专利名称：动力辅助装置及具有它的移动体的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过对操作把手等施加力来控制移动体等的动作的辅助动力装置及具有它的移动体。
背景技术：
在特开2002-2490号公报中，公布有如下的技术，即，检测出施加在操作部上的操作者的力，产生与该操作力对应的驱动力而使移动体移动。在该种移动体中，操作者通过改变施加在操作把手等上的操作力的大小或方向，可以对路线变更、旋转等动作模式进行切换。但是，例如当操作力处于选择直进的力和选择路线变更的力的交界部分时，因向操作把手等提供的力的变动等，动作模式就会频繁地变化。即，因力的变动等，在每次横切其交界时会产生非意图性的动作模式的变化，产生驱动力的马达的输出就会振动性地发生变化。
另外，在国际公开第04/071842号册子中，已经由本件申请人自己申请了如下的动力辅助装置，即，与施加在操作把手等操作部上的施加操作力对应，从移动体等所具备的多个操作方式当中选择一个操作方式，输出控制移动体的动作的信号。
发明内容
本发明的动力辅助装置及具有它的移动体提供能够抑制因操作力的变动等而产生的非意图性的动作模式的切换的技术。
本发明的具有多个动作模式并根据所施加的操作力以某个动作模式来使操作对象物动作的动力辅助装置包括被施加操作力的操作部、检测向所述操作部施加的施加操作力的施加操作力检测部、从被依照所述施加操作力所作用的方向区分并且与所述多个动作模式分别对应的多个区域当中判断所检测到的施加操作力属于哪个区域，选择与所述所判断的区域对应的动作模式的动作模式选择部、根据所选择的动作模式输出用于控制操作对象物的动作的动作控制信号的动作控制信号输出部，在所述多个区域当中的相互邻接的区域间设有滞后区域，在所选择的动作模式为所述多个动作模式中所包含的第1动作模式的状态下，当所检测的施加操作力属于与第1动作模式对应的区域邻接的滞后区域时，所述动作模式选择部选择所述第1动作模式。
即使操作者要将动作模式维持为第1动作模式，因施加操作力中的变动等，有时施加操作力也会略为偏离与第1动作模式对应的区域。但是，根据所述构成，在所选择的动作模式为第1动作模式的状态下，属于邻接与第1动作模式对应的区域的滞后区域的施加操作力就被作为属于与第1动作模式对应的区域的力(施加操作力)处理。所以，该情况下，第1动作模式的选择被维持，抑制了非意图性的动作模式的切换。
另外，所述多个区域例如被根据力的大小及所作用的方向区分，所述动作模式选择手段基于所检测的施加作用力的大小及所作用的方向，判断该施加作用力属于哪个区域。
另外，例如在由所述动作模式选择手段选择的动作模式被切换为其他的动作模式时，所述动作控制信号输出手段在使所述操作对象物动作的驱动力的大小的每单位时间的变化量中设置上限，同时输出动作模式的切换中所必需的动作控制信号。
另外，例如在由所述动作模式选择手段选择的动作模式被切换为其他的动作模式时，所述动作控制信号输出手段在使所述操作对象物动作的驱动力所作用的方向的每单位时间的变化量中设置上限，同时输出动作模式的切换中所必需的动作控制信号。
通过如上所述地对驱动力的大小或驱动力所作用的方向发生变化的速度中施加限制，就可以实现没有不适感的平滑的动作模式的切换。
图1是使用了本发明的实施方式的动力辅助装置的搬送车的立体图。
图2是图1的搬送车的俯视图。
图3是表示图1及图2的动力辅助装置的概略情况的俯视图。
图4是表示图1及图2的动力辅助装置的控制的概略情况的方框图。
图5是表示施加操作力和动作模式的对应关系的向量图。
图6是包括滞后区域地记述施加操作力和动作模式的对应关系的向量图。
图7是包括滞后区域地记述施加操作力和动作模式的对应关系的向量图。
图8是表示对图1及图2的搬送车所赋予的驱动力与动作模式的切换对应地变化的样子的向量图。
图9是表示图1及图2的搬送车及动力辅助装置的变形例的图。
具体实施例方式
下面将使用附图对本发明的实施例进行说明。对于相同或者近似的部分将使用相同的符号，将其说明省略。图1是使用了本发明的实施方式的动力辅助装置的搬送车(搬送台车)1的立体图，图2是从俯视面上看到的该搬送车1的图。搬送车1也被称作电动推车或电动式搬送车，是为了容易实现难以搬送的货物的移动而使用的。
在搬送车1中，例如如图2所示，安装有由右侧后轮1a、左侧后轮1b、右侧前轮1c及左侧前轮1d构成的4个车轮。本实施方式的搬送车1中，驱动轮仅为右侧后轮1a和左侧后轮1b，这些驱动轮被固定安装于搬送车1的筐体上。右侧前轮1c和左侧前轮1d是所谓的自由角轮，被可以旋转地安装于搬送车1的筐体上。右侧前轮1c和左侧前轮1d依从搬送车1的移动方向而旋转。
