CN107961143A - 用于助行器的通用可附接光附件装置、系统和使用方法 - Google Patents

用于助行器的通用可附接光附件装置、系统和使用方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开用于助行器的通用可附接光附件装置、系统和使用方法。当使用助行架行走时，用于助行架的可附接光附件照亮个体的向前和向下行走方向。光附件包括壳体、电源、附接到壳体的多个光模块、控制器以及多个传感器(包括碰撞传感器、倾斜传感器以及光传感器)。适配器安装件可拆卸地附接到光附件，其可以附接到助行架的水平横向构件，以允许光附件被安装和改装到任何现有助行架上。光附件还包括用于远程启动光附件以帮助识别助行架在黑暗区域中的位置的声音启动传感器、当助行架翻倒时启动的声音报警，以及其他控件和传感器特征件。

Description

用于助行器的通用可附接光附件装置、系统和使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年12月21日提交的美国临时申请序列号62/270242的优先权，该申请通过引用将其全部内容具体地并入本文。
技术领域
本发明涉及用于辅助老年人或伤残人移动的系统、装置和方法，并且更具体地涉及用于提供和控制助行器(诸如，例如藤杖、手杖、轮椅、拐杖、助行架(具有或不具有轮子或制动器))或其他移动辅助装置的照明的系统、装置和方法。
背景技术
传统的助行器或助步器通常由残疾人、老年人或伤残人使用，以帮助他们在从一个地方行走或走动到另一个地方时保持平衡。助步器的一些示例包括藤杖、手杖、轮椅、拐杖、助行架、便携式升降机和其他移动辅助装置。在医院、辅助生活社区或养老院中经常见到的一种流行助步器是常规或传统助行架。传统助行架通常包括交接以形成四个竖直支腿的管状金属框架以及通过多个水平结构构件或轨道和枢轴彼此分开的两个水平扶手，以便提供可折叠性并且在助行架展开状态下帮助将个体取向为在左侧扶手和右侧扶手之间用双手抓握助行架。一组回转轮、网球或橡胶脚或其组合通常位于两个或多个竖直支腿的下端，以在使用期间在向前推动助行架时减少摩擦以及改善助行架的移动性。一些助行架还包括用于防止前轮转动并且迅速停止助行架向前移动的制动装置。
特定的环境设置通常对使用助行架的个体构成挑战。例如，在具有微光的黑暗环境或区域中，人可能难以定位助行架或操纵助行架。对于那些由于眼科疾病、障碍或残疾而难以看到的个体，增强了这种挑战。在一些情况下，助行架通常在夜间和清晨期间使用，以向个体提供访问洗手间、从厨房获取饮料或食物、向护理人员寻求帮助或者由于不能入睡的简单移动所需的移动性。由于光照不足，老年人操纵助行架的能力可能有所削弱，难以在黑暗的房间中定位助行架、让助行架安全地越过周围的环境以及通过门和沿着走廊移动。这些挑战可能导致个体在试图进入助行架或在黑暗空间中操纵助行架时失去平衡和冒着跌倒的风险。
传统的现有技术装置已经试图通过在使用期间提供照明助行架的前进方向或周围区域的方式来解决在黑暗或低照亮区中使用助行架的问题。例如，一些助行架已经配备有照明装置和电池，其设置在助行架的中空管状框架中以照亮靠近助行架前竖直支腿的较小周边。其他助行器已经配备有在黑暗中发光的物质或磷光材料，其设置在助行架的外表面上，在暴露于光后材料在预定的时间段内照明。其他装置包括预先配置为适合具有特定尺寸的特定助行架的照明装置。在一些传统的现有技术装置中，对于那些具有关节炎、截肢或其他残疾的用户，启动照明装置所需的操作开关可能难以够到或可能难以致动，这可能使得物理开关很难或不可能操作，特别是例如在开关在助行架的右侧而用户的右臂受到上文所述残疾中的一种的影响的情况下。例如，操作开关通常位于照明装置本身上，或者位于助行架上难以够到的地方，迫使用户弯曲或伸展以便找到开关，当用户试图使用开关时，将冒着失去平衡和潜在跌倒的风险。此外，由于在远处可能难以定位助行架，例如当个体在远离助行架的床或椅子上时，试图找到操作开关以启动照明装置可能再次构成挑战，因为有视觉障碍的人可能难以在黑暗中定位开关。
