２３（目的地設定手段）を含む利用者への情報提示および利用者から情報入力が行われる利用者端末器２２、バッテリー残量センサ３３及びＧＳ受信機１８の出力信号を入力させ、バッテリー残量及び移動体の位置を演算すると共に、前記駆動手段３０を制御する制御手段１６、介護者と音声およびデータの通信が可能な無線通信機１９等から構成されている。
【００１６】
移動体本体１ａは、基台１０ａと、該基台１０ａから垂直に立設されている支柱１０ｂとを備え、該支柱１０ｂの上端には、利用者の身体を保持するサポータ１４が設けられている。このサポータ１４には、利用者が該サポータ１４に作用させる力を検出する力センサ１５（力検出手段）が設けられている。なお、前記基台１０ａと支柱１０ｂとは、別体もしくは一体のいずれにでも形成してもよい。
【００１７】
駆動手段３０は、移動体１を移動させるため駆動用モータ１３ａ，１３ｂと、該駆動用モータ１３ａ，１３ｂに減速機（図示せず）とベルトＢとを介して連結されている駆動車輪１２ａ，１２ｂと、該駆動車輪１２ａ，１２ｂに従属して回転するキャスタ（従動車輪）１１ａ，１１ｂとから構成されている。この駆動車輪１２ａ，１２ｂ及びキヤスタ１１ａ，１１ｂが基台１０ａを移動可能に支持している。
【００１８】
バッテリー１７は、充電式となっており、駆動用モータ１３ａ，１３ｂを中心とする駆動手段３０や制御装置１６等を含む移動体１に電力が供給され、該移動体１が動作するようになっている。ＧＰＳ受信機１８は、人工衛星４からの電波が到達するのに要した時間を測定することにより、地上の移動体１の位置を検出する。無線通信機１９は、利用者を介護する介護者側の無線基地局５（後述）間と、音声およびデータの通信が可能である。
【００１９】
利用者端末器２２は、利用者自身への情報提示および利用者自身から情報入力が行うことが可能となっており、移動体１の現在位置およびその周囲の地図、外出の目的地、バッテリー１７の残量、目的地までの距離等を表示するディスプレイ２３（表示手段）と、利用者からの操作入力手段（ボタンあるいはタッチパネル等）と、利用者に音声やブザー音でメッセージを通知する音声発生手段２１を備えている。
【００２０】
操作入力手段してのタッチパネルは、ディスプレイ２３と兼用にしても差し支えなく、出発時もしくは移動途中時において、利用者もしくは介護者がディスプレイ２３上に表示された地図上の外出目的地を、指、カーソル等で指定することにより、設定することができ、目的地設定設定手段として用いられる。なお、図２では、音声発生手段２１が管理センタ６等と通話する通話手段２１を兼ねた構成となっている。
【００２１】
図３を参照して、制御装置１６を説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る外出支援システムにおける制御装置のブロック図である。前記制御装置１６は、力センサ１５により検出された利用者からサポータ１４に働く力にしたがい、移動体１の移動を制御するパワーアシスト制御部３１と、該パワーアシスト制御部３１の出力により、右および左のモータ１３ａ，１３ｂを駆動するモータ駆動装置３４ａ，３４ｂと、当該制御装置１６への入出力信号等を処理する情報処理部３２と、該情報処理部３２へバッテリー１７のバッテリー残量を入力するバッテリー残量センサ３３を備えている。
【００２２】
パワーアシスト制御部３１は、利用者からサポータ１４に働く力を検出する力センサ１５の力信号Ｆｆ，ＦｔにゲインパラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｂを乗じ、選択部３５により前記力信号Ｆｆ，Ｆｔの正負符号を選択し、実際の前進および後退速度目標値Ｖｆ、旋回速度目標値Ｖｔを求める演算部３６ａと、前記求められた前進、後退速度目標値Ｖｆ、旋回速度目標値Ｖｔより移動体１の右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖｔを求める変換部３６ｂとからなっている。