另外，在搬送车1上，安装有动力辅助装置2。搬送车1的操作者通过对动力辅助装置2施加适当的操作力，就可以选择搬送车1的动作模式(操作方式)。作为可以选择的动作模式，有使搬送车1向前方直进的直进模式、改变搬送车1的行进方向的路线变更模式及使搬送车1原地旋转的旋转模式这3个动作模式。通过适当地选择这3个动作模式，就能够实现必需的全部的移动。而且，也可以将动作模式更为细致地区分。
图2中，向以箭头A表示的前方直进的直进模式中，右侧后轮1a和左侧后轮1b双方以相同的旋转速度(转速)向前方的直进方向旋转。在向以箭头B表示的右侧方向改变路线的路线变更模式中，与旋转半径对应，右侧后轮1a和左侧后轮1b使它们的转速(以及在必需的情况下的旋转方向)不同而进行旋转。在向以箭头C表示的右侧方向旋转的旋转模式中，右侧后轮1a和左侧后轮1b虽然使转速相同，然而使旋转方向不同而进行旋转。像这样，仅控制右侧后轮1a和左侧后轮1b的旋转，就可以改变搬送车1的动作模式。所选择的动作模式被基于施加在动力辅助装置2上的操作力(施加操作力)而决定。
图3是表示动力辅助装置2的概略情况的俯视图。动力辅助装置2由作为操作部的操作把手2a、支承操作把手2a的两端的被大致平行地设置的操作把手支承部2b及2c构成。在操作把手支承部2b及2c的各自中，一端被与操作把手2a连接，另一端被固定于搬送车1的筐体上。在操作把手2a的中途，设有检测操作把手2a的长边方向的压力的压力传感器3a。在操作把手支承部2b、2c的中途，分别设有检测操作把手支承部2b、2c的长边方向的压力的压力传感器3b、3c。
操作把手2a的长边方向和操作把手支承部2b、2c的长边方向正交，操作把手支承部2b、2c的长边方向与直进模式中的搬送车1的行进方向一致。将操作把手2a的长边方向(图3的左右方向)定义为X轴方向，将操作把手支承部2b、2c的长边方向(图3的上下方向)定义为Y轴方向。基于压力传感器3a、3b及3c的检测结果，算出施加作用力的X轴成分及Y轴成分。另外，通过作为检测Y轴方向的压力的压力传感器，设置2个压力传感器3b及3c，就还能够基于由压力传感器3b及3c检测的压力值的差异而检测出绕着与X轴和Y轴双方正交的Z轴(未图示)的旋转动量。
而且，还可以将2个操作把手支承部2b及2c置换为1个操作把手支承部。该1个操作把手支承部的一端被与操作把手的中央部连接，动力辅助装置2成为T字形。在此时的操作把手支承部中，也可以设置一个检测Y轴方向的压力的压力传感器。
图4中，表示动力辅助装置2的控制的概略情况的方框图。压力传感器3a、3b及3c构成施加操作力检测部3，对施加在操作把手2a上的操作力(施加操作力)以规定的取样周期(例如数十赫兹)逐个检测。与所检测的操作力对应的检测信号被送向动作模式选择部4和动作控制信号输出部5。利用该检测信号来确定X轴方向的操作力(施加操作力的X轴成分)、Y轴方向的操作力(施加操作力的Y轴成分)及绕Z轴的旋转动量。
动作模式选择部4在参照储存于判定区域记录部6中的判定区域信息的同时，基于被逐个送来所述检测信号决定应当选择的动作模式。即，选择直进模式、路线变更模式及旋转模式之内的某一个动作模式。判定区域信息是用于区分施加操作力对应于哪个动作模式的信息。而且，判定区域记录部6既可以是内置于动力辅助装置2中的存储器，也可以是移动式的(自由拆装的)存储卡片等。
动作控制信号输出部5与所施加的动作模式及利用所述检测信号确定的施加操作力的大小等对应，算出右后轮马达8a及左后轮马达8b应当旋转的转速及旋转方向，将为了实现这些转速及旋转方向而必需的控制信号(动作控制信号)向马达控制部7a及7b输出。马达控制部7a及7b分别将与该控制信号对应的规定的驱动电流向右后轮马达8a及左后轮马达8b供给。
右后轮马达8a及左后轮马达8b分别与所供给的驱动电流对应地将右侧后轮1a及左侧后轮1b旋转驱动。另外，右侧后轮1a的转速及旋转方向由右侧后轮马达8a的转速及旋转方向确定，左侧后轮1b的转速及旋转方向由左侧后轮马达8b的转速及旋转方向确定。所以，右侧后轮1a及左侧后轮1b的转速及旋转方向以至搬送车1的动作(移动的速度及移动的方向)就被动作控制信号输出部5所输出的控制信号(动作控制信号)控制。
当将搬送车1作为操作对象物看待时，马达控制部7a及7b、右后轮马达8a及左后轮马达8b以及右侧后轮1a及左侧后轮1b就构成将与所述控制信号对应的驱动力向操作对象物赋予的驱动手段。另外，当将右侧后轮1a及左侧后轮1b作为操作对象物看待时，马达控制部7a及7b以及右后轮马达8a及左后轮马达8b就构成将与所述控制信号对应的驱动力向操作对象物赋予的驱动手段。