包括这种照明装置的很多传统现有技术助行架具有某些缺点。例如，将电池和照明装置包含在助行架的管状框架内使得难以维修或更换这些硬件，在进行维修时，使得助行架的个体在一段时间内不能使用助行架。此外，使用磷光材料需要对材料进行初始照明以便发光。不仅发射的光与激活磷光材料所需的照明强度成正比，而且黑暗中发光材料仅在短时间内发射光，需要一遍又一遍地重新照明。此外，很多照明装置不是通用的，并且不能被改装以适合大多数助行架。这些照明装置的尺寸被设计成适合具有特定尺寸或大小的助行架。很多照明装置提供很短的前向照明范围，这导致用户的照明区域是有限的。此外，用于启动这种照明装置的操作开关通常位于照明装置本身上，或位于助行架的主体上，而以这种方式在试图够到开关时将威胁用户的平衡。最后，老年人可能难以在黑暗的房间中定位助行架，因为照明装置必须保持始终打开以指示助行架的位置。
因此，希望开发出克服现有技术的这些和其他限制并且通过在需要的时间和地点方便地提供照明来增加助行器的可用性和安全性的新方法、装置和系统。
发明内容
本发明内容和以下详细描述应当被解释为完整公开的互补部分，这些部分可以包括冗余主题和/或补充主题。任一部分中的省略不指示在完整申请中描述的任何元件的优先级或相对重要性。各部分之间的差异可以包括替代实施例的补充公开、附加细节、或者使用不同术语的相同实施例的替代描述，其从相应公开内容应该是显而易见的。
一种用于助行架或其他助行器(包括藤杖、手杖、轮椅和拐杖)的通用可附接光附件装置包括可拆卸光模块，其用于在借助助行架在黑暗或低光照环境中走动或行走时，照明用户的向前行走方向和向下的脚方向/位置。一种用于辅助行走的系统包括组装到如上所述的通用可附接光附件装置的助行器，诸如助行架或藤杖。
在一方面，通用可附接光附件装置可附接到助行架，并且可以用适配器改装以适合各种不同类型的助行架。在这样的实施例中，光附件可以包括具有限定空腔的封闭壁的大致矩形壳体、设置在空腔内的电源、附接到一个封闭壁的多个光模块、包括控制器和多个传感器的控制电路以及附接特征件，其提供将灯刚性地附接到助行架的管状构件的能力，而不会不利地影响助行架的主要功能，并且仍然允许助行架折叠以便收起。
在本发明的一个方面，控制器包括微控制器，并且多个传感器包括碰撞传感器、倾斜传感器、光传感器以及响应于突然的声音(诸如拍手)而提供光的声音启动的声音传感器。碰撞和倾斜传感器可以使用相同的传感器装置，例如，加速度计，而使用不同的过滤器来解释传感器数据，以检测不同的事件或状况，诸如被碰撞或翻倒。光传感器可以被用作用于检测环境光强度的环境光传感器，以便当处于黑暗区域时激活光附件，并且在具有足够的光以使得用户清楚地看见前方时不浪费在环境中运行灯的电池功率。由传感器提供的输入信号可以通过模拟-数字转换器(ADC)和/或微控制器上的其他输入端口进行处理，所述微控制器具有被编码到微控制器上的嵌入式软件中的每个项目的预设阈值。
在另一方面，包括组装到通用可附接光附件装置的助行架的系统为使用助行架的人提供照明向前方向区域和向下脚方向/位置的益处、可以被远程照明以帮助在黑暗区域中识别助行架的位置以及可以被安装和改装到几乎任何现有助行架上。在助行架翻倒或甚至部分翻倒(因为有被硬编码到软件中的阈值倾斜角度)的情况下，光配件提供声音报警。
在另一方面，用于操作通用可附接光附件装置的方法包括：检测指示用户从睡眠或休息中醒来的运动或声音中的至少一个，以及响应于所述检测，在一段时间内启动照明电路。该方法还包括继续扫描运动或声音，并且在一段时间后，在检测到的运动或声音已经衰减到指示助行器未使用的水平的情况下，停用照明电路。当通电但不是激活使用时，装置可以进入非常低功率的“睡眠”模式，以在不使用时进一步节省功率。然后，碰撞、倾斜或噪声可能会“唤醒”装置，并且合适的话使其灯通电。在一个方面，照明电路的启动或停用可以是渐进的，以避免照明水平的突然变化，并且为用户提供机会以根据需要对照明水平的变化作出反应。
通过考虑以下优选实施例的详细描述，将向本领域技术人员提供用于通用可附接光附件的方法、系统和装置的更完整理解，以及其附加优点和目的的实现。将参考将首先简要描述的附图。
附图说明
在下面描述的附图中，相同的附图标记用于表示在一个或多个附图中出现的相同元件。
图1A-1B是示出包括附接到传统助行架的光附件装置的系统的类似实施例的透视图，其中每个附图示出一种不同类型的助行架。