【００２３】
情報処理部３２は、電力蓄積手段であるバッテリー１７の残量センサ３３からの入力信号と、利用者端末器２２の入出力信号と、ＧＰＳ受信機１８からの利用者の位置情報入力信号とを入力させて処理すると共に、無線通信機１９を制御し、パワーアシスト制御部３１の力信号のゲインパラメータＫａ，Ｋｂ，Ｋｂの調整を行うようになっている。なお、実際には、前記制御装置１６は、コンピュータのソフトウェアと入出力ハードウェアにより具現化される。
【００２４】
制御部１６が、移動体１を前進・後退および旋回させる構成について説明する。
前記制御部１６は、サポータ１４に加わる前後方向の力成分と、旋回方向のトルク成分を、力信号Ｆｆおよびトルク信号Ｆｔとして、力センサ１５から受け取る。ここで、力信号Ｆｆは前進方向を正とし、トルク信号Ｆｔは、左旋回方向を正とする。力信号Ｆｆに、前進方向のゲインＫａもしくは後退方向のゲインＫｂを掛け、力の方向に応じて、選択器３５により、前進方向のゲインＫａあるいは後退方向のゲインＫｂを掛けた値のいずれかを選択し、前進速度目標値Ｖｆを求める。
【００２５】
すなわち、前進速度目標値Ｖｆは、力信号Ｆｆが正、前進方向の力が検出された場合には、Ｖｆ＝Ｋａ×Ｆｆとし、力信号Ｆｆが負、後退方向の力が検出された場合には、Ｖｆ＝Ｋｂ×Ｆｆとする。また、トルク信号Ｆｔには、旋回方向のゲインＫｔを掛けて、旋回速度目標値Ｖｔを求める。Ｖｔ＝Ｋｔ×Ｆｆとする。
【００２６】
前進速度目標値Ｖｆおよび旋回速度目標値Ｖｔから、移動体１をその速度で前進・旋回させるように変換部３６ｂにより、右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖａ，Ｖｂを求める。ここで、移動体１の駆動車輪１２ａ，１２ｂの直径Ｄ、駆動車輪の間隔Ｗ、モータ１３ａ，１３ｂと駆動車輪１２ａ，１２ｂ間の減速機の減速比Ｎとすると、変換器３６ｂにおいて、前進速度目標値Ｖｆは回転速度目標値Ｖａに変換される。
回転速度目標値Ｖａ＝（２Ｎ／Ｄ）×Ｖｆ＋（２ＮＷ／Ｄ）×Ｖｔ
回転速度目標値Ｖｂ＝（２Ｎ／Ｄ）×Ｖｆ−（２ＮＷ／Ｄ）×Ｖｔ
【００２７】
制御装置１６の機能について説明する。
例えば、利用者が前に進もうとして、サポータ１４を真っ直ぐ前向きに押した場合を説明する。力信号Ｆｆが正の値になるように構成されているので、前進速度目標値Ｖｆは、力信号Ｆｆと前進方向のゲインＫａを掛けた値が選択され、Ｖｆ＝Ｋａ×Ｆｆとなる。トルク信号Ｆｔは０になるので、旋回速度目標値Ｖｔは０になる。したがって右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖａ，Ｖｂは等しい（２Ｎ／Ｄ）×Ｋａ×Ｆｆとなる。これにより、右・左の車輪１２ａ，１２ｂが等しい速度で前向きに駆動されるので、移動体１は、真っ直ぐ前進する。この時の前進速度は、前進速度目標値Ｖｆに等しくなり、サポータ１４を押した力に比例する。
【００２８】
また、例えば、利用者が後に進もうとして、サポータ１４を後向きに引いた場合には、力信号Ｆｆが負の値となるように構成されているので、後退方向のゲインＫｂを掛けた値が選択され、後退速度目標値は、Ｖｆ＝Ｋｂ×Ｆｆとなり、右および左のモータ１３ａ，１３ｂの回転速度目標値Ｖａ、Ｖｂは（２Ｎ／Ｄ）×Ｋｂ×Ｆｆとなる。これにより、右・左の車輪１２ａ，１２ｂが等しい速度で後向きに駆動されるので、移動体１は真っ直ぐに後退する。この時の後退速度は、−Ｋｂ×Ｆｆとなる。
【００２９】