下面，对区分施加操作力对应于哪个动作模式的方法进行说明。图5是表示该区分的向量图。当将施加在操作把手2a上的操作力作为向量表示时，该向量(以下称作「施加操作力向量」)就会出现于第1、第2、第3及第4象限的某一个中，然而为了说明上的简化，仅着眼于第1象限。例如，作为Y轴方向的操作力着眼于将搬送车1向操作把手2a的方向侧牵引的力，并且作为X轴方向的操作力着眼于从操作把手支承部2b侧指向操作把手支承部2c的方向的力(参照图3)。施加操作力向量出现于第2、第3及第4象限时的动作与着眼于第1象限的以下的说明的动作相同。
图5中，仅表示了所述的第1象限，横轴表示力的X轴成分(Fx)，纵轴表示力的Y轴成分(Fy)。在第1象限中，将与各动作模式对应的区域区分为3个。例如，如图5所示，利用区分线L1来区分区域A1和区域A2，利用区分线L2来区分区域A2和区域A3。所区分的区域(判定区域)A1、A2及A3被与3个动作模式一对一地对应。具体来说，区域A1对应于直进模式，区域A2对应于路线变更模式(这里为右转)，区域A3对应于旋转模式(这里为向右侧方向的旋转)。
图5中，施加操作力向量被以Fi表示。当以原点作为起点的施加操作力向量Fi的终点(终端)处于纵轴(Fy轴)和区分线L1之间(即区域A1内)、区分线L1和区分线L2之间(即区域A2内)、区分线L2和横轴(Fx轴)之间(即区域A3内)时，施加操作力(施加操作力向量)所属的区域原则上分别被判断为区域A1、A2、A3(对于例外将在后面叙述)。图5表示了施加操作力向量Fi属于区域A2的例子。将施加操作力向量Fi的X轴成分及Y轴成分分别设为Fix、Fiy。即，施加在作为操作部的操作把手2a上的操作力的X轴成分及Y轴成分被分别以Fix及Fiy表示。在以下的说明中，采用施加操作力向量的起点全都处于原点(力的X轴成分和Y轴成分都为零)的情况。
区分线L1和L2双方例如如图5所示，成为穿过原点的直线。此时，可以看作区域A1、A2及A3仅由施加操作力所作用的方向区分。施加操作力所作用的方向由横轴(Fx轴)与施加操作力向量Fi所成角度θ来确定。
另外，施加操作力向量Fi的大小小于规定的阈值的施加操作力例如被与搬送车1的行进速度为「零」的直进模式对应。也可以将其作为与直进模式不同的停止模式处理。如此处理时，利用动作模式选择部4选择的动作模式就变为直进模式、路线变更模式、旋转模式及停止模式这4个。与停止模式对应的区域相当于以图5的原点为中心并且将半径设为所述阈值的圆的内部。
像这样，就设定了与多个动作模式分别对应了的多个区域(例如区域A1、A2及A3)，这些区域被施加操作力所作用的方向，或者被施加操作力的大小和该施加操作力所作用的方向区分。施加操作力的大小与施加操作力向量Fi的大小相同，另外与施加操作力向量Fi的长度|Fi|(即(Fix2+Fiy2)的平方根)相等。
而且，区域的区分方法并不限定于图5所示的例子。当以原点为起点的施加操作力向量Fi的终点出现于第1象限中时，如果按照该施加操作力向量Fi对应于某一个动作模式的方式来区分，则无论怎样区分区域都可以。将第1象限(以及第2～第4象限)如何区分将被作为判定区域信息储存于判定区域记录部6中。
这里，对本实施例的动作模式的切换方法进行说明。本实施例中，在相互邻接的区域间设置滞后区域，从而难以产生由施加操作力的变动等引起的非意图性的动作模式的切换。图6表示了将该滞后区域包括地表示的施加操作力向量的第1象限。图6中，与图5相同，将横轴作为力的X轴成分(Fx)，将纵轴作为力的Y轴成分(Fy)。图6中，对于与图5相同的部分使用相同的符号，将重复的说明省略。
如图6所示，在区分线L1和纵轴(Fy轴)之间、区分线L2和横轴(Fx轴)之间，分别设有区分线L1a、区分线L2b。另外，在区分线L1和区分线L2之间设有2条区分线，将该2条区分线之内的区分线L1侧称作区分线L1b，将区分线L2侧称作区分线L2a。此外，将由区分线L1a和L1b包围的区域称作滞后区域H1，将由区分线L2a和L2b包围的区域称作滞后区域H2。
区分线L1a、L1b、L2a及L2b例如如图6所示，全都成为穿过原点(力的X轴成分和Y轴成分都为零)的直线。另外，例如如图6所示，区分线L1、L1a及L1b在原点处交叉，另外，区分线L1和区分线L1a的交叉角与区分线L1和区分线L1b的交叉角相等。同样地，区分线L2、L2a及L2b在原点处交叉，另外，区分线L2和区分线L2a的交叉角与区分线L2和区分线L2b的交叉角相等。另外，区分线L1b和横轴(Fx轴)的交叉角大于区分线L2a和横轴(Fx轴)的交叉角。
