KR102366931B1 - Electric assist module and detection method of the entry section of flat land - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 발받침 및 손잡이를 형성한 프레임에 탑승자가 앉게 되는 착석부가 마련되고, 프레임의 양측에 구동바퀴가 구비된 휠체어 프레임에 착탈되는 전동 어시스트 모듈에 있어서, 복수개의 휠 및 상기 휠을 회전시키는 체인벨트가 마련되는 무한궤도형 주행 부재로서, 상기 휠체어 프레임에 장착되어 상기 휠체어 프레임의 계단 또는 단차를 승강하는 캐터필러부; 상기 캐터필러부에 마련되며, 상기 휠체어 프레임의 무게중심을 축으로 전/후의 자유단이 승/하강되는 랜딩기어부; 및 상기 캐터필러부의 하면에 마련되는 압력 감지부를 포함하며, 상기 압력 감지부는 상기 캐터필러부의 압력 변화를 감지하여 단차의 마지막 구간(계단-평지 진입 구간)을 판단하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an electric assist module detachable from a wheelchair frame provided with a seating portion for a occupant to sit on a frame having a footrest and a handle and provided with driving wheels on both sides of the frame, wherein a plurality of wheels and the wheels are rotated As a caterpillar-type traveling member provided with a chain belt, the caterpillar part is mounted on the wheelchair frame and ascends and descends stairs or steps of the wheelchair frame; a landing gear unit provided in the caterpillar unit, the free ends of which are raised/lowered before and after the center of gravity of the wheelchair frame as an axis; and a pressure sensing unit provided on a lower surface of the caterpillar unit, wherein the pressure sensing unit detects a pressure change in the caterpillar unit to determine the last section of the step (stair-level entry section).
Description
본 발명은 휠체어의 경사 주행을 보조하는 전동 어시스트 모듈에 관한 것으로서, 특히 휠체어의 계단 또는 단차 주행을 보조자 없이 탑승자의 조작으로 주행할 수 있고, 단차의 마지막 구간인 평지 진입 구간의 감지가 가능한 전동 어시스트 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to an electric assist module that assists in inclining driving of a wheelchair, and in particular, it is possible to drive a wheelchair through stairs or steps without an assistant by a passenger's manipulation, and an electric assist capable of detecting the last section of the step, the level entry section It's about modules.
휠체어는 다리가 자유롭지 못하거나, 몸이 불편하여 걷기가 어려운 사람을 대상으로 앉은 상태에서 이동할 수 있도록 의자에 바퀴가 구비되는 구조를 갖는다. 최근 급격한 고령화와 보행 장애인들의 숫자 증가로 인해 교통 약자의 수가 비약적으로 증가하여 2017년에는 14,963천 명으로 전체 인구의 28.9%를 차지하게 되었다. 그에 따라 교통 약자들의 주요 이동수단인 휠체어의 수요가 점점 증가하고, 다양한 환경에서 휠체어 이용 욕구가 증가하고 있다.A wheelchair has a structure in which a chair is provided with wheels so that it can be moved in a seated state for a person who does not have free legs or who has difficulty walking due to physical discomfort. Recently, due to the rapid aging of the population and the increase in the number of people with walking disabilities, the number of people with disabilities in transportation has dramatically increased. Accordingly, the demand for wheelchairs, which are the main means of transportation for the transportation disadvantaged, is increasing, and the desire to use wheelchairs in various environments is increasing.
휠체어를 이용하여 외출 시 불편한 점으로 응답한 내용 중 턱이 있는 곳이 20.8%, 계단이 20%로 많은 사람들이 단차가 있는 지형 이동에 어려움을 겪고 있다고 조사되었다. 휠체어 사용자들은 계단 및 경사 지형 이동을 위해 별도의 승강기 혹은 리프트 등을 이용해야 한다. 하지만 기존 전동휠체어 크기와 중량으로 리프트 사용 제한이 있고 승강기 혹은 리프트 등이 설치되어있지 않은 건물의 경우 계단 이동을 위해서는 보호자가 직접 사용자를 들어서 이동시켜야하는 번거로움이 있다. 또한, 계단 이동에 있어 해결방안으로 별도의 경사 혹은 리프트 등을 설치하는 경우가 있지만 주 이동 경로마다 설치해야 하여 추가 비용이 부과되고, 구조적 문제로 설치가 어렵다. 따라서 휠체어 사용자의 이동권 확보를 위하여 장소와 보호자 여부에 상관없이 스스로 승월하고 수동휠체어에 간단한 부착만으로도 계단 지형 이동이 가능한 장치 개발의 필요성이 대두되고 있다.Among those who answered that they felt uncomfortable when going out using a wheelchair, 20.8% had jaws and 20% had stairs. Wheelchair users must use a separate elevator or lift to move on stairs and slopes. However, the size and weight of the existing electric wheelchair limit the use of a lift, and in the case of a building that does not have an elevator or lift installed, it is inconvenient that the guardian must lift the user to move the stairs. In addition, although there are cases where a separate slope or lift is installed as a solution to the movement of stairs, additional costs are charged because they must be installed on each main movement path, and installation is difficult due to structural problems. Therefore, in order to secure the mobility rights of wheelchair users, there is a need to develop a device that can climb on its own regardless of location or guardian and can move on stairs by simply attaching it to a manual wheelchair.
휠체어 사용자 스스로 계단을 승월할 수 있는 장치로는 바퀴 형태의 iBot, 무한궤도형의 Scelovo와 Topchair가 대표적이다. iBot과 같은 바퀴 형태의 계단 승월 장치는 역진자 형태의 정밀한 균형제어로 계단을 주행한다. 하지만 계단 주행 중 전원 차단에 의한 기립 불가로 인하여. 전복과 같은 안전사고가 일어날 수 있다. 이에 안전한 계단 승월을 위한 장치 개발에 있어 대부분의 연구에서는 일반 바퀴가 아닌 무한궤도형 메커니즘을 이용한 연구가 병행되고 있다. 무한궤도형 메커니즘은 굴곡면 접촉 성능이 뛰어나 접지 부위가 고르게 분포되므로 타 구동 방법에 비해 장애물 또는 계단을 승월하는데 있어 안정적인 주행이 가능하다. Examples of devices that allow wheelchair users to climb stairs on their own are the wheel-type iBot, and the caterpillar-type Scelovo and Topchair. A wheel-type stair climbing device such as the iBot runs the stairs with precise balance control in the form of an inverted pendulum. However, due to the inability to stand up due to power cut off while driving on the stairs. Safety accidents such as overturning may occur. Therefore, in most of the studies on the development of devices for safe stair climbing, studies using a caterpillar-type mechanism rather than a general wheel are being conducted in parallel. Since the caterpillar-type mechanism has excellent contact performance with curved surfaces and the grounding area is evenly distributed, stable driving is possible in climbing obstacles or stairs compared to other driving methods.
