DE10046963C1 - Fahrzeug, insbesondere Rollstuhl - Google Patents
Fahrzeug, insbesondere RollstuhlInfo
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Abstract
Ein Fahrzeug, insbesondere ein Rollstuhl, weist ein Fahrzeuggestell, eine elektronische Steuereinrichtung und mindestens zwei Antriebsräder auf, wobei zumindest das erste Antriebsrad eine Vorrichtung zum manuellen Einleiten einer Antriebskraft aufweist und zumindest das zweite Antriebsrad über eine elektromotorische Antriebseinheit antreibbar ist. Die eleketronische Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, den durch Drehen des ersten Antriebsrades zurückgelegten Weg dieses ersten Antriebsrades zu erfassen und die elektromotorische Antriebseinheit des zweiten Antriebsrades in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg des ersten Antriebsrades zur Drehung des zweiten Antriebsrades anzusteuern.
Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere einen
Rollstuhl, mit einem Fahrzeuggestell, einer elektronischen
Steuereinrichtung und mindestens zwei Antriebsrädern, welches
für Hemiplegiker geeignet ist.
Hemiplegiker sind Personen mit einseitiger Lähmung. In der
Regel ist bei Hemiplegikern eine Körperseite voll
funktionsfähig und die andere Körperseite ist gelähmt. Je
nach Stärke der Lähmung sind Hemiplegiker auf einen Rollstuhl
angewiesen.
Aus der DE 198 48 530 ist ein Rollstuhl bekannt, der eine
Hilfsantriebsvorrichtung aufweist. Bei diesem bekannten
Rollstuhl sind zwei elektromotorisch antreibbare Laufräder
vorgesehen, von denen jedes über eine separate
elektromotorische Antriebseinheit mit jeweils einem
Elektromotor, eine Akkumulatoranordnung und eine
Steuereinrichtung verfügt. Jedes dieser zwei antreibbaren
Laufräder verfügt zudem über einen Greifring, welcher
gegenüber dem jeweiligen Laufrad in Umfangsrichtung begrenzt
verschiebbar angeordnet ist. Über diesen Greifring kann eine
Antriebskraft manuell eingeleitet werden. Die Verschiebung
des Greifrings gegenüber dem Laufrad kann durch einen Sensor
erfasst werden. Dieser Sensor gibt entsprechende Signale an
die Steuereinrichtung ab, die den Elektromotor daraufhin
dahingehend ansteuert, ein Drehmoment abzugeben, welches die
manuell eingeleitete Antriebskraft unterstützt. In gleicher
Weise kann eine manuell eingeleitete Bremskraft
elektromotorisch unterstützt werden.
Eine derartige Hilfsantriebsvorrichtung sorgt zum einen
dafür, dass es bei Bergauf- oder Bergabfahrten nicht zur
einer Überlastung der Muskulatur und Gelenke des
Rollstuhlfahrers kommt. Gleichzeitig bleibt jedoch der
therapeutische Wert des manuellen Antriebs des Rollstuhls
durch den Rollstuhlfahrer selbst erhalten. Abhängig von den
körperlichen Möglichkeiten des Rollstuhlfahrers kann der
Unterstützungsgrad der Hilfsantriebsvorrichtung eingestellt
werden.
Der Erfindung liegt das technische Problem zu Grunde, ein
Fahrzeug, insbesondere einen Rollstuhl bereitzustellen, das
bzw. der durch Einleitung einer manuellen Antriebskraft durch
den Rollstuhlfahrer auf lediglich einer Seite antreibbar ist
und bei dem die manuelle Antriebskraft durch eine
elektromotorische Antriebskraft so unterstützt wird, dass das
Fahrzeug bzw. der Rollstuhl für einen Hemiplegiker geeignet
ist.
Die diesem technischen Problem zu Grunde liegende Aufgabe
wird durch ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeug, insbesondere ein
Rollstuhl, bereitgestellt, das bzw. der ein Fahrzeuggestell,
eine elektronische Steuereinrichtung und mindestens zwei
Antriebsräder aufweist. Mindestens ein Antriebsrad weist eine
Vorrichtung zum manuellen Einleiten einer Antriebskraft auf.