由区分线L1和区分线L1a包围的区域在区域A1和滞后区域H1两者中被重叠地包含，由区分线L1和区分线L1b包围的区域在区域A2和滞后区域H1两者中被重叠地包含。由区分线L2和区分线L2a包围的区域在区域A2和滞后区域H2两者中被重叠地包含，由区分线L2和区分线L2b包围的区域在区域A3和滞后区域H2两者中被重叠地包含。而且，也可以将区域A1、滞后区域H1、区域A2、滞后区域H2及区域A3看作相互不重叠的区域。
对考虑所述的滞后区域H1及H2而进行动作模式的选择的动作模式选择部4的动作进行说明。为了说明上的方便，将处于区域A1内并且位于滞后区域H1外(纵轴与区分线L1a之间)的任意的终点定为终点p1，将处于区域A1内并且位于滞后区域H1内(区分线L1a与区分线L1之间)的任意的终点定为终点p2，将处于区域A2内并且位于滞后区域H1内(区分线L1与区分线L1b之间)的任意的终点定为终点p3，将处于区域A2内并且位于滞后区域H1及H2外(区分线L1b与区分线L2a之间)的任意的终点定为终点p4，将处于区域A2内并且位于滞后区域H2内(区分线L2a与区分线L2之间)的任意的终点定为终点p5，将处于区域A3内并且位于滞后区域H2内(区分线L2与区分线L2b之间)的任意的终点定为终点p6，将处于区域A3内并且位于滞后区域H2外(区分线L2b与横轴之间)的任意的终点定为终点p7。
当前，利用动作模式选择部4选择直进模式。该状态下，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p1或p2时，与该施加操作力向量对应的施加操作力被判断为属于区域A1，动作模式选择部4将选择的动作模式维持为直进模式。
另外，当所检测的施加操作力向量的终点为p4或p5时，与该施加操作力向量对应的施加操作力被判断为属于区域A2，动作模式选择部4将选择的动作模式从直进模式切换为路线变更模式。但是，在动作模式为直进模式的状态下，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p3时，与该施加操作力向量对应的施加操作力被看作属于对应于直进模式的区域A1(被作为属于区域A1的操作力处理)。所以，动作模式被维持为直进模式。
即使操作者想要维持直进模式，因在施加操作力中的变动等，有时施加操作力也会略为偏离对应于直进模式的区域A1。但是，如上所述，通过将终点处于滞后区域H1内的施加操作力(施加操作力向量)作为属于区域A1的力来处理，直进模式就被维持。即，只要施加操作力向量的终点不超出滞后区域H1，就不会进行动作模式的切换。这样，就可以抑制非意图性的动作模式的切换。
而且，在动作模式为直进模式的状态下，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p7时，与该施加操作力向量对应的施加操作力被判断为属于区域A3，动作模式选择部4将选择的动作模式切换为旋转模式。另外，在动作模式为直进模式的状态下，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p6时，与该施加操作力向量对应的施加操作力既可以被判断为(既可以被看作)属于对应于路线变更模式的区域A2，也可以被判断为属于区域A3。当判断为(看作)属于区域A2时，动作模式被从直进模式切换为路线变更模式，当判断为属于区域A3时，动作模式被从直进模式切换为旋转模式。
下面，将利用动作模式选择部4选择路线变更模式的状态作为基准考虑。该状态下，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p3、p4或p5时，对应于该施加操作力向量的施加操作力被判断为属于区域A2，动作模式选择部4将选择的动作模式维持为路线变更模式。
另外，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p1时，对应于该施加操作力向量的施加操作力被判断为属于区域A1，动作模式选择部4将选择的动作模式从路线变更模式切换为直进模式。另外，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p7时，对应于该施加操作力向量的施加操作力被判断为属于区域A3，动作模式选择部4将选择的动作模式从路线变更模式切换为旋转模式。
但是，在动作模式为路线变更模式的状态下，当所检测的施加操作力向量的终点为终点p2或p6时，对应于该施加操作力向量的施加操作力被看作属于对应于路线变更模式的区域A2(被作为属于区域A2的操作力处理)。即，只要施加操作力向量的终点不超出滞后区域H1或H2，就不进行动作模式的切换。所以，动作模式被维持为路线变更模式，因施加操作力的变动等引起的非意图性的动作模式的切换被抑制。