기존 연구의 경우 무한궤도 메커니즘은 안정적 계단 진입, 계단 승월 연구가 중점으로 이루어 졌지만 주행 중 발생할 수 있는 예외 상황에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 특히 계단 주행 중 정렬 이상 동작과 같은 Yawing은 슬립현상 및 미끄러운 지면과 같은 외부적인 요인으로 인해 발생할 수 있다. Yawing은 직진성을 잃고 한쪽으로 치우쳐 주행하는 현상을 발생시키고, 전복 등의 안전사고로 이어질 수 있어 연구의 필요성이 높다.In the case of previous studies, studies on the caterpillar mechanism were focused on stable stair entry and stair climbing, but studies on exceptional situations that may occur during driving are insufficient. In particular, yawing such as misalignment during stair driving may occur due to external factors such as slippage and slippery ground. Yawing loses straightness and causes a phenomenon of driving biased to one side, and it can lead to safety accidents such as overturning, so there is a high need for research.
한편, 종래기술로 미국등록특허 제7080842호는 계단을 위한 휠체어 장치를 개시한다. 현재까지의 종래기술은 단차에 랜딩을 위한 피봇 부재를 구비하나, 전술한 계단 상승시의 전복 등의 안전사고로 인하여 보조자가 필요한 실정이다. 현재, 상용화되고 있는 계단 승강을 위한 휠체어 및 보조 어이스트 모듈은 SANO사의 리프트카 PTR이 있다. 현재 휠체어에 적용되어 휠체어의 계단 주행을 가능하게 하는 무한궤도형 제품도 공개되고 있으나, 리프트카 독자적인 기능으로 보조자 없이 단독으로 휠체어의 계단 승강을 보조하기에는 전복 등의 안전성 문제가 해결되지 못한 실정이다.On the other hand, as a prior art, US Patent No. 7080842 discloses a wheelchair device for stairs. The prior art up to now has a pivot member for landing on the step, but an assistant is required due to safety accidents such as overturning when climbing the stairs. Currently, a wheelchair and auxiliary aid module for stair lifts that are commercially available include SANO's lift car PTR. Currently, a caterpillar-type product that is applied to a wheelchair and enables the wheelchair to travel up the stairs is also being released, but safety issues such as overturning have not been solved because the liftcar's unique function helps the wheelchair go up and down the stairs alone without an assistant.
또한, 무한궤도형 메커니즘 휠체어용 전동 어시스트 모듈은 계단을 감지하고 랜딩기어를 이용해 진입각을 확보하는데, 평지-계단의 진입시, 마지막 계단 모서리를 감지하는 것이 중요하다. 마지막 단계인 계단-평지 진입에 있어서 장치가 마지막 계단 모서리를 감지하지 못하고 무게중심점이 마지막 계단 모서리를 지나게 되면 장치 무게에 쏠림 현상이 발생하여 큰 충격과 장치 파손으로 이어질 수 있다. 기존의 계단승강을 위한 전동 어시스트 모듈은 위치 추정에 있어서 라이다, 초음파, 적외선 등 비전센서를 사용하였다. 그러나, 계단승강장치 특성상 높은 위치에 센서 부착이 어렵고 계단에 매우 가깝게 배치되어 계단 판별에 용이하지 않고 빛, 먼지, 온도 등 환경에 매우 민감하여 고가의 가격임에도 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있다.In addition, the electric assist module for the caterpillar mechanism wheelchair detects the stairs and secures the angle of entry using the landing gear. In the last step, stair-flat entry, if the device does not detect the edge of the last step and the center of gravity passes the edge of the last step, the weight of the device is concentrated, which may lead to a large impact and damage to the device. In the conventional electric assist module for stair climbing, vision sensors such as lidar, ultrasonic, and infrared are used for position estimation. However, due to the characteristics of the stair lift device, it is difficult to attach the sensor to a high position, and it is arranged very close to the stairs, so it is not easy to identify the stairs.
이에, 본 출원인은 외부 환경에 강인하고 즉각적인 감지에 용이한 센싱 기법으로 계단-평지 진입 구간을 감지하는 전동 어시스트 모듈을 고안하게 되었다. Accordingly, the present applicant has devised an electric assist module that senses the stairs-flat entry section with a sensing technique that is strong in the external environment and is easy to detect immediately.
본 발명은 보조자 없이 휠체어의 계단 및 단차 승강의 주행을 가능하게 하는 전동 어시스트 모듈을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an electric assist module that enables the driving of stairs and step elevation of a wheelchair without an assistant.
또한, 본 발명은 압력 센서를 이용하여 외부 환경에 강인하고 즉각적인 감지에 용이한 센싱 기법으로 계단-평지 진입 구간을 감지할 수 있는 전동 어시스트 모듈을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an electric assist module capable of detecting a step-flat entry section using a sensing technique that is robust to the external environment and is easy to detect immediately by using a pressure sensor.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 발받침 및 손잡이를 형성한 프레임에 탑승자가 앉게 되는 착석부가 마련되고, 프레임의 양측에 구동바퀴가 구비된 휠체어 프레임에 착탈되는 전동 어시스트 모듈에 있어서, 복수개의 휠 및 상기 휠을 회전시키는 체인벨트가 마련되는 무한궤도형 주행 부재로서, 상기 휠체어 프레임에 장착되어 상기 휠체어 프레임의 계단 또는 단차를 승강하는 캐터필러부; 상기 캐터필러부에 마련되며, 상기 휠체어 프레임의 무게중심을 축으로 전/후의 자유단이 승/하강되는 랜딩기어부; 및 상기 캐터필러부의 하면에 마련되는 압력 감지부를 포함하며, 상기 압력 감지부는 상기 캐터필러부의 압력 변화를 감지하여 단차의 마지막 구간(계단-평지 진입 구간)을 판단하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an electric assist module that is provided with a seating portion for a passenger to sit on a frame having a footrest and a handle, and is detachable from a wheelchair frame provided with driving wheels on both sides of the frame, a plurality of As a caterpillar type traveling member provided with a wheel and a chain belt for rotating the wheel, the caterpillar part is mounted on the wheelchair frame to elevate the stairs or steps of the wheelchair frame; a landing gear unit provided in the caterpillar unit, the free ends of which are raised/lowered before and after the center of gravity of the wheelchair frame as an axis; and a pressure sensing unit provided on a lower surface of the caterpillar unit, wherein the pressure sensing unit detects a pressure change in the caterpillar unit to determine the last section of the step (stair-level entry section).
바람직하게, 상기 압력 감지부는, 상기 캐터필러부의 전방 위치에 마련되는 제1 압력 센서와, 상기 캐터필러부의 후방 위치에 마련되는 제2 압력 센서를 포함할 수 있다.Preferably, the pressure sensor may include a first pressure sensor provided at a front position of the caterpillar unit and a second pressure sensor provided at a rear position of the caterpillar unit.