また、例えば、利用者が左（利用者から向かって左側）に旋回しようとして、サポータ１４に左方向のトルクを加えた場合を考える。前後方向の力は加えていないものとすると、トルク信号は正の値となり、旋回速度目標値は、Ｖｔ＝Ｋｔ×Ｆｔとなる。また、力信号Ｆｆは０になるので、前進速度目標値Ｖｆは０になる。従って、右のモータの回転速度目標値は、Ｖａ＝（ＮＷ／Ｄ）×Ｋｔ×Ｆｔとなり、正の値になる。また、左のモータの回転速度目標値は、Ｖａと等しい大きさで符号が逆の値、Ｖｂ＝−（ＮＷ／Ｄ）×Ｋｔ×Ｆｔになる。
【００３０】
このようにすることにより、移動体１の右の駆動車輪１２ａは，前向きに駆動され、左の駆動車輪１２ｂは、右の駆動車輪１２ａと等しい速度で後ろ向きに駆動されるので、前記移動体１はその場で左に旋回する。このときの旋回速度は、Ｋｔ×Ｆｔとなる。逆に、サポータ１４に右方向のトルクを加えた場合には右に旋回する。また、サポータ１４に、前後方向の力と左右旋回方向のトルクを同時に加えた場合には、移動体１は，前後に移動しながら、旋回する。
【００３１】
すなわち、移動体１が利用者の押す力に比例した速度で前進・後退・旋回するので、利用者は自分の好きなペースで自由に歩行することができる。ここで、力と速度の関係を定めるゲインＫａ・Ｋｂ・Ｋｔは制御装置１６内の情報処理装置３２で調節可能であり、利用者から見た移動体１の見かけの抵抗を変化させることができる。前記駆動用モータ１３ａ，１３ｂを同方向に駆動することにより、前記移動体１を前進または後退させるように制御し、前記駆動用モータ１３ａ，１３ｂをそれぞれ逆方向に駆動することにより、前記移動体１を左右の駆動車輪１２ａ，１２ｂの中間点を中心に旋回させるように制御する。
【００３２】
このように構成された移動体１は、利用者がサポータ１４に掴まって体重の一部を前記サポータ１４に移動させて起立し、前記利用者から前記サポータ１４に働く力を力センサ１５により検出する。前記移動体１が検出された利用者から働く力に応じた速度となるように、駆動用モータ１３ａ，１３ｂが駆動され、加えた力と同じ方向に移動体１を移動させることにより、利用者の歩行を補助することができる。
【００３３】
次に、移動体１の移動をサポートする機能を備えた管理センタ６等の構成を説明する。前記管理センタ６等は、地図データベース（地図情報蓄積手段）２の設置・保守と、複数の移動体１の集中管理用設備であり、病院、介護施設、行政施設、介護サービス企業等が設置・運営するものである。
【００３４】
管理センタ６等には、移動体１の無線通信機１９とアンテナを介して無線通信可能な無線基地局５と、該無線基地局５に通信回線９で接続されている地図情報データベース（地図情報記憶手段）２及び介護者端末器３とを備えている。前記無線通信には、携帯電話回線、ＰＨＳ、無線パケット通信、衛星通信等を利用する。前記通信回線９は、有線又はインターネットを利用することができる。
【００３５】
前記地図情報データベース２には、道路・歩道・建物等の地図情報と、バッテリー１７が充電できる場所の情報等が記憶されている。地図情報データベース２及び介護者端末器３が無線基地局５を介して移動体１の無線通信機１９との間で、データ伝送や無線通信ができる。
【００３６】
介護者端末器３は、移動体１の現在位置及び周囲の地図、外出目的地、バッテリー１７の残量、目的地までの距離等を表示することができる。また、介護者端末器３は、バッテリー１７の電力切れ等の緊急時には、移動体１の利用者からの介護者、家族を呼び出すメッセージも表示することができる。この表示器は図示されていない。さらに、介護者端末器３は、管理センタ６等に取り付ける固定型にする必要はなく、該介護者と共に移動できるように携帯型にしても差し支えない。また、介護者端末器３は、図示しないが移動体１の利用者と音声で対話する通話手段を備えている。この通話手段については、図示されていない。本システムは、移動体１と介護者端末器３が複数存在した場合でも利用できる。
【００３７】
移動体１を含む外出支援システムを利用し、利用者が外出する場合を説明する。