Ein zweites Antriebsrad ist über eine elektromotorische
Antriebseinheit antreibbar. Die elektronische
Steuereinrichtung ist so ausgelegt, dass sie den durch Drehen
des ersten Antriebsrades zurückgelegten Weg dieses ersten
Antriebsrades erfassen und die elektromotorische
Antriebseinheit zur Drehung des zweiten Antriebsrades in
Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg des ersten
Antriebsrades ansteuern kann. Es wird somit der Weg erfasst,
den das durch manuellen Antrieb angetriebene Rad zurücklegt,
und das zweite Rad, das manuell nicht angetrieben wird, wird
mittels einer elektromotorischen Antriebseinheit in
Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg des ersten
Antriebsrades angetrieben.
Die wichtigste Bewegung bei der Benutzung eines Rollstuhls
ist die Geradeausfahrt. Die Geradeausfahrt ist bei einer
einseitigen Bedienung jedoch schwierig zu bewerkstelligen, da
eine nur auf einer Seite eingeleitete Antriebskraft eine
Drehung des Rollstuhls zur Folge hat. Das erfindungsgemäße
Prinzip basiert darauf, dass der Weg, den ein erstes, durch
manuellen Antrieb drehbares Rad, zurücklegt, gemessen wird
und eine elektromotorische Antriebseinheit so angesteuert
wird, dass das zweite Antriebsrad einen Weg zurücklegt, der
demjenigen des ersten Antriebsrades entspricht. Für die
Geradeausfahrt bedeutet dies, dass die elektromotorische
Antriebseinheit so angesteuert wird, dass das zweite
Antriebsrad den gleichen Weg zurücklegt wie das erste
Antriebsrad. Hierdurch ergibt sich eine Geradeausfahrt des
Fahrzeugs.
Wenn eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs bewirkt werden soll, wird
die elektromotorische Antriebseinheit so angesteuert, dass
das zweite Antriebsrad einen Weg zurücklegt, der von
demjenigen des ersten Antriebsrades verschieden ist, jedoch
in einem vorbestimmten Verhältnis zu dem von dem ersten
Antriebsrad zurückgelegten Weg liegt. Hierdurch ergibt sich
eine definierte Kurvenfahrt des Fahrzeugs. Es ist zudem
möglich, die elekromotorische Antriebseinheit so anzusteuern,
dass das manuell nicht angetriebene Antriebsrad den gleichen
Weg zurücklegt wie das manuell angetriebe Antriebsrad, jedoch
in entgegengesetzte Richtung, so dass der Rollstuhl auf der
Stelle gewendet wird.
Um den Rollstuhlfahrer in die Lage zu versetzen, den
Rollstuhl zu steuern, kann an dem Rollstuhl eine
Lenkeinrichtung vorgesehen sein. Je nach Betätigung dieser
Lenkeinrichtung kann der Rollstuhlfahrer bewirken, dass eine
Geradeausfahrt, eine definierte Kurvenfahrt mit
unterschiedlichen Kurvenradien oder ein Wenden auf der Stelle
erfolgt.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein
Rollstuhl mit zwei Antriebsrädern und zwei nicht
antreibbaren, freischwenkbaren Laufrädern vorgesen, wobei ein
erstes Antriebsrad einen Greifreifen zum manuellen Einleiten
einer Antriebskraft aufweist und lediglich das zweite
Antriebsrad über eine elektromotorische Antriebseinheit
antreibbar ist. Der Antrieb des ersten Antriebsrades erfolgt
somit ausschließlich durch die Muskelkraft des
Rollstuhlfahrers und der Antrieb des zweiten Antriebsrades
wird elektromotorisch bereitgestellt, wobei die Ansteuerung
der elektromotorischen Antriebseinheit in Abhängigkeit von
der Betätigung einer Lenkeinrichtung und des von dem manuell
angetriebenen Antriebsrad zurückgelegten Weges erfolgt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das
erste Antriebsrad zusätlich zu der Vorrichtung zum manuellen
Einleiten einer Antriebskraft, die vorzugsweise ein Greifring
ist, eine separate elektromotorische Antriebseinheit auf, die
dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment zur elektromotorischen
Unterstützung der manuell eingeleiteten Antriebskraft
abzugeben, sowie eine Sensoreinrichtung, die dazu ausgelegt
ist, eine in das erste Antriebsrad manuell eingeleitete
Antriebskraft zu erfassen, wobei die elektronische
Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die elektromotorische
Antriebseinheit des ersten Antriebsrades als Reaktion auf
eine in das erste Antriebsrad manuell eingeleitete
Antriebskraft zur Abgabe eines Drehmoments zur
elektromotorischen Unterstützung der manuell eingeleiteten
Antriebskraft anzusteuern.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung weist das manuell
antreibbare Rad eine Hilfsantriebsvorrichtung auf, wie sie
beispielsweise in der DE 198 48 530 offenbart ist. Der
Rollstuhlfahrer bringt somit lediglich einen Teil des zum
Antrieb des ersten Antriebsrades erforderlichen Drehmoments
manuell auf, während ein zusätzlicher, je nach
Unterstützungsgrad variabler Teil der Antriebskraft duch die
elektromotorische Antriebseinheit bereitgestellt wird. Der
Antrieb des zweiten, manuell nicht angetriebenen
Antriebsrades erfolgt wiederum in Abhängigkeit von dem Weg,
den das erste Antriebsrad zurücklegt.