바람직하게, 상기 캐터필러부는, 하면에 상기 압력 감지부를 수용하는 센서홈이 형성되고, 높이 방향으로 탄성을 부여하는 탄성부재와 상기 탄성부재의 압력을 감지하는 복수개의 압력 센서가 상기 센서홈에 수용될 수 있다.Preferably, the caterpillar unit, a sensor groove for accommodating the pressure sensing unit is formed on a lower surface thereof, and an elastic member for providing elasticity in the height direction and a plurality of pressure sensors for sensing the pressure of the elastic member are accommodated in the sensor groove. can
바람직하게, 상기 압력 감지부의 측정된 압력 데이터를 이용하여 상기 캐터필러부의 평지 진입 여부를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.Preferably, the control unit may further include a control unit that determines whether the caterpillar unit enters the flat ground using the measured pressure data of the pressure sensing unit.
바람직하게, 상기 제어부는, 상기 압력 감지부를 통해 상기 캐터필러부의 후방에 압력이 감지된 후, 전방에 압력이 감지된 경우, 상기 캐터필러부가 계단 주행중의 상태로 판단하고, 상기 캐터필러부의 전방과 후방에 압력이 감지된 후, 전방에 압력이 감지되지 않은 경우 계단에서 평지 구간으로 진입한 것으로 판단하여 상기 랜딩기어부를 하강시킬 수 있다.Preferably, the control unit, after the pressure is sensed in the rear of the caterpillar part through the pressure sensing part, when the pressure is sensed in the front, the caterpillar part is determined to be in a stairway running state, and the pressure in the front and rear of the caterpillar part After this is sensed, when no pressure is sensed in the front, it is determined that the stairs have entered the flat section, and the landing gear unit may be lowered.
바람직하게, 상기 캐터필러부의 후방의 영역에 상기 휠체어 프레임과 체결되고, 상기 캐터필러부의 계단 승/하강시, 상기 휠체어 프레임을 틸팅하여 상기 착석부를 수평으로 유지시키는 휠체어 각도 조절부가 더 포함될 수 있다.Preferably, a wheelchair angle adjusting unit fastened to the wheelchair frame in the rear region of the caterpillar unit and tilting the wheelchair frame to maintain the seating unit horizontally when ascending/lowering the stairs of the caterpillar unit may be further included.
바람직하게, 상기 휠체어 각도 조절부는, 일단이 휠체어 프레임의 등받이를 형성하는 프레임에 착탈 결합되고, 타단이 휠체어 프레임의 착석부 또는 착석부의 하단 프레임에 착탈 결합되는 틸팅 프레임; 및 캐터필러부를 기준으로 상기 틸팅 프레임을 소정의 각도로 피벗 또는 회동 될 수 있는 주지의 동력 수단을 구비한 틸팅 모듈을 포함할 수 있다.Preferably, the wheelchair angle adjusting unit includes: a tilting frame having one end detachably coupled to a frame forming a backrest of the wheelchair frame and the other end detachably coupled to a seat portion or a lower frame of the seat portion of the wheelchair frame; and a tilting module having a well-known power means capable of pivoting or rotating the tilting frame at a predetermined angle based on the caterpillar unit.
본 발명에 따르면, 무한궤도의 캐터필러부가 계단의 단차를 선형적으로 승강시키고, 캐터필러부의 초기 랜딩을 위한 별도의 랜딩기어부가 구비되어 보조자 없이도 휠체어의 계단 승강이 가능한 이점이 있다. 또한, 랜딩기어부가 전후방의 자유단을 갖고 무게중심을 기준으로 전/후방을 승강시키며, 계단 등의 연속된 단차 상승시 무게중심을 계단 쪽으로 위치시켜 후진 주행으로 낙상 방지를 위한 안정적인 주행이 가능하도록 한다. 또한, 계단이 아닌 1단의 단차 등의 둔덕의 장애물에서는 단차를 정면으로 바라보고 승강하여 단차의 종류에 따라 사용자가 적절히 대응할 수 있도록 보조하는 이점이 있다. According to the present invention, the caterpillar part of the caterpillar track linearly raises and lowers the step of the stairs, and a separate landing gear part for the initial landing of the caterpillar part is provided, so that it is possible to ascend and descend the stairs of the wheelchair without an assistant. In addition, the landing gear part has free ends at the front and rear, and raises and lowers the front/rear based on the center of gravity. In case of successive step rises such as stairs, the center of gravity is positioned toward the stairs to enable stable driving to prevent falls by running backwards. do. In addition, there is an advantage of assisting the user so that the user can properly respond according to the type of the step by looking at the step in the front and ascending and descending from the obstacle of the hill, such as a step difference of one step rather than the stairs.
본 발명에 따르면 고가의 비전센서 없이, 외부환경에 강인하고 즉각적인 감지가 가능한 센서 메커니즘으로 계단-평지 진입 구간을 감지할 수 있고, 진입 과정에서 랜딩기어를 내려 안전하게 평지 진입이 가능하도록 구성되어 안전성이 향상되는 이점이 있다.According to the present invention, without an expensive vision sensor, the stair-flat entry section can be detected with a sensor mechanism that is robust to the external environment and capable of immediate detection, and the landing gear is lowered to allow safe entry into the flat ground during the entry process. There is an improvement advantage.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈이 휠체어 프레임에 결합된 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈의 구동 모습을 나타낸다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈이 휠체어 프레임에 결합된 휠체어의 사시도를 나타낸다. 도 3의 (a)는 평지에서의 전동 어시스트 모듈과 휠체어 프레임의 모습을 나타내며, 도 3의 (b)는 계단승월시의 전동 어시스트 모듈과 휠체어 프레임의 모습을 나타낸다.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈의 배면 사시도를 나타낸다.
도 5은 도 3의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈의 랜딩 모습을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈을 나타낸다. 도 6a는 전동 어시스트 모듈의 측면도를 나타내고, 도 6b는 전동 어시스트 모듈의 계단-평지 진입 모습을 나타낸다.
도 7는 도 6의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈의 평지 진입 구간 감지 알고리즘을 나타낸다.
도 8는 도 6의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈의 실험례 환경을 나타낸다.
도 9은 도 6의 실험례에 따른 전방, 후방의 압력 감지부 데이터를 나타낸다.
도 10은 도 6의 실험례의 실험 과정 및 결과를 나타낸다.1 shows a perspective view in which an electric assist module according to an embodiment of the present invention is coupled to a wheelchair frame.
Figure 2 shows the driving state of the electric assist module according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a wheelchair in which an electric assist module is coupled to a wheelchair frame according to another embodiment of the present invention. Figure 3 (a) shows the appearance of the electric assist module and the wheelchair frame on a flat ground, Figure 3 (b) shows the appearance of the electric assist module and the wheelchair frame when climbing stairs.