利用者が、外出に出発する時には、利用者あるいは介護者が、利用者端末器２２を操作して、外出の目的地と経路を制御装置１６に設定する。目的地の設定は、無線通信機１９を通じて、地図データベース２から前記目的地の周囲の地図情報を検索し、利用者端末器２２のディスプレイ２３に地図を表示し、目的地の場所を指定する。本実施形態では、前記目的地の場所の指定は、指でタッチパネルの所定位置を指定するタッチパネル方式について説明する。
【００３８】
経路の設定は、利用者端末器２２のディスプレイ２３に表示された地図の上を経路に沿って手でなぞるかもしくは適当数の経由場所を手でタッチすることにより行われる。また、前記利用者端末器２２を用いる代わりに、介護者端末器３を操作して目的地と経路を設定して無線基地局５及び無線通信機１９を介して移動体１の利用者端末器２２のディスプレイ２３に送信しても差し支えない。なお、散歩のように、出発地に戻ってくる場合には、目的地と出発地は同一になる。
【００３９】
外出への出発時および出発後に、制御装置１６は、バッテリー残量センサ３３により、バッテリー１７に蓄積されている電力量、すなわちバッテリー残量を検出する。バッテリー残量を検出する方法としては、バッテリー１７の電圧および電流からバッテリー残量を推定するか、もしくは充電後の消費電流の累計値から放電量を推定して残量を計算する方法を用いることができる。
【００４０】
さらに、制御装置１６は、バッテリー残量センサ３３により検出したバッテリー残量から、バッテリー残量で移動できる距離を予測計算する。バッテリー残量で移動できる距離は、バッテリー残量を距離当たりの消費電力量で割ることで計算するか、もしくはバッテリー残量を時間当たりの消費電力量で割って、バッテリーの残りの利用可能時間を求め、それに平均移動速度を掛けることで計算することができる。また、２つの計算方法を併用し、短い方の距離をバッテリー残量で移動できる距離として用いてもよい。平均移動速度は、利用者毎に移動速度を記録し、過去の移動速度を平均することにより求められる。
【００４１】
また、制御装置１６は、人工衛星４からの電波を受信してＧＰＳ受信機１８により移動体１の現在位置を算出し、地図データベース２から得た地図情報に基づいて、前記移動体１の現在位置から設定された目的地までの距離を、設定した経路に沿って計算する。また、経路に障害物があったり、道路工事により通行できなかったり、利用者が寄り道する等により、移動体１が設定された経路から離れている場合には、元の経路に復帰できる経路を地図情報から求めて、その経路を含めて距離を計算する。なお、簡易的には、いくつかの経由点を直線で結んだ距離を合計することにより、目的地までの距離を近似計算することもできる。
【００４２】
制御装置１６は、利用者が確認できるように、利用者端末器２２に、現在位置の周囲地図と、バッテリー残量と、バッテリー残量で移動できる距離と、目的地までの距離を図形および文字で表示する。また、これらの情報を無線通信機１９を制御することにより送信し、無線基地局５を介して、介護者が利用者の位置等を確認できるように介護者端末器３に表示することもできる。
【００４３】
制御装置１６は、得られたバッテリー残量で移動できる距離と、目的地までの距離を比較する。目的地までの距離に対して、バッテリー残量で移動できる距離の余裕量が十分に大きくない場合には、利用者端末器２２と、無線通信機１９により無線基地局５を介して介護者端末器３とを通じて、それぞれ利用者および介護者に通知する。
【００４４】
ここで、予測誤差がある可能性を考慮して、バッテリー残量で移動できる距離には、目的地までの距離に対して、十分な余裕量をとる。また、余裕量の大きさに応じて、下記のように複数のレベルにバッテリー残量を区分して利用者および介護者に通知し、余裕量が少なくなって来たことを警告する。