图2A-2B分别是示出由图1A-1B所示的系统的放大的局部透视图。
图3A-3B分别是示出由图1A-1B所示的系统的俯视图。
图4是如图1A或图1B所示的系统的局部侧视图，示出可更换适配器安装件以及可拆卸地附接到适配器的光附件。
图5A-5B分别是由图1A-1B所示的带有可更换适配器安装件的光附件装置的透视图。
图6A-6B分别是由图5A-5B所示的光附件装置的后透视图。
图7A-7B分别是由图5A-5B所示的光附件装置的下透视图。
图8A-8B分别是由图5A-5B所示的光附件装置的俯视图。
图9A-9B分别是由图5A-5B所示的光附件装置的分解前透视图。
图10A-10B分别是由图5A-5B所示的光附件装置的分解后透视图。
图11是由图1A所示的光附件装置的前向发光部分的分解前透视图，其示出了装置的壳体内或集成到装置的壳体的组件。
图12是由图11所示的光附件装置的发光部分的分解后透视图。
图13是由图1A所示的光附件装置的内部电池保持部分的分解前透视图，示出了装置的壳体内或集成到装置的壳体的附加组件。
图14是由图13所示的光附件装置的电池保持部分的分解后透视图。
图15是示出包括附接到三轮车类型的助行架的光附件装置的系统的另一实施例的透视图。
图16是示出包括附接到具有集成平台或座椅类型的助行架的光附件装置的系统的另一实施例的透视图。
图17-18是示出包括附接到移动辅助藤杖的光附件装置的系统的另一实施例的视图。
图19是示出用于控制光附件装置的操作的控制电路的各方面的功能框图。
图20是示出用于控制光附件装置的操作的一种或多种方法的方面的流程图。
具体实施方式
详细参见附图，图1A、图2A和图3A示出附接到助行架500A的前端的光附件100A的各种视图。助行架500A通常包括传统助行架500A，其具有由管状构件形成的第一倒U形框架，该第一倒U形框架铰接以限定终止于上部右手式水平手柄24的一对竖直支腿22。第二倒U形框架限定终止于上部左手式水平手柄28的一对竖直支腿26。支撑拉杆30、32被固定为分别关于中间部分在每对竖直支腿22、26之间延伸。支撑拉杆30、32增强助行架500A的结构完整性，并且被实施为有助于增强支腿22、26的扭转刚度。助行架500A进一步包括一个或多个前支撑件34、38，每个前支撑件横向延伸穿过助行架500A的前部宽度，并且附接到倒U形框架26、22的每个前竖直支腿。在一个实施例中，一对轮子42被固定到每个前竖直支腿的下部，以在使用时更好地辅助助行架500A的移动。在其他实施例中，一对轮子42可以替换为网球、滑块或其他装置，或者与用于助行架的前部的轮子和用户助行架的后部的网球结合使用以便在向前方向上更容易地操纵助行架500A。
光附件100A使用适配器安装件66(图5A)安装到助行架500A的前端，所述适配器安装件使用弹性橡胶带附接到前支撑件34，所述弹性橡胶带围绕水平框架构件拉伸并且钩到光附件的壳体上的凸耳。替代地或附加地，粘合剂钩环配件或合适的背胶双面胶带可以用于将光附件附接到助行架。光附件100A横向地延伸穿过助行架500A的前端的一部分，以高效且有效地提供从附件100A的大致垂直的前面和底面指向助行架500A的向前行走方向和向下脚方向/位置的宽范围的照明。应当理解的是，光附件100A不限于在助行架上使用，而且本发明还可以应用于用于帮助残疾人、老年人或伤残人行走或走动的其他助步器。
图1B、图2B和图3B示出附接到助行架500B的前端的第二光附件100B的各种视图。第二助行架500B具有与关于第一助行架500A描述的相同组件，除了各自横向地延伸穿过助行架500B的前部宽度并且附接到倒U形框架26、22的每个前竖直支腿的前支撑件36、40具有与第一助行架500A的相应支撑件34、38不同的形状。第二助行架500B的前支撑件36、40比第一助行架500A的前支撑件34、38更直。因此，第二光附件100B的背面的形状与第一光附件100A的背面的形状不同，每个被成形为紧密地贴合在特定形状的交叉支撑件上。在图3A-3B的俯视图中可以清楚地看到不同的形状。
如图4所示，来自光附件100A或100B的LED或灯泡的光照分别从光附件壳体的大致垂直面在向前方向44和向下方向46上辐射。例如，三个向前和两个向下的超高亮度低功率LED可以用于为用户提供大量的外围照明。使用情况可以包括，例如，使用户能够在夜间醒来时或在天黑后走向他们的车辆时看到他们正在行走的地方。