Figure 4 shows a rear perspective view of the electric assist module according to the embodiment of Figure 3;
5 shows a landing state of the electric assist module according to the embodiment of FIG.
6 shows an electric assist module according to another embodiment of the present invention. Figure 6a shows a side view of the electric assist module, Figure 6b is the electric assist module stairs - shows a plane entry state.
7 shows an algorithm for detecting a flat ground entry section of the electric assist module according to the embodiment of FIG. 6 .
8 shows an experimental example environment of the electric assist module according to the embodiment of FIG.
9 shows data of the front and rear pressure sensors according to the experimental example of FIG. 6 .
FIG. 10 shows the experimental process and results of the experimental example of FIG. 6 .
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals provided in the respective drawings indicate members that perform substantially the same functions.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.Objects and effects of the present invention can be naturally understood or made clearer by the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)이 휠체어 프레임(10)에 결합된 휠체어(1)의 사시도를 나타낸다.1 shows a perspective view of a
도 1을 참조하면, 계단 및 단차의 승강이 가능한 본 실시예에 따른 휠체어(1)는 휠체어 프레임(10)과 전동 어시스트 모듈(3)을 포함할 수 있다. 휠체어 프레임(10)은 발받침 및 손잡이를 형성한 프레임(11)에 탑승자가 앉게 되는 착석부(13)가 마련되고, 프레임(11)의 양측에 구동바퀴(15)가 구비된다. 본 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)은 휠체어 프레임(10)에 일체형으로 결합되어 보급되어도 무방하고, 휠체어 프레임(10)과 호환 가능하도록 별도로 보급되어도 무방하다.Referring to FIG. 1 , the
전동 어시스트 모듈(3)은 휠체어 프레임(10)의 하부에 체결된다. 바람직하게, 전동 어시스트 모듈(3)은 좌우측 구동바퀴(15)의 사이공간에 체결되어 마련될 수 있다. 전동 어시스트 모듈(3)은 평지에서 구동바퀴(15)의 주행을 방해하지 않으나, 탑승자가 경사 또는 계단 또는 보도블럭의 단일성 단차를 주행할 수 있도록 보조한다. The
전동 어시스트 모듈(3)은 캐터필러부(30), 랜딩기어부(50), 및 제어부(70)를 포함하여 구성될 수 있다. 전동 어시스트 모듈(3)은 랜딩기어부(50)의 일단이 승강되면, 캐터필러부(30)가 반력으로 승강되어 계단 또는 단차면과 캐터필러부(30)가 접촉될 수 있도록 한다. 이후, 캐터필러부(30)의 구동으로 단차를 주행하여 보조자 없이 휠체어 프레임(10)의 계단 또는 단차의 경사면을 승강시킬 수 있도록 한다.The
캐터필러부(30)는 복수개의 휠(31) 및 휠(31)을 회전시키는 체인벨트(33)가 마련되는 무한궤도형 주행 부재로서, 휠체어 프레임(10)에 장착되어 휠체어 프레임(10)의 계단 또는 단차를 승강한다.The
본 실시예로, 캐터필러부(30)는 휠체어 프레임(10)의 계단 승강을 주행하는 바퀴로 구동바퀴(15)와 구분된다. 계단 승강시의 주행은 캐터필러부(30)에 의해 수행된다. 캐터필러부(30)는 휠(31)과 체인벨트(33)로 이루어진 무한궤도형 주행 부재로 구동바퀴(15) 형태의 계단 승월 장치가 갖는 역진자 형태의 정밀한 균형제어가 없어도 굴곡면 접촉 성능이 뛰어나고 접지 부위가 고르게 분포되는 특징을 갖는다. 무한궤도형 캐터필러부(30)는 연속 단차를 갖는 계단에서 체인벨트(33)가 연속적인 주행면을 제공하여 계단승월에 특히 탁월하다. 한편, 여러 연구에서 무한궤도 메커니즘의 안정적 계단 진입, 계단 승월 연구가 중점적으로 이루어졌지만 주행중 발생할 수 있는 예외 상황에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 특히, 계단 주행 중 정렬이상 동작과 같은 Yawing은 직진성을 잃고 한쪽으로 치우쳐 주행하는 현상을 발생시킬 수 있고, 전복 등의 안전사고로 이어질 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 캐터필러부(30)의 안정적인 계단진입을 위한 수단으로 랜딩기어부(50)를 구성한다. 또한, 캐터필러부(30)의 안정적인 주행을 위한 구동 제어의 로직이 탑재된 제어부(70)가 포함될 수 있다.In this embodiment, the
랜딩기어부(50)는 캐터필러부(30)에 마련되며, 휠체어 프레임(10)의 무게중심을 축으로 전/후의 자유단이 승/하강될 수 있다. 랜딩기어부(50)는 캐터필러부(30)의 초기 승강을 위한 보조부재를 의미한다. 본 실시예에 따른 랜딩기어부(50)는 휠체어를 기준으로 전방 또는 후방을 각각 승강시킬 수 있는 기어 구조로 제공됨에 주목한다. 보조자 없는 휠체어의 계단승강은 사용자가 후방을 바라보도록 하여 계단을 등지고 승강하도록 구동시켜야 낙상 등의 안전사고를 방지할 수 있다. 따라서, 휠체어의 전방 또는 후방을 단차의 종류에 따라 구분하여 주행할 수 있도록, 랜딩기어부(50)는 휠체어의 전방을 들어올리거나 후방을 들어올리도록 마련됨이 바람직하다.The
랜딩기어부(50)는 기어축(51), 전방 랜딩 휠(53), 후방 랜딩 휠(55) 및 구동 모듈(57)을 포함할 수 있다.The
랜딩기어부(50)는 계단 승강시 탑승자가 계단을 등질 수 있도록 휠체어 프레임(10)의 방향이 후진 방향으로 전환된 상태에서 전방의 자유단이 승강되도록 제어된다. 또한 랜딩기어부(50)는, 단차 승강시 탑승자가 정면을 향하도록 휠체어 프레임(10)의 방향을 정면으로 위치시킨 상태에서 후방의 자유단이 승강되도록 제어된다. 랜딩기어부(50)는 1회성의 단차 승강시에는 탑승자가 직진으로 단차 지형을 주행하고, 계단의 복수개 단차 승강시에는 탑승자가 후진으로 단차 지형을 주행하도록 제어될 수 있다.The