而且，虽然以选择直进模式或路线变更模式的状态为基准对动作模式的切换方法进行了说明，然而以选择除此以外的动作模式(例如旋转模式)的状态为基准时也相同。
另外，在动作模式为直进模式的状态下，当其后所检测的施加操作力被判断为(或被看作)属于区域A2时，虽然也可以立即将动作模式从直进模式变更为路线变更模式，然而也可以对经过多次而检测出的施加操作力进行综合判断，判断动作模式的变更的执行/不执行。
虽然施加操作力应当被以相当于所述取样周期的倒数的取样间隔逐个地检测，然而例如在被判断为(或被看作)属于区域A2的施加操作力被连续地检测的情况下，也可以将动作模式从直进模式变更为路线变更模式。
例如，在某个时刻检测到了将终点设为p1、p2或p3的施加操作力向量后，被判断为(或被看作)属于区域A2的施加操作力被连续5次检测到时，就将动作模式从直进模式切换为路线变更模式。反过来说，当被判断为(或被看作)属于区域A2的施加操作力只被连续地检测到4次以下时，动作模式就被维持为直进模式。而且，不仅是从直进模式向路线变更模式的切换，其他的动作模式间的切换也同样地处理。另外，在动作模式的切换中所必需的时间(所述的例子中为5次的取样中所需的时间)可以适当地变更。
即，在作为动作模式选择第1动作模式(例如直进模式)的状态下，当被判断为(或被看作)属于对应于与第1动作模式不同的第2动作模式(例如路线变更模式)的区域的施加操作力(施加操作力向量)在规定的期间被连续地检测到时，则动作模式选择部4将选择的模式从第1动作模式切换为第2动作模式即可。这样，因施加在操作把手2a上的操作力的变动等而产生的非意图性的动作模式的切换被进一步抑制，操作性进一步提高。
另外，在规定的期间内被检测到的多个施加操作力之中，选择与被判断为(或被看作)最多的施加操作力所属于的区域对应的动作模式即可。这样，也可以进一步抑制因施加在操作把手2a上的操作力的变动等而产生的非意图性的动作模式的切换或选择，操作性进一步提高。
对于该方法将举出实施例。当前，在直进模式中检测到将终点设为p1、p2或p3的施加操作力向量后，在下一个取样时刻T1中检测到被判断为(或被看作)属于区域A2的施加操作力。另外，相隔所述取样间隔，逐个地检测到被判断为(或被看作)属于区域A2、A1、A2、A2的施加操作力。该情况下，以取样时刻T1为起算点而检测到的5个施加操作力(其中，包括在取样时刻T1检测到的施加操作力)从取样时刻T1侧开始，被判断为(或被看作)分别属于区域A2、A2、A1、A2、A2。
由于所述5个施加操作力之中，被判断为(或被看作)最多的施加操作力所属于的区域为A2，因此在所述5个施加操作力之中的最后的施加操作力被检测到的时刻，将动作模式从直进模式切换为路线变更模式(在此之前维持直进模式)。而且，不仅是从直进模式向路线变更模式的切换，其他的动作模式间的切换也同样地处理。另外，动作模式的切换中所必需的时间(所述的例子中为5次的取样中所需的时间)可以适当地变更。
另外，如图7所示，也可以在区分线L1和纵轴之间设置区分线Ly。设于与区域A1邻接的第2象限中的区域(未图示)内的区分线(未图示)与区分线Ly之间成为设于区域A1与第2象限中的该区域之间的滞后区域。但是，当对应于第2象限中的该区域的动作模式与区域A1相同，为直进模式时，区分线Ly可以省略。
同样地，也可以在区分线L2b和横轴之间设置区分线Lx。设于与区域A3邻接的第4象限中的区域(未图示)内的区分线(未图示)与区分线Lx之间成为设于区域A3与第4象限中的该区域之间的滞后区域。但是，当对应于第4象限中的该区域的动作模式与区域A3相同，为旋转模式时，区分线Lx可以省略。而且，图7中，对于与图6相同的部分使用相同的符号。
(驱动力的变化限制)另外，在动作模式的切换时如下所述地动作。当前，所选择的动作模式为直进模式。此时，由右侧后轮1a及左侧后轮1b构成的驱动轮因右后轮马达8a及左后轮马达8b的驱动而以相同的转速及相同的旋转方向旋转，对搬送车1提供Y轴方向的驱动力。将表示该驱动力的向量设为驱动力向量Fd1。图8中，表示了该驱动力向量Fd1。图8是表示驱动力向量的第1象限的向量图，与图5相同，将横轴设为力的X轴成分(Fx)，将纵轴设为力的Y轴成分(Fy)。如上所述，由于驱动力向量Fd1是直进模式时的向量，因此该驱动力向量Fd1的方向与Y轴(Fy轴)方向一致。
此后，利用所述的第1切换方法等将动作模式从直进模式切换为路线变更模式。由于该切换，最终对搬送车1赋予以驱动力向量Fd2表示的驱动力，进行所需的路线变更。驱动力向量Fd2与驱动力向量Fd1不同，具有X轴成分(并非零)。