总体上参照图5A-8B，示出两种类型的光附件的外部的各种视图。图5A、图6A、图7A和图8A示出第一种类型的光附件，其具有用于装配到具有弯曲横杆的助行架的壳体。图5B、图6B、图7B和图8B示出第二种类型的光附件，其具有用于装配到具有直的横杆的助行架的壳体。应当理解的是，各种其他壳体形状也可以是合适的，并且不同形状的壳体可以适于使用柔性带或其他合适的紧固件来配合任何期望的助行架。
每个光附件100A、100B包括具有细长矩形前壳体52的前壳体配件200，以及也称为适配器的后壳体48、50。当组装时，前壳体52和后壳体48、50中的任一个提供具有用于封装或附接到电子和机械组件(诸如，例如印刷电路板(PCB)和其中的电源模块54)的空腔(例如，腔室)。包括中间壳体54的中间壳体配件300可以插入前壳体组件200和后适配器48、50中间，用于保持附加组件，例如电池。矩形壳体52、中间壳体54和/或适配器48、50可以由耐用的轻质塑料、铝或其他耐热的并且优选是防水的或者在光附件100A，100B暴露于诸如水的液体物质的情况下耐水的材料制成。
每个光附件100A、100B进一步包括适配器安装件，其用作助行架500A-500B和光附件100A、100B之间接口。适配器和光附件可以使用环绕集成到后壳体48、50的相应凸耳68的一个或多个弹性环(带)66(例如，参见图5A-5B)固定到助行架，或者以其他方式固定到光附件壳体。在替代实施例中，诸如钩环(例如，VelcroTM)或背胶双面胶带的钩环紧固件可以用于将适配器安装件48、50附接到相应的横向构件34、36。使用适配器组件48、50的有利特征是允许光附件100A、100B被改装以及安装在具有不同配合接口几何形状的现有助行架上。例如，助行架的多种设计和配置使得助行架具有不同的尺寸配置，其中一些助行架的前竖直支腿比其他助行架间隔的更远或靠的更近。通过提供少量的适配器安装件，市场上的大多数助行架将能够容纳光附件100A、100B。
参照图5A-5B，光附件的前向表面包括透明前LED罩56，其保护和隔离直接安装其正下方的LED。麦克风端口62可以位于前表面，或者其他合适的位置，用于感测环境声音。对声音的灵敏度使能本文所述的智能操作特征件。同样可以提供扬声器格珊60以便于声音输出。声音输出可以用于发出报警、向用户通知光附件的状态(例如，当倾斜或通电时发出嘟嘟声)或者用于任何期望的使用。可以包括磁性充电插座/适配器70，以将外部电源耦合到附件的电子电路的USB充电端口，用于对可充电电池或其他合适的功率存储装置充电，例如，可充电锂离子、镍金属氢化物或其它类似电池，或超级电容器(超高容量电容器)。光导管64暴露在每个光附件的上表面以将来自壳体外部的光传输到位于内部电路板上的光强度传感器。手动电源开关58允许用户在不使用时将装置断电，如当助行架将被收起时。在使用时，电源可以保持开启并且电子设备将不会启动LED，除非指示用户希望光附件发光或助行架倾斜的条件。
参照示出光附件100A、100B的后透视图的图6A-6B。后适配器48、50均包括配置用于接合助行架的管状横向构件34、36的圆柱形凹表面76。后适配器还可以包括用于将光附件100A、100B保持在一起的螺纹紧固件78的沉孔凹槽。带附接件68用于将附件100A、100B固定到兼容式助行架，并且通过凸耳68固定到后适配器48、50，所述凸耳68可以模制或以其他方式固定到后适配器。参照图7A-7B，光附件100A、100B的下表面上的凸耳68是可见的。透明的底盖72也是可见的，其保护和隔离直接安装在其正下方的LED。参照图9A-10B，在图5A-8B中所示的相同组件以分解的形式示出。