Vorzugsweise verfügt jedes Antriebsrad über eine separate
elektromotorische Antriebseinheit mit jeweils einem
Elektromotor, einer Akkumulatoreinrichtung und einer
elektronischen Steuereinrichtung. Die elektronische
Steuereinrichtung des ersten Antriebsrades, welches manuell
antreibbar ist, ist hierbei insbesondere dazu ausgelegt, in
Abhängigkeit von dem manuell eingeleiteten Drehmoment eine
elektromotorische Unterstützung bereitzustellen, indem der
Elektromotor des ersten Antriebsrades entsprechend
angesteuert wird. Die elektronische Steuereinrichtung des
zweiten Antriebrades, das nicht manuell antreibbar ist,
steuert den Elektromotor des zweiten Antriebsrades in
Abhängigkeit von Signalen, die dem von dem ersten Antriebsrad
zurückgelegten Weg entsprechen. Die hierzu erforderliche
Übertragung von Signalen von dem ersten Antriebsrad auf das
zweite Antriebsrad kann mittels Kontaktringen und
Kontaktstiften sowie am Fahrzeuggestell installierten
Leitungen oder drahtlos, d. h. beispielsweise durch optische,
kapazitive oder induktive Übertragung, durch Funkübertragung
oder per Ultraschal erfolgen.
Bei einer berührungslosen Übertragung der Signale weist
vorzugsweise jedes Antriebsrad eine Antriebsrad-
Sendeeinrichtung zum berührungslosen Übertragung von Signalen
und ein Antriebsrad-Empfangseinrichtung zum berührungslosen
Empfang von Externsignalen auf. Externe Signale sind hierbei
solche Signale, die von einer Signalübertragungseinrichtung
außerhalb des jeweiligen Antriebsrades gesendet werden.
Es kann zudem an dem Fahrzeuggestell eine Fahrzeuggestell-
Sendeeinrichtung zum berührungslosen Übertragen von Signalen
zu der oder den Antriebsrad-Empfangseinrichtungen und eine
Fahrzeuggestell-Empfangseinrichtung zum berührungslosem
Empfang von Signalen vorgesehen sein. Die Fahrzeuggestell-
Sendeeinrichtung kann dazu dienen, Ein- oder Ausschaltsignale
zu den Antriebsrad-Empfangseinrichtungen der Antriebsräder zu
senden. Hierdurch kann ein leichtes und vor allem
gleichzeitiges Ein- bzw. Ausschalten der Antriebsräder
durchgeführt werden, was insbesondere bei Hemiplegikern von
besonderen Bedeutung ist. Mittels der Fahrzeuggestell-
Sendeeinrichtung kann zudem eine Fahrstufenauswahl bezüglich
des ersten Antriebsrades durchgeführt werden. Beispielsweise
kann der Unterstützungsgrad eingestellt werden, d. h. das
Verhältnis zwischen der manuellen Antriebskraft und der
unterstützenden elektromotorischen Antriebskraft, oder der
Nachlauf, d. h. das Antriebsverhalten des Elektromotors nach
Beendigung der Einleitung einer manuellen Antriebskraft.
Die Fahrzeuggestell-Sendeeinrichtung kann in einem Bedienteil
angeordnet sein, wobei sie in dem Bedienteil integriert oder
als von dem Bedienteil separate Komponente ausgeführt sein
kann. Wenn das Bedienteil als von dem Fahrzeuggestell
abnehmbares Bauteil ausgeführt ist, kann das Bedienteil eine
Schlüsselfunktion übernehmen, so dass ein Einschalten der
elektromotorischen Antriebseinheiten der Antriebsräder ohne
das Bedienteil nicht möglich ist.