기어축(51)은 휠체어 프레임(10)의 무게중심에 위치한다. 도 2를 참조하면, 기어축(51)은 캐터필러부(30)의 하부에 마련되며, 기어를 구동하는 DC모터를 중앙에 두고 양측에 마련되었다. 기어축(51)은 도 2와 같이 병렬 프레임으로 마련될 수 있을 뿐만 아니라, 단일 프레임으로 마련되어도 무방하다. The
전방 랜딩 휠(53)과 후방 랜딩 휠(55)은 기어축(51)을 중심으로 전후 방향 신장된 길이를 갖는 몸체에 마련된다. 전방 랜딩 휠(53)과 후방 랜딩 휠(55)은 몸체의 단부에 각각 휠이 마련되며, 상보적인 구동을 할 수 있다. The
구동 모듈(57)은 모터를 구비하여 기어축(51)을 중심으로 전방 랜딩 휠(53) 또는 후방 랜딩 휠(55)을 선택적으로 승강시켜서 캐터필러부(30)의 일측을 승강시킬 수 있다. 구동 모듈(57)은 캐터필러부(30)의 후방에 위치하여 후방 랜딩 휠(55)에 연결될 수 있다.The driving
전방 랜딩 휠(53)과 후방 랜딩 휠(55)은 캐터필러부(30)의 하부에 배치되어, 전방 랜딩 휠(53)이 승강시 캐터필러부(30)의 후단이 승강되고, 후방 랜딩 휠(55)이 승강시 캐터필러부(30)의 전단이 승강된다. The
구동 모듈(57)은 계단의 승강시 전방 랜딩 휠(53)을 승강시키고, 계단이 아닌 단차의 승강시 후방 랜딩 휠(55)을 승강시킬 수 있다.The driving
제어부(70)는 랜딩기어부(50)를 제어하여 캐터필러부(30)의 안정적인 계단 승강을 가능하도록 한다. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)의 구동 모습을 나타낸다. 도 2에서, 휠체어 프레임(10)이 승강하는 단차는 크게 연속된 단차를 갖는 계단(8)과, 단일 단차의 보도블럭(9)을 예시한다.Figure 2 shows the driving state of the electric assist module (3) according to an embodiment of the present invention. In Fig. 2, the step at which the
도 2의 (a)는, 제어부(70)가 계단(8) 승강시 전동 어시스트 모듈(3)의 제어 모습이다. 제어부(70)는 연속된 단차의 계단(8)에 진입시, 휠체어 프레임(10)을 회동시켜 착석자가 계단을 등지도록 배치한다. 이후, 제어부(70)는 랜딩기어부(50)의 후방 랜딩 휠(55)이 지면 방향으로 가압하고, 전방 랜딩 휠(53)을 들어올린다. 이에 따라 기어축(51)을 중심으로 캐터필러부(30)의 후방이 들어올려지며, 휠체어 프레임(10)이 후방향으로 뉘여지게 된다. 무게중심의 안정이 유지된 채로 휠체어 프레임(10)이 첫 단차에 안착되면, 이후 캐터필러부(30)가 구동되어 연속 단차면을 승강하게 된다. Fig. 2 (a) is a view showing the
도 2의 (b)는, 제어부(70)가 보도블럭(9) 승강시 전동 어시스트 모듈(3)의 제어 모습이다. 제어부(70)는 단일 단차의 보도블럭(9)에 진입시, 휠체어의 전복 우려가 미약하므로, 도 3의 (a)와 같은 회동조작 없이 전진 상태로 진입하도록 한다. 제어부(70)는 랜딩기어부(50)의 전방 랜딩 휠(53)을 지면 방향으로 가압하고, 후방 랜딩 휠(55)을 들어올린다. 이에 따라, 기어축(51)을 중심으로 캐터필러부(30)의 전방이 들어올려지며, 보도블럭(9)의 단차에 안착되도록 한다.Figure 2 (b) is, the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)이 휠체어 프레임(10)에 결합된 휠체어의 사시도를 나타낸다. 도 3의 (a)는 평지에서의 전동 어시스트 모듈(3)과 휠체어 프레임(10)의 모습을 나타내며, 도 3의 (b)는 계단승월시의 전동 어시스트 모듈(3)과 휠체어 프레임(10)의 모습을 나타낸다.3 is a perspective view of a wheelchair in which the
도 3을 참조하면, 전동 어시스트 모듈(3)은 도 1 내지 2에서 전술한 캐터필러부(30), 랜딩기어부(50, 500), 및 제어부(70)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 3의 전동 어시스트 모듈(3)은 도 1 내지 2와는 다른 실시예로서, 휠체어 각도 조절부(40)를 더 포함할 수 있다. 도 1 내지 2의 실시예에서는 전동 어시스트 모듈(3)이 계단 승월을 보조함에 있어서, 휠체어 프레임(10)의 무게 중심 유지를 위해 승월 방향을 변경하고, 승월 방향에 따라 전면부 또는 후면부의 방향에서 랜딩이 가능한 랜딩기어부(50)를 제시하였다. 도 3에 따른 본 실시예에서는, 계단 승월시 휠체어 프레임(10)이 기울지 않도록 휠체어 각도 조절부(40)의 구성이 추가된다. Referring to FIG. 3 , the
이하, 도 3에 따른 전동 어시스트 모듈(3)의 다른 실시예 구성을 상세히 설명한다. 본 실시예에서, 캐터필러부(30)는 휠체어 프레임(10)이 안착되는 몸체가 소정의 길이로 형성되되 몸체의 후방에서는 위쪽으로 절곡된 ‘ㄴ’ 형상의 프레임으로 제공될 수 있다. 캐터필러부(30)의 절곡된 후방의 영역에 휠체어 각도 조절부(40)가 마련될 수 있으며, 휠체어 각도 조절부(40)를 축으로 휠체어 프레임(10)이 틸팅될 수 있다. Hereinafter, the configuration of another embodiment of the
휠체어 각도 조절부(40)는 틸팅 프레임(41)과 틸팅 모듈(43)로 구성될 수 있다. 틸팅 프레임(41)은 일단이 휠체어 프레임(10)의 등받이를 형성하는 프레임에 착탈 결합되고, 타단이 휠체어 프레임(10)의 착석부 또는 착석부의 하단 프레임에 착탈 결합될 수 있다. 틸팅 프레임(41)은 틸팅 모듈(43)의 회전력으로 소정의 각도만큼 피벗될 수 있다. 틸팅 프레임(41)의 피벗으로 틸팅 프레임(41)과 결합된 휠체어 프레임(10)이 기울여질 수 있다. The wheelchair
휠체어 각도 조절부(40)의 각도 조절은 제어부(70)를 통해 수행될 수 있다. 제어부(70)는 PID 제어 모듈을 구비하여, 계단 주행을 위해 계단 감지시 랜딩기어부(50, 500)를 제어할 수 있으며, 랜딩기어부(50, 500)의 제어시 산출된 각도가 상쇄될 수 있도록 휠체어 각도 조절부(40)의 틸팅 각도를 산출할 수 있다. The angle adjustment of the wheelchair
틸팅 모듈(43)은 휠체어 프레임(10)의 후방에 위치되며, 캐터필러부(30)에 마련되어 캐터필러부(30)를 기준으로 소정의 각도로 피벗 또는 회동 될 수 있는 주지의 모터 구성을 포함할 수 있다. 틸팅 모듈(43)의 일단은 틸팅 프레임(41)에 결합된다.The
도 4는 도 3의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)의 배면 사시도를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 도 3의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)은 옴니휠(530)이 장착된 랜딩기어부(500)가 구성될 수 있다. 본 실시예에 따른 랜딩기어부(500)는 랜딩기어축(510)이 캐터필러부(30)의 폭 방향으로 마련될 수 있다. 본 실시예에 따른 랜딩기어부(500)는 도 1 내지 2의 실시예와 구분되는 것으로 랜딩 휠이 전후방의 양측이 아닌 일측에만 형성되어도 무방하다. 이는, 전술한 휠체어 각도 조절부(40)의 구성으로 휠체어 프레임(10)의 무게중심이 안정적으로 유지될 수 있으므로, 승월 방향을 양측이 아닌 한쪽으로만 구성해도 되기 때문이다. 4 shows a rear perspective view of the