图11和图12是示出前壳体组件200的附加内部组件的前透视图和后透视图。前壳体52中的通孔90便于用于环境光传感器156的光导管64的安装。通孔88便于摇臂开关58的安装。通孔86便于从安装到主PCB 80的前向LED 150发出光。螺毂98与电缆卡94便于磁性充电插座/适配器70的安装和使用，所述磁性充电插座/适配器70耦合到主PCB 80上的USB端口152。92是用于环境光传感器156的特殊形状的护罩，以阻挡来自LED 150的内部光泄露，否则可能导致传感器156错误地检测环境光。主PCB 80耦合到保持向下的LED的在这些附图中不可见的次PCB 82。指示灯154可以用于任何期望的用户界面功能，例如，指示低电池状态和/或通电状态。低电池指示灯154可以用于向用户指示电池寿命接近其电荷用尽，并且应该连接到充电源以在继续使用之前再充电。如果需要，可以在主PCB 80上提供电连接器160，以使得能够对微控制器162进行编程。扬声器158可以用于从光附件发出声音，例如，跌倒或倾斜报警，或者发出声音通知用户机器状态(例如，当倾斜或通电时发出嘟嘟声)。
安装到PCB 80、82的是一系列光模块150。在优选实施例中，光模块150包括多个发光二极管(LED)。LED是节能、紧凑的，具有极长的寿命，并且产生较少的热量。LED可以包括向前发射LED、向下发射LED或其任何组合。为了增强向前和向下照明，LED还可以包括高亮度或超高亮度清晰的LED。照明装置150可以永久地焊接到PCB 80、82或替代地包括允许容易修理或替换的插入式配置。用于控制LED的硬件和/或软件可以使用称为PWM(脉冲宽度调制)的方法，以通过以对人眼检测来说太快的频率来脉冲地打开/关闭LED来进一步节能。这种以一秒钟的非常小的一部分的脉冲打开和关闭可以节省相当多的能量，但是也可能影响LED的亮度。因此，PWM参数是亮度和能量效率的组合，并且必须被相应地调整。PWM可以用于响应于环境照明条件的变化来提供LED的更渐进的增亮或变暗，并且为用户提供更多的时间来逐渐地调整LED照明和环境照明的变化。
此外，光附件100A、100B可以各自包括再充电系统，其中前壳体52包括充电端口70以及耦合到充电电池的直流充电电路的电子USB连接器152。光附件100A，100B还可以包括分别集成到前壳体52和后壳体48、50的顶表面并且用于给电源充电的太阳能电池阵列或太阳能电池板(未示出)。主PCB 80可以进一步包括无线收发器和控制处理器，其使得微控制器能够无线地连接到计算机网络以实现高级功能。高级功能可以包括，例如，使用诸如WiFi或蓝牙的无线协议将跌倒报警系统耦合到通信系统，所述通信系统用于将跌倒报告给监控服务、房屋报警或其他系统。高级功能可以进一步包括使用户能够使用计算机、智能电话或类似设备来控制助行架的功能或将其设置为期望的操作模式。
图13和图14是示出中间壳体配件300的附加内部组件的前透视图和后透视图。电源可以包括一个或多个电池126，其电耦合以向多个LED 150供电。电池126可以包括锂离子、镍金属氢化物，羟基氧化镍或碱性电池(包括可再充电或不可再充电电池)。一个或多个电池可以被装载在电池座124中，所述电池座稳定并且保持电池以防止由于随着助行架被推动而产生的振动所引起的移动和咔嗒声。电池座可以通过夹子120或诸如螺钉122的其他特征件来稳定和保持。螺纹插入件128可以设置在插入凸台130中，用于与配件紧固件78配合。在一个替代实施例中，多个电池可以被替换为单个可充电电池组。可以设置检查孔130以提供对编程连接器160的访问。
参照图15，系统600包括通过适配器620耦合到光附件100B的三轮助行架610。适配器620紧固到助行架610的竖直支腿，并且保持与横杆36的直径匹配的水平圆柱形管(图2B)。因此，光附件可以使用由弹性材料(例如，橡胶化聚合物)制成的其标准附接带66附接到管。
图17和图18示出包括耦接到环形光附件812的步行藤杖810的系统800的附加实施例，所述环形光附件812具有向下的LED 146和一个或多个向前的LED 144。向前方向可以由上部罐端上的钩来确定。环形光附件812可以包括所描述的用于助行架光附件100A、100B的传感器和操作特征件。