Bei entsprechender Ausführung des Bedienteils besteht zudem
die Möglichkeit, das Fahrzeug mittels des Bedienteils
ferngesteuert zu bedienen. Diese Funktion kann insbesondere
bei Rollstuhlen für gehbehinderte oder gehunfähige Personen
sowie für Personen mit eingeschränkter Fähigkeit zur
Steuerung des Fahrzeugs von erheblichen Nutzen sein. So kann
beispielsweise ein gehbehinderte Person mit einer solchen
Fernbedienung einen derartigen Rollstuhl von ihrem Bett aus
von einer entfernten Stelle an das Bett heranfahren oder vom
Fahrersitz eines Fahrzeugs aus einen im hinteren Bereich des
Kraftfahrzeugs mittels einer geeigneten Vorrichtung
entladenen Rollstuhl per Fernbedienung so an die geöffnete
Fahrertür des Fahrzeugs heranfahren, dass ein Wechsel vom
Fahrersitz in den Rollstuhl ohne fremde Hilfe möglich ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der
Erfindung, bei denen jedes Antriebsrad eine eigene
elektromotorische Antriebseinheit aufweist, ist die
Steuereinrichtung vorzugsweise zur Bereitstellung diverser
Sicherheits und Komfortfunktionen ausgelegt. Beispielsweise
besteht die Möglichkeit, ein Antriebsrad selbsttätig
abzuschalten, wenn das andere Antriebsrad außer Betrieb ist.
Der Begriff "außer Betrieb" umfasst hierbei einen
ausgeschalteten Zustand, einen Defekt der elektromotorischen
Antriebseinheit oder einen unzureichenden Ladezustand der
Akkumulatoranordnung einer Antriebseinheit. Wenn aus einem
derartigen Grund die elektromotorische Antriebseinheit eines
Antriebsrades außer Betrieb ist, werden von der Antriebsrad-
Sendeeinrichtung dieses Antriebsrades entsprechende Signale
ausgesandt oder der entsprechende Zustand wird durch
Ausbleiben von Kontrollsignalen indiziert. Diese Signale
können von einer zentralen Steuereinrichtung oder von einer
Steuereinrichtung des anderen Antriebsrades aufgenommen
werden, wobei die jeweilige Steuereinrichtung daraufhin
bewirkt, dass das andere Antriebsrad ausgeschaltet wird. Bei
solchen Fahrzeugen, die eine separate Akkumulatoranordnung
für jedes Antriebsrad aufweisen, besteht zudem die
Möglichkeit, beide Antriebsräder gleichzeitig abzuschalten,
wenn von der Antriebsrad-Sendeeinrichtung eines Rades ein
Signal übertragen wird, welches die Information enthält, dass
der Ladezustand der Akkumulatoranordnung für dieses Rad einen
vorbestimmten unteren Grenzwert erreicht hat.
Wenn für jedes Antriebsrad eine separate Steuereinrichtung
vorgesehen ist, können diese Steuereinrichtungen so ausgelegt
sein, dass beide Antriebsräder mittels eines an einem
Antriebsrad angeordneten Schalters gleichzeitig ein- und
ausschaltbar sind. Bei dieser Ausführungsform bedarf es somit
nicht notwendigerweise eines zentralen, beispielsweise am
Fahrzeuggestell angeordneten Bedienteils, da ein
entsprechender Signalaustausch lediglich zwischen den beiden
Antriebsrädern direkt erfolgen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
ist an dem Fahrzeuggestell eine Fahrzeuggestell-
Empfangseinrichtung zum berührungslosen Empfang von Signalen,
insbesondere von einer Antriebsrad-Sendeeinrichtung
vorgesehen. Dies ermöglicht nicht nur ein Feedback im Falle
von Ansteuerungen verschiedenster Art mittels einer zentralen
Steuereinrichtung, sondern darüber hinaus in Verbindung mit
einer Anzeigevorrichtung die Anzeige von Betriebsparametern
verschiedenster Art, beispielsweise der Betriebsbereitschaft
des Fahrzeugs oder einzelner Komponenten hiervon, der
Kapazität des Akkumulators oder der Akkumulatoren, einer
eingelegten Fahrstufe, möglicher Störungen und Fehler sowie
sonstiger Betriebsdaten, insbesondere hinsichtlich Zeit,
Geschwindigkeit und Fahrtstrecke einschließlich eines
Tageskilometerzählers. Es kann zudem die vom Fahrer des
Rollstuhls aufgebracht Energie aufsummiert und angezeigt
werden, was insbesondere aus therapeutischen Gründen sinnvoll
sein kann. Die Anzeige kann hierbei mittels optischer Signale
erfolgen, beispielsweise durch Leuchtdioden, Leuchtziffern,
Flüssigkristallanzeigen oder analogen Anzeigeinstrumenten,
mittels akustischer Signale, beispielsweise durch Piepser
oder Warntöne, durch Vibrationen entsprechend ausgeführter
Bauteile oder durch Erwärmung bestimmter Bauteile. Die Art
der Anzeige hängt insbesondere von dem anzuzeigenden
Parameter und dem Grad sowie der Art der Behinderung der
Person ab, für die der Rollstuhl ausgelegt ist.