본 실시예로, 랜딩기어부(500)의 휠로는 옴니휠(530)이 제공됨이 바람직하다. 옴니휠(530)은 자체 프레임이 휠체어 프레임(10)의 전후 방향으로 회전되며, 휠체어 프레임(10)이 전후 방향으로 회전되는 프레임의 외주연에 휠체어 프레임(10)의 측방향으로 회전되는 보조휠(531)이 복수개 구성될 수 있다. In this embodiment, it is preferable that the
휠체어의 계단 승월을 위한 어이스트 모듈로 캐터필러부(30)가 구성될 경우, 휠체어의 전후 구동은 손쉽게 제어될 수 있으나 캐터필러부(30)의 부피로 인하여 선회 동작이 어렵게 된다. 본 실시예에 따른 랜딩기어부(500)는 이러한 문제점을 개선하고자 랜딩 휠로 옴니휠(530)이 적용될 수 있다. 옴니휠(530)의 보조휠(531)로 인하여 캐터필러부(30)는 선회동작이 용이할 수 있다.When the
도 5은 도 3의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)의 랜딩 모습을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 전동 어시스트 모듈(3)의 계단 승월 또는 방향 선회시 랜딩기어부(500)가 구동하여 옴니휠(530)이 하강하고, 캐터필러부(30)가 들어올려진 모습을 확인할 수 있다. 이 경우, 탑승자는 캐터필러부(30)가 계단을 승월하도록 주행하거나, 캐터필러부(30)의 방향을 선회할 수 있다.5 shows a landing state of the
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)을 나타낸다. 도 6a는 전동 어시스트 모듈(3)의 측면도를 나타내고, 도 6b는 전동 어시스트 모듈(3)의 계단-평지 진입 모습을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)은 발받침 및 손잡이를 형성한 프레임에 탑승자가 앉게 되는 착석부가 마련되고, 프레임의 양측에 구동바퀴가 구비된 휠체어 프레임(10)에 착탈된다. 6 shows an
본 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)은 캐터필러부(30), 랜딩기어부(50), 휠체어 각도 조절부(40), 제어부(70) 및 압력 감지부(80)를 포함할 수 있다. 랜딩기어부(50)와 제어부(70)는 설명의 편의를 위해 생략 도시되었으며, 도 1 내지 도 5의 실시예와 동일하게 적용될 수 있다.The
캐터필러부(30)는 복수개의 휠(31) 및 휠(31)을 회전시키는 체인벨트(33)가 마련되는 무한궤도형 주행 부재로서, 휠체어 프레임(10)에 장착되어 상기 휠체어 프레임의 계단 또는 단차를 승강한다. 케터필러부(30)는 벨트 지지대(35)가 프레임으로 마련되며, 벨트 지지대(35)에 체인벨트(33)가 결합되어 무한궤도를 구성한다.The
캐터필러부(30)는 하면에 압력 감지부(80)를 수용하는 센서홈(351)이 형성될 수 있다. 본 실시예로, 센서홈(351)은 케터필러부(30)의 벨트 지지대(35)에 형성될 수 있으며, 벨트 지지대(35)의 하면에 소정의 거리로 유격되어 적어도 2개가 형성될 수 있다. 센서홈(351)은 벨트 지지대(35)의 하면에, 캐터필러부(30)의 전방의 위치에 1개, 캐터필러부(30)의 후방의 위치에 1개가 형성될 수 있다. The
센서홈(351)은 캐터필러부(30)의 전후에 후술하게 될 압력 센서(81, 83)를 수용하여, 캐터필러부(30)의 전방과 후방에서 각각 계단(8)의 모서리를 지날 때, 압력을 감지하도록 한다. 센서홈(351)에는 높이 방향으로 탄성을 부여하는 탄성부재(801)와 탄성부재(801)의 압력을 감지하는 복수개의 압력 센서(803)가 수용될 수 있다.The
랜딩기어부(50)는 캐터필러부(30)에 마련되며, 휠체어 프레임(10)의 무게중심을 축으로 전/후의 자유단이 승/하강될 수 있다. 랜딩기어부(50)의 실시예는 도 1 내지 5에서 전술한 사항이 원용될 수 있다.The
휠체어 각도 조절부(40)는 캐터필러부(30)의 후방의 영역에 휠체어 프레임(10)과 체결되고, 캐터필러부(30)의 계단 승/하강시, 휠체어 프레임(10)을 틸팅하여 착석부를 수평으로 유지시킬 수 있다. 휠체어 각도 조절부(40)는 틸팅 프레임(41) 및 틸팅 모듈(43)을 포함할 수 있다.The wheelchair
틸팅 프레임(41)은 일단이 휠체어 프레임(10)의 등받이를 형성하는 프레임에 착탈 결합되고, 타단이 휠체어 프레임(10)의 착석부 또는 착석부의 하단 프레임에 착탈 결합될 수 있다. 틸팅 모듈(43)은 캐터필러부(30)를 기준으로 틸팅 프레임(41)을 소정의 각도로 피벗 또는 회동 될 수 있는 주지의 동력 수단을 구비할 수 있다.One end of the tilting
압력 감지부(80)는 캐터필러부(30)의 하면에 마련될 수 있다. 압력 감지부(80)는 캐터필러부(30)의 벨트 지지대(35) 하면에 마련될 수 있다. 압력 감지부(80)는 캐터필러부(30)의 벨트 지지대(35) 하면에 형성된 센서홈(351)에 수용되어 마련될 수 있다. 압력 감지부(80)는 캐터필러부(30)의 압력 변화를 감지하여 단차의 마지막 구간(계단-평지 진입 구간)을 판단할 수 있도록 한다. The
본 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)은 고가의 라이다 센서를 사용하지 않고, 바닥면의 압력 감지 알고리즘으로부터 계단의 마지막 단차를 확인하여 저렴한 단가로 계단 승강 및 안정적인 주행이 가능하도록 한다.The
압력 감지부(80)는 제1 압력 센서(81) 및 제2 압력 센서(83)를 포함할 수 있다. 제1 압력 센서(81)는 캐터필러부(30)의 전방 위치에 마련될 수 있다. 제2 압력 센서(83)는 캐터필러부(30)의 후방 위치에 마련될 수 있다.The
제1 압력 센서(81)는 캐터필러부(30)의 전방에서 계단 승강/하강시의 계단 모서리를 감지한다. 제2 압력 센서(83)는 캐터필러부(30)의 후방에서 계단 승강/하강시의 계단 모서리를 감지한다. 제1, 2 압력 센서(81, 83)는 각각 탄성 부재(801)와 압력 센서(803)가 모듈화되어 센서홈(351)에 마련될 수 있다. The
제어부(70)는 압력 감지부(80)의 측정된 압력 데이터를 이용하여 캐터필러부(30)의 평지 진입 여부를 판단할 수 있다. The
제어부(70)는 압력 감지부(80)를 통해 캐터필러부(30)의 후방에 압력이 감지된 후, 전방에 압력이 감지된 경우, 캐터필러부(30)가 계단 주행중의 상태로 판단할 수 있다.After the pressure is sensed in the rear of the
제어부(70)는 캐터필러부(30)의 전방과 후방에 압력이 감지된 후, 전방에 압력이 감지되지 않은 경우, 휠체어가 계단에서 평지 구간으로 진입한 것으로 판단하여 랜딩기어부(50)를 하강시킬 수 있다.After the pressure is sensed at the front and rear of the