图19是示出系统1900的各方面的功能框图，所述系统1900包括用于控制光附件装置(例如，附件100A、100B，812)操作的控制电路1902。控制电路1902可以包括一个或多个计算机处理器1904，例如，耦合到计算机存储器1906的微处理器或微控制器。计算机存储器可以保持用于执行光附件的控制算法1908的编码指令。当由处理器1904执行编码指令时，由耦合到控制电路1902的各种传感器检测到的环境输入使得输出LED 1910、1912发出光，或者通过扬声器1914发出声音，诸如报警或光1928。处理器1904可以通过总线1922耦合到各种环境传感器。传感器可以包括用于检测环境声音的麦克风1916，或者在更高级的控制电路中，用于实现语音输入的控制。传感器可以包括用于检测装置运动的加速度计1918(或多个加速度计)，所述运动包括诸如由用户触摸引起的非常轻微的运动，或者如当用户跌倒和助行架翻倒时的更大运动。相同的加速度计可以用于两种目的。在替代方案中，可以使用单个加速度计或倾角传感器(也称为倾斜传感器)。传感器可以包括用于检测环境光水平的光传感器1920。可选地，电路1902可以包括用于与计算机网络或装置无线通信的发射器1924或收发器。还可以包括其他传感器，例如，GPS定位接收器等。
图20是用于控制光附件装置(例如，附件100A、100B，812)的操作的一种或多种方法2000的方面的流程图。尽管以逻辑顺序示出，但是应当理解的是，可以并行地执行图示的操作以实现类似结果。此外，在某些情况下，可以改变某些操作的顺序，而不脱离所提供的功能，并且可以添加或省略某些操作。在2002处，装置被通电。在2004处，在分析传感器输入之前，将控制电路初始化为“关灯”状态。在2006处，控制电路检查所有传感器输入，包括，例如，环境光、环境声音、运动和助行架的倾斜度。在2008处，处理器分析传感器输入并且确定助行架是否翻倒。如果检测到倾斜状况，则处理器激活报警2010。在更高级的模式中，为了召唤帮助的目的，这可以包括感测到计算机网路的报警信号。如果助行架没有倾斜并且处理器没有检测到倾斜状况，那么在合适的情况下，在2012处可以停用先前的报警。
在2014处，处理器通过状态机器来确定装置的照明电路是否“打开”。例如，每当LED被通电时，可以翻转位寄存器，或者可以读取指示LED是否被通电的引脚电压。如果灯当前处于“关闭”状态，则在2016处，处理器分析传感器输入并且确定装置的运动或环境声音是否指示其灯应该被打开。例如，如果加速度计用信号通知与用户抓握、碰撞或触摸助行架一致的运动，那么处理器可以用信号通知运动“是”。对于进一步的示例，如果处理器检测到拍手的声音或说出的词语，则其可以用信号通知环境声音“是”。可以使用声音和/或运动中的一个或两个。如果没有检测到声音或运动，那么装置保持在“等待”状态并且恢复到传感器检查过程2006。如果在2016处检测到声音或运动，那么处理器分析传感器输入并且在2022处确定环境光水平。处理器可以将检测到的光水平或检测水平的平均值与阈值“T1”进行比较。如果检测到的光小于阈值T1，那么在2024处处理器可以启动照明电路，并且然后在2006处恢复到等待和继续传感器检查。如果检测到的光大于阈值T1，那么处理器可以恢复到等待状态并且在2006处继续传感器检查，而不启动照明电路。
返回参照块2014，如果处理器确定装置的照明电路是“打开”，那么在2018处处理器可以分析传感器输入并且确定环境光水平。在决策过程2018中，在“关灯”状态期间，处理器可以使用比在决策过程2022中使用的阈值更高的阈值“T2”。换句话说，T2可以大于T1，使得装置自身光发射的反馈不会导致处理器立即停用照明电路，导致闪烁。相反，“开灯”状况的阈值设置得更高，因为期望由装置自身光输出提供的光将稍微提高环境光水平。在2020处，如果环境光高于较高阈值T2，那么处理器停用装置的照明电路。在停用照明之后，或者如果检测到的光太低而不能触发停用，那么在2006处理器恢复到等待状态并且继续传感器检测。过程200可以无限地继续，直到电路断电(例如，通过摇臂开关58)。
上述结构、装置、系统和方法为助行架和其他助行器的用户提供了某些优点。所得到的产品本质上是照亮助行架周边的“智能”照明产品。三个向前和两个向下的超高亮度低功率LED为用户提供了大量的外围照明，使用户能够在半夜使用浴室或在天黑后从餐馆走向他们的车辆时看到他们正在行走的地方。
装置感测环境光并且响应运动和声音。所以，所有用户为了打开灯所需要做的事是接触助行架或拍手。灯将基于由环境光换能器感测的预定亮度阈值打开/关闭。