【００４５】
図４を参照して、バッテリー残量の区分例を説明する。図４は、本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるバッテリー残量の区分を示す線図である。目的地までの距離とバッテリー残量で移動できる距離を比較し、バッテリー残量で移動できる距離の余裕量に応じて、余裕量が大きい方から順にレベル０から４の５段階に分ける。
【００４６】
レベル０は、余裕量が十分に大きく、問題なく目的地に到達できる状態に対応している。レベル１は、目的地に到達することは可能で、安全のため、充電してから出発すべき場合を表し、レベル２は、設定した経路で進むならば、十分に目的地まで到達できるが、経路から外れて寄り道をするには余裕量が少なくなって来た状態を表し、レベル３は、目的地まで到達することができるが、余裕量が少なくなって来た状態を表し、レベル４は、余裕量が少なく、目的地に到達できない可能性がある場合を表すものである。
【００４７】
一般に、余裕量の大きさの区分は、次のように定める。目的地までの距離Ｌａ、バッテリー残量で移動できる距離Ｌｂとすると、単純には、余裕量はＬａ−Ｌｂと考えることができるが、ＬａおよびＬｂに推定誤差があった場合、次の式により、余裕量ＣはＣ＝Ｌｂ−αＬａで表される。ここで、αは補正するための係数であり、例えば１．５程度、Ｌａは１．５、Ｌｂは満充電されているとき移動できる距離の２割に設定する。このようにして、余裕量Ｃを少なめに見積もることにより、Ｌａ、Ｌｂに推定誤差があった場合でも十分な余裕量を確保できるようになる。
【００４８】
レベルは、余裕量Ｃの大きさにより区分する。レベルｎとレベルｎ＋１の境界の余裕量Ｃをレベル境界の判定値Ｃｎとする。なお、図４において、レベル境界は、余裕量Ｃが一定の直線で表され、レベルｎとレベルｎ＋１の境界線の縦軸に対する切片がＣｎに対応し、境界線の傾きがαに対応する。
【００４９】
レベルの判定および利用者ならびに介護者に対する通知の手順を説明する。図５は、本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるレベル判定および利用者・介護者に対する通知の手順を示すフローチャートである。利用者の外出出発前と外出の出発後で手順が変化し、図５（ａ）は、移動体１による外出の出発前、図５（ｂ）は、移動体１による外出の出発後の判定手順を示すものである。
【００５０】
図５（ａ）に示す如く、まだ、出発していない場合には、まず、現在位置（出発地）から設定された目的地までの距離Ｌａおよび現在のバッテリー残量で移動できるＬｂから余裕量Ｃを計算する（Ｓ１）。次に、余裕量Ｃを判定値Ｃ１と比較する。（Ｓ２）、余裕量Ｃが判定値Ｃ１よりも小さい場合には、レベル１以上であると判定する。この場合は、利用者端末器２２及び無線通信機１９，無線基地局５を介して介護者端末器３を通じて、文字表示および音声メッセージを用いて、安全のため充電してから出発するように利用者および介護者に警告する。また、移動体１の動きを制御することにより、利用者に警告する（Ｓ３）。この移動体１の動きによる警告の方法については後述する。余裕量Ｃが判定値Ｃ１よりも大きい場合には、余裕量Ｃがレベル０と判定し、利用者および介護者に警告せず、自由に、外出先に向って出発できるようにする（Ｓ４）。
【００５１】
既に出発している場合には、図５分図（ｂ）に示すように、まず、現在位置から設定された目的地までの距離Ｌａおよび現在のバッテリー残量で移動できる距離Ｌｂから余裕量Ｃを計算する（Ｓ１１）。次に、余裕量Ｃを判定値Ｃ４と比較し（Ｓ１２）、余裕量Ｃが判定値Ｃ４よりも小さい場合には、レベル４と判定する。この場合、利用者端末器２２を通じて、直ちにバッテリーを充電するように利用者に警告すると共に、地図データベース２から、近くでバッテリー充電ができる場所を検索し、利用者端末器２２に表示して利用者を誘導する（Ｓ１３）。また、移動体１の動きによって利用者に警告する。