도 6의 본 실시예는 도 3의 실시예에서 전술한 전동 어시스트 모듈(3)의 구성에 계단 모서리 감지를 위한 압력 감지부(80) 구성이 추가된 것을 특징으로 한다. This embodiment of FIG. 6 is characterized in that the configuration of the
도 7는 도 6의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)의 평지 진입 구간 감지 알고리즘을 나타낸다. 도 8는 도 6의 실시예에 따른 전동 어시스트 모듈(3)의 실험례 환경을 나타낸다. 7 shows an algorithm for detecting a flat ground entry section of the
본 실험례로, 압력감지부(80)의 위치는 벨트 지지대(35)의 전방, 후방에 각각 하나씩 위치하여 계단 주행 중 최대 2칸의 계단 모서리를 감지할 수 있게 설계하였다. 압력 감지부(80)는 국토교통부령 제 548호에서 제시한 범위인 단너비, 단높이를 기반하여 압력 센서(81, 83)가 한 칸 차이의 계단 모서리에 각각 위치하게 설계하였다. 추가적으로 광범위한 계단 대상으로 적용가능하기 위해 압력감지부(80)는 압력센서(81, 83)의 감지 면적 넓게 설계하여 광범위한 압력을 감지할 수 있게 설계하였다.In this experimental example, the position of the
휠체어용 계단승강장치에 압력센서 기반계단-평지 위치 추정 기법을 적용하여 실험을 진행하였다. 실험 환경은 국토교통부령 제 548호에서 제시한 범위인 계단 및 계단참의 유효너비는 60mm이상, 단 높이는 180mm 이하, 단너비는 260mm 이상으로 제작하였다.An experiment was conducted by applying the pressure sensor-based stair-flat position estimation technique to the stair hoisting device for wheelchairs. As for the experimental environment, the effective width of stairs and landings, which is within the range suggested by Ordinance of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport No. 548, was manufactured to be 60 mm or more, the step height was 180 mm or less, and the step width was 260 mm or more.
실험은 계단승강장치를 (1)번 계단 모서리 위에 울린 상태에서 계단을 주행을 시작하여 (4)번 계단-평지 진입 구간을 감지했을 때 랜딩기어(50)를 내려 평지로 진입한다. 실험 결과 전방, 제2 압력 센서(83) 데이터를 도 9에 나타내었다. In the experiment, start running the stairs with the stair hoisting device ringing on the edge of the stairs (1), and lower the landing gear (50) to enter the flat ground when the stairs (4) sense the entry section to the flat ground. As a result of the experiment, the data of the front and
도 7을 참조하면, 제어부(70)의 평지 진입 구간 감지 알고리즘은 다음과 같다. 계단 주행 중(ⓐ) 압력 센서(81, 83)는 지속적으로 압력을 감지하여 계단 모서리 위 이동 여부를 판단한다(ⓑ) 후방 벨트 지지대(35)의 압력 센서(81, 83)에 압력이 감지된 후(ⓒ) 전방 벨트 지지대(35)에 압력이 가해지게 된다면 두 압력부 모두 계단 모서리에 위치하였고 계단 위 주행 상황임을 알 수 있다. 후방 벨트지지대(35)에 압력이 감지된 후 전방 지지대(35)에 압력이 가해지지 않으면(ⓓ) 계단-평지 진입 구간으로 판단한다(ⓒ.ⓓ). 압력 감지부(80)의 계단 승강장치의 위치가 평지 진입 구간으로 추정되면 랜딩기어(50)를 내려(ⓔ) 평지로 진입한다.Referring to FIG. 7 , the algorithm for detecting the flat land entry section of the
도 9은 도 6의 실험례에 따른 전방, 후방의 압력 감지부(80) 데이터를 나타낸다. 주행 중 계단 모서리 위 이동시 후방 압력감지부에서 압력이 감지된 후 전방 압력 감지부에서 압력이 감지되었다(①-②,②-③,③-④). 하지만 계단-평지 진입 구간 위 이동시 후방 압력 감지부에 압력이 감지된 후 전방 압력 감지부에 압력이 감지되지 않아 마지막 계단 모서리로 판단하였다. 마지막 계단 모서리 판단 후 랜딩기어를 내려 평지 진입 동작을 수행하였다. 9 shows data of the front and
도 10은 도 6의 실험례의 실험 과정 및 결과를 나타낸다.FIG. 10 shows the experimental process and results of the experimental example of FIG. 6 .
평지 진입 구간 감지 기법 적용 결과 평지 진입시 최대 0.5[g]의 가속도가 감지되었으며 적용 전 장치 무게 쏠림 현상 발생시 최대 1.15[g]의 가속도가 감지되었다. 실험례의 결과로, 실험 결과 진입 구간 감지 기법 적용 후, 전동 어시스트 모듈(3)은 평지 진입 최대 가속도가 1.1[g]에서 0.5[g]로 감소하여 47.8% 충격량 감소에 따라 안전성이 증가하였음을 확인하였다.As a result of applying the detection technique to the level entering section, a maximum acceleration of 0.5 [g] was detected when entering the flat ground, and an acceleration of up to 1.15 [g] was detected when the device weight drifted before application. As a result of the experimental example, the test result showed that after the application of the detection technique for the entry section, the electric assist module (3) decreased the maximum acceleration for entering the flat ground from 1.1 [g] to 0.5 [g], and the safety increased according to the reduction in the amount of impact by 47.8%. Confirmed.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications are possible within the limits without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should be defined by all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims to be described later.