助行架灯使用可充电锂离子电池来提供几天的待机时间。USB充电插座通过低牵引力磁性地附接到装置以防止USB充电电缆变成跳闸危险(因为其很容易从装置拉开并且在很小或没有张力的情况下落到地板上)。低电池灯(红色LED)被设置在外壳的顶部表面下方，以指示低电池状况。当装置需要充电时，光将通过塑料扩散并且“显现”红色。也就是说，用户不必等待红色LED显现以便对装置进行充电。可以随时充电。
脉冲宽度调制(PWM)用于驱动LED来提供具有低功耗的高亮度输出。算法已经被构造以防止在处于明暗阈值的照明条件下LED的闪烁。
装置具有倾斜(或倾角)警告报警器，其具有闪光灯和可听见的嘟嘟声，以在助行架部分或全部翻倒的情况下警告其配偶和/或护理者。相同的电子硬件/软件触发器/算法可以用于通过无线接口将装置与监控服务链接。
附接到助行架很容易，因为有两个橡胶带缠绕在助行架的前杆周围。不需要工具或复杂配件，除非适配器必须被换出以容纳替换类型的助行架。在这种情况下，使用螺丝刀等从装置的后部移除两个螺钉以拆卸适配器，并且使用螺钉来附接替代的适配器。所示的适配器48、50主要用于两种类似的助行架：“V”形杆和直杆。“V”形杆可能是最常见的，然而，适配器可以容易地被提供用于适应其他类型。
助行器可以在装置仍然附接的情况下被折叠，使得助行器可以被放置到车辆的后备箱中。装置上有主电源开关，以完全关闭电源，使得装置不会“认为”其在车辆的后备箱中翻倒(通过闪光灯和嘟嘟声)。
用户在使用本产品时不必手动控制灯。所有用户必须做的是正常地使用助行架，并且在装置认为自身并且“知道”何时打开或关闭时，使用图20中所示的逻辑来开启或关闭照明。充电几乎毫不费力，使用磁性充电电缆磁性地附接到装置上的充电插座。这就是除了磁体之间的表面到表面的接触之外，在没有摩擦或机械接合的情况下将充电电缆保持到插座，通过在插座处的电子导体之间的实际接触来提供导电耦合。在替代方案中或另外地，导电耦合可以用于充电、消除对导电耦合的需求。所示的光附件、系统和方法将为用户灌输更多的信心和独立性，以及防止和/或减少头部损伤、骨折以及由跌倒导致的其他使人衰弱和昂贵的损伤。
在一个或多个示例性设计中，所述的用于助行器的通用可附接光附件装置的控制功能(例如，照明和报警控制算法)可以在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，那么功能可以作为一个或多个指令或代码存储在非暂时性计算机可读介质中。计算机可读介质包括计算机存储介质或便于将计算机程序保持在存储器或机器存储器中的任何其他非暂时性有形介质。以示例的方式，且非限制，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM或其他固态存储器设备；CDROM、DVD、蓝光或其他光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储设备；或者可用于以指令或数据结构的形式携带或存储期望的程序代码装置并且可以是由通用或专用计算机、或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。上述组合也应当包含在非暂时性计算机可读介质的范围内。
本文描述的所有实施例是被提供以使得本领域技术人员能够实现或使用本公开的新颖性方面的示例，而不是为了限制由权利要求限定的本发明的范围。出于本文描述的目的，从普通技术人员的角度来看，术语“上”、“下”、“左”、“后”、“右”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词涉及组装到图1A-1B所示的助行架的系统或装置。
因此，已经描述了用于助行架的可附接光附件、系统及其使用方法的实施例，这些装置、系统和方法已经实现的某些优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。还应当理解的是，可以在本发明的范围和精神内做出各种修改、适应和替代实施例。例如，已经示出了使用特定类型的助行器的系统，但是上述发明概念将同样适用于使用其他类型的助行器，或在本发明的范围内的可附接光附件的变型。本发明由随附权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种可附接到助行架的光附件，所述光附件包括：
具有限定空腔的一个或多个壁的壳体；