【００５２】
また、無線通信機１９，無線基地局５を介し、介護者端末器３を通じて、介護者にバッテリー１７が少なくなったことを通知すると共に、介護者端末器３に移動体１の現在位置を表示し、必要に応じて、介護者が移動体１のところまで行き、バッテリー１７を交換したり、自動車で利用者を移動させたりできるようにする。
【００５３】
また、利用者端末器２２と介護者端末器３の間の通話手段を制御装置１６により自動的に有効にし、介護者が利用者に声をかけて安心させ、バッテリー充電場所まで誘導することができるようにする。なお、バッテリー充電場所としては、ガソリンスタンドやコンビニエンスストア等の店舗、介護サービス企業のサービスセンタ、病院・介護センタなどの医療福祉施設、役所、交番などの公共施設などが挙げられ、緊急時の利用について、予め契約・協定を締結しておくことが望ましい。
【００５４】
余裕量Ｃが判定値Ｃ４よりも大きい場合には、余裕量Ｃを判定値Ｃ３と比較し（Ｓ１４）、余裕量Ｃを前記判定値Ｃ３より小さい場合には、レベル３と判定する。この場合、急いで目的地に向かうように、利用者端末器２２および介護者端末器３を通じて利用者及び介護者に警告すると共に、移動体１の動きによって利用者に警告する。
【００５５】
余裕量Ｃが判定値Ｃ３よりも大きい場合には、前記余裕量Ｃを判定値Ｃ２と比較し（Ｓ１６）、前記余裕量ＣがＣ２よりも小さい場合には、レベル２と判定する。この場合は、さらに、目的地までの距離の過去の変化状態から、目的地に向かって移動しているか、目的地から離れる方向に移動しているかを判定する（Ｓ１７）。
【００５６】
すなわち、目的地までの距離が減少している場合には、目的地へ向かっており、目的地までの距離が増加したときは、目的地から離れる方向へ移動していると判断する。目的地から離れる方向に移動している場合には、目的地に急いで向かうように利用者端末器２２および介護者端末器３を通じて利用者と介護者に警告すると共に、移動体１の動きによって利用者に警告する（Ｓ１８）。目的地に向かって移動している場合には、警告を発せず、自由に移動できるようにする。余裕量Ｃが判定値Ｃ２よりも大きい場合は、レベル１以下と判定する。この場合は、警告せず、自由に移動できるようにする（Ｓ１９）。
【００５７】
次に、文字表示及び音声メッセージによる警告の代わりに、又は併用して用いられる移動体１の動きを制御する警告方法を用いた利用者の外出を説明する。
この動きによる警告を行う時には、制御装置１６の前進方向のゲインＫａを減らし、例えば、前進方向のゲインＫａの値を通常の移動速度の場合に比べて半分にする。このようにすると、利用者から見た移動体１の見かけの抵抗が増加して、移動体１のサポータ１４を、通常の移動速度がでる場合と同じ力で押した時の速度が減少し、移動体１が動きにくくなるので、利用者は不自然に感じ、利用者端末器２２からの表示や音声による警告に気付いていない場合でも、バッテリーの余裕量が少なくなっていることに気付くことができる。
【００５８】
さらに、効果的に警告するために、前進ゲインＫａを小さくする代わりに、周期的に増減させてもよい。例えば、１秒おきに０．５秒間は前進ゲインＫａを半分に減らし、次の０．５秒間は通常の値に戻すようにする。このようにすると、利用者から見た移動体１の見かけの抵抗が周期的に変化するので、利用者が一定の力でサポータ１４を押しても、移動体１の速度が周期的に変化し、移動体１がいわゆる「ガタガタ」と不自然な動きをするようになる。これにより、バッテリー１７の余裕量が少なくなっていることを、明確に認識することができる。
【００５９】