Die Erfindung wird im folgenden in Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der funktionalen
Zuordnung zweier Antriebsräder bei einer Ausführungsform
eines Rollstuhls,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Hardware-Komponenten
der Steuereinrichtung eines manuell antreibbaren
Antriebsrades,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des
Kommunikationsflusses bei der Ausführungsform eines
Rollstuhls gemäß Fig. 1
Fig. 4 ein Ablauf-Diagramm zur Darstellung der Startroutine
zwischen Master und Slaves,
Fig. 5 ein Ablauf-Diagramm zur Darstellung der Kommunikation
während des Betriebs des Rollstuhls und
Fig. 6 ein Ablauf-Diagramm zur Darstellung der Kommunikation
in der Lernphase zum Erkennen und Speichern der
Netzteilnehmer.
Den nachfolgend erläuterten Ausführungsformen liegt ein
Rollstuhl zu Grunde, der zwei Antriebsräder aufweist. Jedes
Antriebsrad verfügt über eine separate, elektromotorische
Antriebseinrichtung mit jeweils einem Elektromotor, einer
Akkumulatoranordnung und einer Steuereinrichtung. Die
Antriebsräder sind lösbar an einem Rollstuhlgestell
befestigt. Die Befestigung erfolgt über eine Steckackse und
eine Drehmomentstütze. Das erste Antriebsrad 101 verfügt über
zwei Greifringe 111, 112, über die die in dem Rollstuhl
sitzende Person manuell ein Drehen des Antriebsrades 101
bewirken kann. An den Greifringen 111, 112 sind Sensoren 417
angeordnet, die die manuell eingeleitete Drehkraft messen und
entsprechende Signale an eine Steuereinrichtung 401
übertragen. Die Funktionen der beiden Greifringe 111, 112
werden weiter unten näher erläutert. In Abhängigkeit von
einer vorgewählten Fahrstufe steuert die Steuereinrichtung
401 den Elektromotor 404 des Antriebsrades 101 zur
Unterstützung der manuell eingeleiteten Drehkraft an. Wenn
während der Fahrt des Rollstuhls über einen der Greifringe
111, 112 manuell eine Bremskraft eingeleitet wird, wird
dieser Bremsvorgang in analoger Weise durch den Elektromotor
404 unterstützt.
Das zweite Antriebsrad 102 weist keine Greifringe auf. Der
Elektromotor und die Akkumulatoranordnung des zweiten
Antriebsrades 102 können identisch mit dem Elektromotor 404
und der Akkumulatoranordnung 402 des ersten Antriebsrades 101
ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung des zweiten
Antriebsrades 102 entspricht im Wesentlichen der
Steuereinrichtung 401 des ersten Antriebsrades 101. Während
jedoch die Steuereinrichtung 401 des ersten Antriebsrades 101
dazu ausgelegt ist, den Elektromotor 404 drehmomentgesteuert,
d. h. als Reaktion auf ein manuell in einen oder beide der
Greifringe 111, 112 eingeleitetes Drehmoment anzusteuern, ist
die Steuereinrichtung des zweiten Antriebsrades 102 dazu
ausgelegt, den Elektromotor des zweiten Antriebrades 102 als
Reaktion auf ein Wegsignal des ersten Antriebsrades 101
anzusteuern. Die Wegmessung erfolg bei dem ersten Antriebsrad
101 über einen Positionsensor 405 und bei dem zweiten
Antriebsrad 102 über einen entsprechenden Positionsensor. Die
Steuereinrichtung des zweiten Antriebsrades 102 steuert den
Elektromotor des zweiten Antriebsrades 102, sofern nicht eine
Lenkeinrichtung betätigt wird, so an, dass das zweite
Antriebsrad 102 die gleiche Wegstrecke zurücklegt wie das
erste Antriebsrad 101. Hierdurch wird eine Geradeausfahrt des
Rollstuhls auch an Steigungen oder bei Fahrten auf eine
schrägen Ebene sichergestellt.