当由动作模式选择部4传递动作模式的切换时，动作控制信号输出部5即输出必需的控制信号，使得向搬送车1赋予的驱动力的大小最终从|Fd1|变化为|Fd2|，并且该驱动力所作用的方向最终从驱动力向量Fd1的方向变化为驱动力向量Fd2的方向。这里，|Fd1|是表示驱动力向量Fd1的大小的值，等于(Fd1的X轴成分的2次方)与(Fd1的Y轴成分的2次方)的和的平方根。|Fd2|是表示驱动力向量Fd2的大小的值，等于(Fd2的X轴成分的2次方)与(Fd2的Y轴成分的2次方)的和的平方根。
在所述的动作模式的切换之际，当使驱动力的大小从|Fd1|瞬间地变化为|Fd2|时，就无法进行平滑的动作模式的变更。所以，当由动作模式选择部4传递了动作模式的切换时，动作控制信号输出部5在将向搬送车1赋予的驱动力的大小的每单位时间的变化量抑制在规定的第1上限值以下的同时(即，在该变化量中设置上限的同时)，输出在动作模式的切换中所必需的控制信号。这相当于花费一定的时间慢慢地使驱动力的大小改变。
另外，在动作模式的切换之际，当使驱动力所作用的方向从驱动力向量Fd1的方向瞬间地变化为驱动力向量Fd2的方向时，就无法进行平滑的动作模式的变更。所以，当由动作模式选择部4传递了动作模式的切换时，动作控制信号输出部5在将向搬送车1赋予的驱动力所作用的方向的每单位时间的变化量抑制在规定的第2上限值以下的同时(即，在该变化量中设置上限的同时)，输出在动作模式的切换中所必需的控制信号。这相当于花费一定的时间慢慢地使驱动力所作用的方向改变。
另外，作为与驱动力的大小的瞬间的变化对应的量，当搬送车1的移动速度急剧地变化时，操作者在操作中就会有不适感。所以，当由动作模式选择部4传递了动作模式的切换时，动作控制信号输出部5在将搬送车1的移动速度(动作的速度)的大小的每单位时间的变化量抑制在规定的第3上限值以下的同时(即，在该变化量中设置上限的同时)，输出在动作模式的切换中所必需的控制信号。这相当于花费一定的时间慢慢地使搬送车1的移动速度改变。
另外，作为与驱动力所作用的方向的瞬间的变化对应的量，当搬送车1的移动方向急剧地变化时，操作者在操作中就会有不适感。所以，当由动作模式选择部4传递了动作模式的切换时，动作控制信号输出部5在将搬送车1的移动方向(动作的方向)的每单位时间的变化量抑制在规定的第4上限值以下的同时(即，在该变化量中设置上限的同时)，输出在动作模式的切换中所必需的控制信号。这相当于花费一定的时间慢慢地使搬送车1的移动方向改变。
另外，对于着眼于向作为驱动轮的右侧后轮1a及左侧后轮1b分别赋予的驱动力的情况，当该驱动力的大小急剧地变化时，平滑的动作模式的切换就受到妨碍。所以，也可以在由动作模式选择部4传递了动作模式的切换时，在将分别赋予右侧后轮1a及左侧后轮1b的驱动力的大小的每单位时间的变化量抑制在规定的第5上限值以下的同时(即，在该变化量中设置上限的同时)，输出在动作模式的切换中所必需的控制信号。这相当于花费一定的时间慢慢地使分别赋予右侧后轮1a及左侧后轮1b的驱动力的大小改变。
如上所述，通过在动作模式的切换之际，使驱动力的大小或驱动力所作用的方向等慢慢地变化，就可以实现没有不适感的平滑的动作模式的切换。
另外，通过设置3个压力传感器3a、3b及3c，不仅能够检测出施加操作力的X轴成分和Y轴成分，而且如上所述，还可以检测出绕着Z轴(未图示)的旋转动量。当将由压力传感器3b及3c检测到的力设为Fiy1、Fiy2时，动作控制信号输出部5基于Fiy和Fiy2的差算出绕Z轴的旋转动量，继而算出与将该算出的旋转动量抵消的反方向旋转动量对应的右侧后轮1a及左侧后轮1b的转速及旋转方向。在各动作模式(直进模式、路线变更模式、旋转模式)中，动作控制信号输出部5在考虑与所述反方向旋转动量对应的转速和旋转方向的同时，算出各动作模式中的右侧后轮1a和左侧后轮1b所应当追从的转速及旋转方向，输出合适的控制信号(马达指令值)。由此，因操作者的操作而产生的旋转动量被抵消，可以进行正确的直进运动、路线变更运动及旋转运动。
另外，直进模式中的搬送车1的移动速度、路线变更模式中的搬送车1的向圆周方向的移动速度及从旋转的中心看到的旋转角速度以及旋转模式中的搬送车1的旋转角速度只要基于施加操作力的大小及所作用的方向适当地变更即可。例如，使直进模式中的搬送车1的移动速度与施加操作力的Y轴成分的大小成比例即可。
另外，虽然表示了驱动轮(右侧后轮1a及左侧后轮1b)被固定安装于搬送车的筐体上的例子，然而本发明并不限定于此。即，驱动轮也可以像右侧前轮1c或左侧前轮1d那样，被可以旋转地安装于搬送车的筐体上。该情况下，搬送车的路线变更或旋转是利用以穿过驱动轮的中心的铅直线为中心轴的驱动轮的旋转而进行的。