移動体１による警告は、レベル１において外出に出発する時と、レベル２において移動体１が目的地から離れる方向に移動した時には、前記動きによる警告が行われる。レベル３の場合も、動きによる警告を行うが、移動体１が目的地に向かって進んでいる場合には、利用者端末器２２に解除ボタンを表示し、利用者の操作により、動きによる警告を解除できるようにする。これにより、利用者がバッテリーの余裕量が少なくなっていることに気づいた後は、前記解除ボタンを押すことにより、目的地に向けて通常と同様に進めるようになり、楽に目的地に向かうことができる。
【００６０】
レベル３からレベル４に変化した場合は、再度動きによる警告を行い、利用者にバッテリー１７の余裕量が少ないことを伝える。この場合も、解除ボタンにより、警告を解除できるようにするが、移動体１がバッテリー充電場所に向けて移動していない場合には、移動体１の動きによる警告を続ける。これにより、利用者にバッテリー１７が少ないことを気付かせ、バッテリー充電場所に向けて進むように促すことができる。
【００６１】
また、さらに強く警告するために、例えば、レベル３からレベル４に変化した時に、一旦、前進方向のゲインＫａ、後退方向のゲインＫｂ、旋回方向のゲインＫｔを０にし、解除ボタンを押すまで、移動体１を全く動かないようにしてもよい。このようにすれば、バッテリー１７の余裕量が少ないことを、利用者に確実に気づかせることができる。
【００６２】
このように構成したシステムにより、外出の出発から目的地に到達するまで、バッテリー残量に十分な余裕量があるかどうか、常に監視し、余裕量が少なければ、目的地へ到達できる内に、利用者と介護者に警告を与えるようにしているので、利用者が特に注意していなくても、バッテリー１７が放電し切るおそれがなく、確実に目的地に到達することができる。
【００６３】
バッテリー残量の余裕量は、目的地までの距離を考慮して判断しており、距離に応じて、警告を発生するバッテリー残量を変化させているので、バッテリー１７の容量を効率的に活用することができる。また、バッテリー残量が少なくなり、目的地へ到達できない可能性が生じた場合には、充電場所に誘導すると共に、介護者に連絡して、介護者が音声で利用者を誘導したり、利用者を迎えに行ったりできるようにしているので、利用者が外出中に動けなくなって困ることがなくなる。
【００６４】
また、利用者に対する警告は、利用者端末器２２を介して表示・音声による警告に加えて、移動体１の動きによる警告を併用しているので、利用者の視力や聴力が弱く、利用者端末器２２の警告に気づかない場合にも、バッテリー１７の余裕量が少なくなって来ていることを確実に気づかせることができる。
【００６５】
また、介護者は、移動体１の現在位置や、バッテリー残量の状況を介護者端末器３により、管理センタ６等から確認することができるので、安心して外出させることができる。これらにより、単独で外出しても、利用者・介護者共に安心することができ、利用者が気軽に外出できるようになり、高齢者の社会参加が促進される。
【００６６】
なお、本実施形態では、位置検出手段としてＧＰＳ無線機を用いたが、ＰＨＳや携帯電話等の無線通信手段の基地局からの電波を利用するもの、ジャイロや加速度センサを利用するもの、車輪の回転数を計測するもの等他の位置検出手段を用いてもよく、それらを併用しても差し支えない。また、電力蓄積手段としては、充電式のバッテリーの代わりに燃料電池などの他の電力蓄積手段を用いても良い。
【００６７】
また、地図データベース２を管理センタ６等に設けたが、移動体１や介護者端末器３の数が少ない小規模なシステムの場合には、通信量を減らすために、地図情報を移動体１と介護者端末器３とに記憶させるようにしてもよい。また、介護者端末器３の通話手段として、携帯電話を介護者に携帯させ、バッテリー１７が少なくなった時など、必要な時に自動的に介護者を呼び出すようにしてもよい。このようにすれば、介護者が介護者端末器３の近くにいない場合でも、確実に介護者を呼び出すことができる。