Wenn eine Lenkeinrichtung betätigt wird, steuert die
Steuereinrichtung des zweiten Antriebsrades 102 den
Elektromotor des zweiten Antriebsrades 102 so an, dass die
zurückgelegte Wegstrecke des zweiten Antriebsrades 102 in
einem bestimmten Verhältnis zu der von dem ersten Antriebsrad
101 zurückgelegten Wegstrecke liegt, jedoch von letzterer
verschieden ist. Die Abweichung der von beiden Antriebsrädern
zurückgelegten Wegstrecken dem Vorzeichen und/oder dem
Betrage nach hängen von der Betätigung der Lenkeinrichtung
ab.
Wenn beispielsweise das erste, manuell antreibbare
Antriebsrad 101 als aktives Antriebsrad auf der rechten Seite
angeordnet ist und das zweite, weggesteuerte Antriebsrad 102
als passives Antriebsrad auf der linken Seite des Rollstuhls
angeordnet ist, wird ein Lenkbefehl nach links bei
Vorwärtsfahrt dadurch umgesetzt, dass die zurückgelegte
Wegstrecke des zweiten Antriebsrades 102 auf der linken Seite
des Rollstuhls geringer ist als die zurückgelegte Wegstrecke
des ersten Antriebsrades 101 auf der rechten Seite des
Rollstuhls. Dem liegt das Prinzip zu Grunde, dass das
kurveninnere Rad bei einer Kurvenfahrt einen kürzeren Weg
zurücklegt als das kurvenäußere Rad. Entsprechend wird bei
dieser Anordnung eine Rechtskurve dadurch ausgeführt, dass
der von dem auf der linken Seite angeordneten zweiten
Antriebsrad 102 zurückgelegte Weg größer eingestellt wird als
der von dem auf der rechten Seite angeordneten ersten
Antriebsrad 101.
Die Lenkeinrichtung ist in den Figuren nicht dargestellt.
Abhängig von der Art und dem Ausmaß der Behinderung des
Rollstuhlfahrers sind verschiedene Lenkeinrichtungen möglich.
Beispielsweise kann eine durch einen Fuß betätigbare
Lenkeinrichtung vorgesehen sein, die bei einem Druck nach
links auf ein entsprechendes Schaltelement eine Linksfahrt
des Rollstuhls bewirkt, und eine Rechtsfahrt bewirkt, wenn
ein Druck nach rechts auf ein entsprechendes Schaltelement
ausgeübt wird, wobei der Radius der Kurve um so kleiner ist,
je größer der von dem Fuß ausgeübter Druck ist.
Es ist zudem denkbar, den Greifring 111 oder 112 oder beide
nicht nur mit einer radialen Drehmomentmessung zur Einleitung
des Unterstützungsdrehmomentes des Elektromotors 404 des
ersten Antriebsrades 101 zu versehen, sondern zusätzlich mit
einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Axialkraft.
Drückt man bei einer derartigen Anordnung seitlich auf den
Greifring 111 oder 112 zur Fahrzeugmitte hin, wird, wenn das
erste Antriebsrad 101 auf der rechten Fahrzeugseite
angeordnet ist, eine Linkskurve bewirkt. Zieht man
demgegenüber bei einer entsprechenden Anordnung an dem
Greifring 111 bzw. 112 zur Außenseite des Fahrzeugs hin, wird
eine Rechtskurve bewirkt.
Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, einen Bedienhebel
als Lenkeinrichtung vorzusehen. Bei Hemiplegikern, bei denen
die Hand auf der kranken Seite zwar nicht mehr zum Antrieb
des Rollstuhls genutzt werden kann, jedoch über ausreichend
Kontrolle verfügt, um eine Lenkbewegung zu bewirken, kann der
Bedienhebel auf der kranken Seite angeordnet sein. Hierdurch
kann gleichzeitig mit der kranken Hand gelenkt werden,
während mit der gesunden Hand ein Antrieb bewirkt wird. Bei
solchen Hemiplegikern, die auf einer Seite vollständig
gelähmt sind, muß der Bedienhebel auf der gesunden Seite
angeordnet werden, so dass Antrieb und Lenkungseinleitung
sukzessiv erfolgen müssen.
Bei der dargestellten Ausführungsform mit zwei konzentrisch
angeordneten Greifringen 111, 112 kann der innere Greifring
112 dazu dienen, im Stand ein Drehen des Rollstuhls auf der
Stelle zu bewirken. Dieses Drehen auf der Stelle wird dadurch
bewirkt, dass das erste Antriebsrad 101 durch Drehen an dem
inneren Greifring 112 in eine erste Richtung und das zweite
Antriebsrad 102 als Reaktion auf entsprechende Signale um den
gleichen Weg in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird.
Der gleiche Effekt des Drehens auf der Stelle kann bei
Bereitstellung lediglich eines Greifrings im Zusammenspiel
mit einem Bedienhebel bewirkt werden.
Bei der dargestellten Anordnung von zwei konzentrischen
Greifringen kann der innere Greifring 112 auch zum Einleiten
einer Kurvenfahrt benutzt werden. Hierzu wird zunächst der
äußere Greifring 111 betätigt, um eine Geradeausfahrt
einzuleiten. Beim Rollen des Fahrstuhls kann dann durch
Drehen des inneren Greifrings 112 in Drehrichtung bzw. durch
Abbremsen an dem inneren Greifring 112 eine Kurvenfahrt in
die eine oder andere Richtung bewirkt werden. Der Ablauf
einer Fahrt besteht dann aus Schüben am äußeren Greifring 111
und bei notwendigen Fahrtrichtungskorrekturen aus Eingriffen
am inneren Greifring 112.
Die beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen
es, einen herkömmlichen mechanischen Rollstuhl ohne weitere
Umbauten mit einem ersten "aktiven" Rad 101 und einem zweiten
"passiven" Rad 102 nachzurüsten, wobei dass aktive Rad auf
der gesunden Seite und das passive Rad auf der kranken Seite
angeordnet wird. Der Hemiplegiker erhält hierdurch einen
leicht bedienbaren Rollstuhl mit elektromotorischer
Unterstützung, der leicht, je nach Ausführungsform auch ohne
Fußunterstützung lenkbar ist und der selbst bei schnellen
Fahrten gut kontrolliert werden kann.
Die Signal- bzw. Datenübertragung zwischen den Antriebsrädern
sowie gegebenenfalls mit einem (nicht dargestellten)
Bedienteil kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Bei
einer drahtlosen Verbindung ist eine sichere Datenverbindung
der unterschiedliche Systeme im Sendebereich, d. h. eine
eindeutige Zuordnung von enorme Wichtigkeit. Die
Datenübertragung muss eine hohe Störfestigkeit aufweisen,
auch wenn beispielsweise Funkkanäle durch andere Geräte
dauerhaft belegt sind. Vorteilhaft sind hierbei mehrere
selbstständig wechselnde Funkfrequenzen. Neben einer hohen
Datensicherheit und guten Fehlerkorrektur sollte ein geringer
Stromverbrauch im Standby-Modus verwirklicht werden. Die
Datengeschwindigkeit sollte vorzugsweise mindestens 9.600
Baud betragen. Beim Aufwecken aus einem Standby-Modus und
einer anschließenden Synchronisation der einzelnen
Komponenten sollte möglichst innerhalb von zwei Sekunden
Betriebsbereitschaft erreicht werden. Die maximale
Datenverzögerung sollte vorzugsweise nicht mehr als 40 ms
betragen.
Bei einer optischen Übertragung der Daten bzw. Signale ist zu
beachten, dass zwischen den einzelnen Komponenten
Sichtkontakt gewährleistet sein muss. Hierzu können an den
Rädern für die Kommunikation zwischen den Rädern
beispielsweise drei Sender und drei Empfänger jeweils am
Raddurchmesser angebracht sein.