设置在所述空腔内的电源；
设置在所述空腔内的多个光模块，其定向成从所述一个或多个壁向外发射光，用于当使用所述助行架行走时照亮向前和向下方向；以及
耦合到存储器和多个传感器的控制器，所述多个光模块、所述控制器和所述多个传感器电耦合到所述电源，其中所述存储器保持编码指令，当所述处理器执行所述编码指令时，使装置接收指示环境光以及所述装置的运动或撞击在所述装置上的声音中的至少一个的传感器输入，以及基于接收的指示环境光小于第一阈值以及检测到运动或声音中的至少一个的所述传感器输入来启动所述多个光模块。
2.权利要求1所述的光附件，其中所述存储器保持用于基于接收的指示环境光大于第二阈值而不管是否检测到运动或音声中的至少一个的所述传感器输入来停用所述多个光模块的进一步指令，其中所示第二阈值大于所述第一阈值。
3.权利要求1所述的光附件，其中所述存储器保持用于接收指示倾斜超过阈值倾斜角度的传感器输入的进一步指令。
4.权利要求3所述的光附件，其中所述存储器保持用于基于接收的指示倾斜超过阈值倾斜角度的所述传感器输入来产生声音报警的进一步指令。
5.权利要求3所述的光附件，其中所述存储器保持用于基于接收的指示倾斜超过阈值倾斜角度的所述传感器输入来产生无线信息信号给计算机的进一步指令。
6.权利要求1所述的光附件，其中所述存储器保持用于基于接收的指示倾斜超过阈值倾斜角度的所述传感器输入来产生无线信息信号给计算机的进一步指令。
7.权利要求1所述的光附件，其中所述控制器包括微控制器、处理器、微处理器或小型计算机中的任何一个。
8.权利要求1所述的光附件，其中所述多个传感器包括碰撞传感器、倾斜传感器、声音传感器以及光传感器。
9.权利要求1所述的光附件，还包括沿着所述壳体的另一个壁的可拆卸附接的适配器安装件，可调节的所述安装件被配置用于附接到所述助行架的前水平横向结构构件。
10.权利要求1所述的光附件，还包括将所述一个或多个壁的外表面耦合到设置在所述空腔内的光传感器的光导管。
11.权利要求1所述的光附件，其中所述多个光模块包括设置为沿不同的方向发射光的至少两个LED配件。
12.权利要求1所述的光附件，其中所述不同的方向彼此大致成直角，对应于向下和向前。
13.一种用于控制用于附接到助行器的光附件装置的方法，所述方法包括：
通过所述装置的处理器接收指示环境光以及所述装置的运动或撞击在所述装置上的声音中的至少一个的传感器输入；
基于接收的指示环境光小于第一阈值以及检测到运动或声音中的至少一个的所述传感器输入来启动所述装置的发光电路。
14.权利要求5所述的方法，还包括基于接收的指示环境光大于第二阈值而不管是否检测到运动或音声中的至少一个的所述传感器输入来停用所述装置的所述发光电路，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。
15.权利要求5所述的方法，还包括接收指示倾斜超过阈值倾斜角度的传感器输入。
16.权利要求7所述的方法，还包括基于接收的指示倾斜超过阈值倾斜角度的所述传感器输入来产生声音报警。
17.权利要求7所述的方法，还包括基于接收的指示倾斜超过阈值倾斜角度的所述传感器输入来产生无线信息信号给计算机。
18.权利要求9所述的方法，还包括向指定节点发送所述无线信息信号，为所述助行器的用户召唤帮助。
19.权利要求5所述的方法，还包括检测装置电源的电池状况，以及响应于检测到低电池状况来启动信号灯。
20.一种包括附接到助行架的光附件的系统，所述光附件包括：
具有限定空腔的一个或多个壁的壳体；
设置在所述空腔内的电源；
设置在所述空腔内的多个LED配件，其定向成从所述一个或多个壁向外发射光，用于当使用所述助行架行走时照亮向前和向下方向；以及
耦合到存储器和多个传感器的控制器，所述多个LED配件、所述控制器和所述多个传感器电耦合到所述电源，其中所述存储器保持编码指令，当所述处理器执行所述编码指令时，使装置接收指示环境光以及所述装置的运动或撞击在所述装置上的声音中的至少一个的传感器输入，以及基于接收的指示环境光小于第一阈值以及检测到运动或声音中的至少一个的所述传感器输入来启动所述多个LED配件。
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