图9中表示作为此种搬送车的搬送车31的俯视图。在搬送车31上，安装有由右侧后轮31a、左侧后轮31b、右侧前轮31c及左侧前轮31d构成的4个车轮。这4个车轮全都是驱动轮，各个车轮被可以旋转地安装于搬送车31的筐体上。另外，在搬送车31上，安装有动力辅助装置32。与动力辅助装置2根据施加操作力控制右侧后轮1a和左侧后轮1b的转速及旋转方向不同，动力辅助装置32根据施加操作力控制各车轮(31a、31b、31c及31d)的转速、旋转方向及朝向。除去与该控制有关的差异以外，动力辅助装置32的构成及动作与动力辅助装置2的相应部分相同。
图9A表示了直进模式中的各车轮的朝向，图9B表示了路线变更模式中的各车轮的朝向，图9C表示了旋转模式中的各车轮的朝向。图9A中，右侧后轮31a、左侧后轮31b、右侧前轮31c及左侧前轮31d的全部车轮朝向前方直径方向，成为向以箭头A表示的前方直进的状态。图9B中，右侧前轮31c及左侧前轮31d朝向以箭头B表示的路线变更方向，另一方面，右侧后轮31a及左侧后轮31b朝向与该路线变更方向相反的方向，成为向以箭头B表示的方向变更路线的状态。图9C中，右侧前轮31c及左侧前轮31d的动力辅助装置32侧朝向搬送车31的内侧，另一方面，右侧后轮31a及左侧后轮31b的动力辅助装置32侧朝向搬送车31的外侧，成为向以箭头C表示的方向旋转的状态。
此外，在搬送车31中，当将动作模式例如从直进模式切换为路线变更模式时，在以穿过各车轮(31a、31b、31c及31d)的中心的铅直线为中心轴的各车轮的旋转的旋转角速度中设置上限即可。向搬送车31赋予的驱动力所作用的方向由各车轮相对于搬送车31的筐体的朝向来确定。所以，如上所述地设定上限相当于在向搬送车31赋予的驱动力所作用的方向的每单位时间的变化量中设置上限。动力辅助装置32所具备的动作控制信号输出部(未图示)在遵守该上限的同时，输出动作模式的切换中所必需的动作控制信号，将各车轮的朝向适当地变更。
<其他的实施例>
而且，设定图5等的区分线L1和区分线L2的判定区域信息例如被作为预先决定的信息记录于判定区域记录部6中。但是，也可以根据操作者实际所施加的施加操作力等来改变该区分线L1及L2。例如，也可以根据操作者想要选择直进模式而实际施加的施加操作力，将区分线L1与横轴(Fx轴)的交叉角设为比图5的角度更大或更小。另外，当改变区分线L1与横轴的交叉角或区分线L2与横轴的交叉角时，与之相伴，区分线L1a、L1b、L2a、L2b与横轴的各交叉角也被改变。
虽然例示了将动力辅助装置2应用于搬送车(所述的搬送车1等)中的例子，然而动力辅助装置2可以适用于各种各样的移动体。作为动力辅助装置2所能够适用的搬送车以外的移动体的例子，例如可以举出步行用辅助车(电动式步行用辅助车)。步行用辅助车是为了使步行困难的操作者容易移动而使用的。
另外，本发明不仅适用于根据施加操作力来控制各车轮(图2的右侧后轮1a及左侧后轮1b、图9的右侧后轮31a等)的转速的构成，而且还适用于根据施加操作力来控制对各车轮的施加力矩(为了将各车轮旋转驱动而向各车轮提供的力矩)的构成。
本发明的动力辅助装置适用于搬送车(搬送台车)、步行用辅助车(电动式步行用辅助车)等移动体。另外，本发明的动力辅助装置能够适用(能够搭载)于根据施加操作力来控制动作的各种各样的操作对象物中。例如，适用于根据施加操作力进行各种各样的作业(例如移动重物)的机械臂或动力辅助机械臂中。
如上所述，根据本实施方式的动力辅助装置及具有它的移动体，可以抑制因操作力的变动等而产生的非意图性的动作模式的切换。
本发明除了本实施方式中所记载的以外，还包括不脱离主旨的其他的实施方式。本实施方式是进行发明的说明的方式，并不是限定其范围的方式。发明的范围是由技术方案的记载内容表示，而不是由说明书的记载内容表示。所以，发明包含将技术方案的等价的范围内的意味或范围都包括的全部的方式。
权利要求
1.一种动力辅助装置，是具有多个动作模式，根据所施加的操作力以某个动作模式来使操作对象物动作的动力辅助装置，其特征是，包括被施加操作力的操作部；检测向所述操作部施加的施加操作力的施加操作力检测部；动作模式选择部，其从被依照所述施加操作力所作用的方向区分并且与所述多个动作模式分别对应的多个区域当中，判断所检测到的施加操作力属于哪个区域，选择与所述所判断的区域对应的一个动作模式；动作控制信号输出部，其根据所选择的动作模式输出用于控制操作对象物的动作的动作控制信号，其中，在所述多个区域当中的相互邻接的区域间设有滞后区域，在所选择的动作模式为所述多个动作模式中所包含的第1动作模式的状态下，当所检测的施加操作力属于与第1动作模式对应的区域邻接的滞后区域时，动作模式选择部选择所述第1动作模式。
2.根据权利要求1所述的动力辅助装置，其特征是，所述多个区域被根据力的大小及所作用的方向区分。