【００６８】
また、前記実施形態では、移動体１として、利用者が起立して歩行を行う歩行器タイプの移動体例を示したが、電動車椅子、電動三輪車等のように、利用者が搭乗して移動する移動体を用いることもできる。その場合、力センサ１５による移動操作の代わりに、レバーやジョイスティックによる移動操作を用いても良い。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した如く、本発明の構成によれば、歩行が困難な高齢者など、単独での外出に困難な人が、安心して外出でき、社会参加を促進することができる外出支援システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る外出支援システムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る外出支援システムに用いられる移動体の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る外出支援システムにおける制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるバッテリー残量の区分を示す線図である。
【図５】本発明の１実施形態に係る外出支援システムにおけるレベル判定および利用者・介護者に対する通知の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…移動体
１ａ…移動体本体
２…地図情報データベース（地図情報蓄積手段）
３…介護者端末器
４…人工衛星
９…通信回線
１１ａ，１１ｂ…キャスタ（従動車輪）
１２ａ，１２ｂ…駆動車輪
１３ａ，１３ｂ…モータ
１４…サポータ
１５…力センサ（力検出手段）
１６…制御装置
１７…バッテリー
１８…ＧＰＳ受信機（位置検出手段）
１９…無線通信機
２２…利用者端末器
２３…ディスプレイ
３０…駆動手段
３３…バッテリー残量センサ（電力量検出手段）
Claims (1)
- 移動体本体と、前記移動体本体を移動させる駆動手段と、前記駆動手段に電力を供給する電力蓄積手段と、前記電力蓄積手段に蓄積されている電力量を検出する電力量検出手段と、前記移動体本体の位置を検出する位置検出手段と、利用者の移動目的地を設定する目的地設定手段と、前記電力量検出手段及び位置検出手段の検出信号を入力すると共に、前記駆動手段を制御する制御手段と、利用者への情報提示を行なう利用者端末器とを有する移動体と、
地図情報を記憶する地図情報蓄積手段と、
介護者への情報提示を行なう介護者端末器とを備え、
前記制御手段は、
前記位置検出手段により検出された前記移動体の位置、前記目的地設定手段により設定された目的地及び前記地図情報記憶手段に記憶された地図情報に基づいて、前記移動体から目的地までの距離を計算し、
前記電力量検出手段により検出された蓄積電力量で移動できる距離を予測計算し、
該目的地までの距離と該予測計算した距離との比較により余裕量を計算し、
前記余裕量の大きさに応じて複数段階のレベルに前記電力蓄積手段の残量を区分し、
前記利用者端末及び前記介護者端末への情報提示内容を前記電力蓄積手段の残量の区分されたレベルに応じた情報提示内容に変えて提示すると共に、
前記蓄積電力量がある区分のレベルの場合に前記目的地までの距離の過去の変化状態から目的地に向かっているか目的地から離れる方向に移動しているかという移動方向を判定し、この移動方向の判定で目的地から離れている方向に移動している場合には前記駆動手段による移動速度を変化させて前記移動体を動きにくくするように構成した
ことを特徴とする外出支援システム。
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