1: 휠체어
8: 계단
9: 보도블럭
10: 휠체어 프레임
11: 프레임
13: 착석부
15: 구동바퀴
3: 전동 어시스트 모듈
30: 캐터필러부
31: 휠
33: 체인벨트
35: 벨트 지지대
351: 센서홈
40: 휠체어 각도 조절부
41: 틸팅 프레임
43: 틸팅 모듈
50, 500: 랜딩기어부
51, 510: 기어축
53: 전방 랜딩 휠
55: 후방 랜딩 휠
530: 옴니휠
531: 보조휠
57: 구동 모듈
70: 제어부
80: 압력 감지부
81: 제1 압력 센서
83: 제2 압력 센서
801: 탄성 부재
803: 압력 센서1: wheelchair
8: Stairs
9: sidewalk block
10: wheelchair frame
11: frame
13: seating area
15: drive wheel
3: Electric assist module
30: caterpillar part
31: wheel
33: chain belt
35: belt support
351: sensor home
40: wheelchair angle adjustment unit
41: tilting frame
43: tilting module
50, 500: landing gear part
51, 510: gear shaft
53: front landing wheel
55: rear landing wheel
530: omni wheel
531: auxiliary wheel
57: drive module
70: control unit
80: pressure sensing unit
81: first pressure sensor
83: second pressure sensor
801: elastic member
803: pressure sensor
Claims (7)
복수개의 휠 및 상기 휠을 회전시키는 체인벨트가 마련되는 무한궤도형 주행 부재로서, 상기 휠체어 프레임에 장착되어 상기 휠체어 프레임의 계단 또는 단차를 승강하는 캐터필러부;
상기 캐터필러부에 마련되며, 상기 휠체어 프레임의 무게중심을 축으로 전/후의 자유단이 승/하강되는 랜딩기어부; 및
상기 캐터필러부의 하면에 마련되는 압력 감지부를 포함하며,
상기 압력 감지부는 상기 캐터필러부의 압력 변화를 감지하여 단차의 마지막 구간(계단-평지 진입 구간)을 판단하는 것을 특징으로 하는 전동 어시스트 모듈.
In the electric assist module which is provided with a seating part on which a passenger sits on a frame having a footrest and a handle, and is detachable from a wheelchair frame provided with driving wheels on both sides of the frame,
A caterpillar part provided with a plurality of wheels and a chain belt for rotating the wheels, the caterpillar part being mounted on the wheelchair frame to raise and lower stairs or steps of the wheelchair frame;
a landing gear unit provided in the caterpillar unit, the free ends of which are raised/lowered before/after the center of gravity of the wheelchair frame as an axis; and
It includes a pressure sensing unit provided on the lower surface of the caterpillar unit,
The pressure sensing unit detects the pressure change of the caterpillar unit, the electric assist module, characterized in that for determining the last section of the step (stair-level entry section).
상기 압력 감지부는,
상기 캐터필러부의 전방 위치에 마련되는 제1 압력 센서와,
상기 캐터필러부의 후방 위치에 마련되는 제2 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 어시스트 모듈.
The method of claim 1,
The pressure sensing unit,
a first pressure sensor provided at a front position of the caterpillar part;
Electric assist module comprising a second pressure sensor provided at a rear position of the caterpillar part.
상기 캐터필러부는,
하면에 상기 압력 감지부를 수용하는 센서홈이 형성되고,
높이 방향으로 탄성을 부여하는 탄성부재와 상기 탄성부재의 압력을 감지하는 복수개의 압력 센서가 상기 센서홈에 수용되는 것을 특징으로 하는 전동 어시스트 모듈.
The method of claim 1,
The caterpillar part,
A sensor groove for accommodating the pressure sensor is formed on the lower surface,
An elastic member for imparting elasticity in the height direction and a plurality of pressure sensors for sensing the pressure of the elastic member are accommodated in the sensor groove.
상기 압력 감지부의 측정된 압력 데이터를 이용하여 상기 캐터필러부의 평지 진입 여부를 판단하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 어시스트 모듈.
The method of claim 1,
Electric assist module, characterized in that it further comprises a control unit for determining whether to enter the flat ground of the caterpillar unit by using the measured pressure data of the pressure sensing unit.
상기 제어부는,
상기 압력 감지부를 통해 상기 캐터필러부의 후방에 압력이 감지된 후, 전방에 압력이 감지된 경우, 상기 캐터필러부가 계단 주행중의 상태로 판단하고,
상기 캐터필러부의 전방과 후방에 압력이 감지된 후, 전방에 압력이 감지되지 않은 경우 계단에서 평지 구간으로 진입한 것으로 판단하여 상기 랜딩기어부를 하강시키는 것을 특징으로 하는 전동 어시스트 모듈.
5. The method of claim 4,
The control unit is
After the pressure is sensed in the rear of the caterpillar unit through the pressure sensing unit, when pressure is sensed in the front, it is determined that the caterpillar unit is in a state of running stairs,
After the pressure is sensed in the front and rear of the caterpillar part, if the pressure is not detected in the front, it is determined that the stair has entered a flat section and the landing gear part is lowered.
상기 캐터필러부의 후방의 영역에 상기 휠체어 프레임과 체결되고,
상기 캐터필러부의 계단 승/하강시, 상기 휠체어 프레임을 틸팅하여 상기 착석부를 수평으로 유지시키는 휠체어 각도 조절부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전동 어시스트 모듈.
The method of claim 1,
It is fastened to the wheelchair frame in the area behind the caterpillar part,
The electric assist module, characterized in that the wheelchair angle adjustment unit for maintaining the seating portion horizontally by tilting the wheelchair frame when the caterpillar unit ascends/decreases the stairs.
상기 휠체어 각도 조절부는,
일단이 휠체어 프레임의 등받이를 형성하는 프레임에 착탈 결합되고, 타단이 휠체어 프레임의 착석부 또는 착석부의 하단 프레임에 착탈 결합되는 틸팅 프레임; 및
캐터필러부를 기준으로 상기 틸팅 프레임을 소정의 각도로 피벗 또는 회동 될 수 있는 주지의 동력 수단을 구비한 틸팅 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 어시스트 모듈.
7. The method of claim 6,
The wheelchair angle adjustment unit,
a tilting frame having one end detachably coupled to a frame forming a backrest of the wheelchair frame, and the other end being detachably coupled to a seat portion or a lower frame of the seat portion of the wheelchair frame; and
Electric assist module comprising a tilting module having a well-known power means capable of pivoting or rotating the tilting frame at a predetermined angle based on the caterpillar part.
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