3.根据权利要求2所述的动力辅助装置，其特征是，所述动作模式选择部基于所检测到的施加操作力的大小及所作用的方向来判断该施加操作力属于哪个区域。
4.根据权利要求1所述的动力辅助装置，其特征是，所述动作模式选择部在第1动作模式被选择的状态下，在基于施加操作力，在规定的期间中持续地检测为属于对应于与第1动作模式不同的第2动作模式的区域的情况下，选择第2动作模式。
5.根据权利要求1所述的动力辅助装置，其特征是，所述施加操作力检测部以规定的取样间隔检测向所述操作部施加的施加操作力，所述动作模式选择部在第1动作模式被选择的状态下，在基于施加操作力，以规定的比例以上的频度检测为属于对应于与第1动作模式不同的第2动作模式的区域的情况下，选择第2动作模式。
6.根据权利要求1所述的动力辅助装置，其特征是，所述施加操作力检测部通过检测向所述操作部施加的第1方向的施加操作力及与第1方向垂直方向的第2方向的施加操作力，而检测出所述施加操作力的所述第1方向的施加操作力向量及所述第2方向的施加操作力向量。
7.根据权利要求6所述的动力辅助装置，其特征是，所述动作模式选择部基于所述第1方向的施加操作力向量及所述第2方向的施加操作力向量，判断所检测到的施加操作力属于哪个区域。
8.根据权利要求1所述的动力辅助装置，其特征是，在由所述动作模式选择部选择的动作模式被切换为其他的动作模式时，所述动作控制信号输出在使所述操作对象物动作的驱动力的大小的每单位时间的变化量中设置上限的同时，输出动作模式的切换中所必需的动作控制信号。
9.根据权利要求1所述的动力辅助装置，其特征是，在由所述动作模式选择部选择的动作模式被切换为其他的动作模式时，所述动作控制信号输出部在使所述操作对象物动作的驱动力所作用的方向的每单位时间的变化量中设置上限的同时，输出动作模式的切换中所必需的动作控制信号。
10.一种具有动力辅助装置的移动体，其特征是，包括进行移动的操作对象物；驱动部，其设于所述操作对象物上，基于由所述动作控制信号输出部输出的动作控制信号，使所述对象物动作；动力辅助装置，其具有多个动作模式，根据所施加的操作力以某个动作模式使操作对象物动作，其包括被施加操作力的操作部；检测向所述操作部施加的施加操作力的施加操作力检测部；动作模式选择部，其从被依照所述施加操作力所作用的方向区分，并且与所述多个动作模式分别对应的多个区域当中，判断所检测到的施加操作力属于哪个区域，选择与所述所判断的区域对应的一个动作模式；动作控制信号输出部，其根据所选择的动作模式输出用于控制操作对象物的动作的动作控制信号，其中，在所述多个区域当中的相互邻接的区域间设有滞后区域，在所选择的动作模式为所述多个动作模式中所包含的第1动作模式的状态下，当所检测的施加操作力属于与第1动作模式对应的区域邻接的滞后区域时，动作模式选择部选择所述第1动作模式。
11.根据权利要求10所述的动力辅助装置，其特征是，所述操作部包括操作把手、将所述操作把手和所述操作对象物固定的把手支承部。
12.根据权利要求11所述的移动体，其特征是，施加操作力检测部包括第1压力传感器，其被设于所述操作把手上，检测施加在所述操作把手上的第1方向的施加操作力；第2压力传感器，其被设于所述把手指示部支承部上，检测与施加在所述操作把手上的第1方向垂直方向的第2方向的施加操作力。
13.根据权利要求11所述的移动体，其特征是，所述第2传感器被设于所述把手支承部的多个部位上，检测与所述第1及所述第2方向垂直的第3方向的旋转动量。
14.根据权利要求12所述的移动体，其特征是，利用所述第1压力传感器及所述第2压力传感器检测所述施加操作力的所述第1方向的施加操作力向量及所述第2方向的施加操作力向量。
15.根据权利要求14所述的移动体，其特征是，所述动作模式选择部基于所述第1方向的施加操作力向量及所述第2方向的施加操作力向量，判断所检测的施加操作力属于哪个区域。
全文摘要
本发明提供一种具有多个动作模式，根据所施加的操作力以某个动作模式来使操作对象物动作的动力辅助装置，其包括操作部、施加操作力检测部、动作模式选择部、根据所选择的动作模式输出用于控制操作对象物的动作的动作控制信号的动作控制信号输出部，在多个区域当中的相互邻接的区域间设有滞后区域，在所选择的动作模式为多个动作模式中所包含的第1动作模式的状态下，当所检测的施加操作力属于与第1动作模式对应的区域邻接的滞后区域时，动作模式选择部选择第1动作模式。
文档编号B60L15/00GK1873566SQ20061007553
公开日2006年12月6日 申请日期2006年4月20日 优先权日2005年4月27日
发明者龟井浩气, 东條直人 申请人:三洋电机株式会社