Eine kapazitive Daten- bzw. Signalübertragung zwischen den
Rädern kann dadurch verwirklicht werden, dass über den Rahmen
des Fahrzeuggestells eine Trägerfrequenz übertragen wird.
Eine induktive Daten- bzw. Signalübertragung kann durch
rotierende Spulen an den Rädern und feststehende Spulen am
Fahrzeuggestell verwirklicht werden.
Bei einer Daten- bzw. Signalübertragung über Funk kommen
insbesondere die bei im Handel üblichen Produkten verwendeten
Frequenzbereiche 477 MHz und 868 MHz in Betracht. Auch der
bei Funktelefonen genutzte Dect-Standard, bei dem auf 10
unterschiedlichen und ständig wechselnden Kanälen eine
sichere Verbindung ermöglicht und Reichweiten von bis zu
300 m bei Datenübertragungsraten von 1,15 MB kein Problem
sind, kann in Betracht gezogen werden. Ebenfalls in Betracht
zu ziehen ist der Bluetooth-Standard mit einer Reichweite von
zwischen 10 und 100 m, 64 kB Datenübertragung, 79 Kanälen,
2,4 GHz Frequenz und einer Leistungsaufnahme von 0,3 mA im
Standby-Modus und maximal 30 mA bei Sendebetrieb.
Im folgenden wird unter Bezug auf Fig. 2 eine Ausführungsform
einer elektromotorischen Antriebseinheit für das "aktive"
erste Antriebsrad 101 und deren Verknüpfung mit einer
Antriebsrad-Empfangseinrichtung und Antriebsrad-
Sendeeinrichtung erläutert. Das Blockschaubild gemäß Fig. 2
zeigt eine Steuereinrichtung 401, ein Akkumulatoranordnung
402, eine Sendeeinheit 403 und einen Elektromotor 404. Der
Elektromotor 404 ist als Synchrommotor ausgeführt und weist
einen Positionsensor 405 auf, der eine exakte Wegmessung
ermöglicht. Die Akkumulatoranordnung 402 weist einen
Akkumulator 406 mit eine Ladekapazität von 2 Ah und einer
Spannung von 24 V sowie eine Kapazitätsmesseinrichtung 407
auf. Die Sendeeinheit 403 beinhaltet als kombiniertes Bauteil
eine Antriebsrad-Empfangseinrichtung und eine Antriebsrad-
Sendeeinrichtung und weist eine Sende- und
Empfangseinrichtung 408, einen Rechner 409 und ein Netzteil
410 auf. Die Steuereinrichtung 401 weist eine Endstufe 411,
einen Rechner 412, ein Netzteil 413, einen Stromsensor 414,
ein Motorrelais 415 und eine Relaissteuerung 416 auf. Der
Rechner 412 der Steuereinheit 401 ist über eine RS-232-
Schnittstelle mit dem Rechner 409 der Sendereinheit 403
verbunden. Ein oder mehrere Handlaufsensoren 417 sind dazu
ausgelegt, eine manuell auf einen der Greifringe 111, 112
aufgebrachte Kraft zu messen und entsprechende Signale zum
Rechner 412 der Steuereinrichtung 401 zu übertragen. Die
Auswahl der Fahrstufe erfolgt über einen Fahrstufentaster 418
und der Ein- und Ausschaltvorgang über eine Ein-
/Ausschalttaste 419.
Der Akkumulator 406 ist ein NiCd-Akkumulator mit einer
Kapazität von 1.900 mAh. Die Entladezeit im Standby-Modus
beträgt etwa 30 Tage. Bei Verwendung eines NiMh-Akkumulators
wird die Ladekapazität durch Selbstentladung des Akkumulators
um ca. 1 bis 5% pro Tag reduziert.
Die elektromotorische Antriebseinheit des zweiten
Antriebsrades 102, d. h. des passiven Antriebsrades,
entspricht im Wesentlichen der in Fig. 2 dargestellten
elektromotorischen Antriebseinheit mit der Ausnahme, dass
weder ein Handlaufssensor noch Tasten für Fahrstufe und Ein-
/Ausschalter vorgesehen sein müssen.
Im folgenden wird unter Bezug auf Fig. 3 der Netzaufbau für
die Verknüpfung der Netzkomponenten bei einer drahtlosen
Signalübertragung erläutert. Netzkomponenten sind hierbei die
beiden Antriebsräder 101, 102 bzw. deren Steuereinrichtungen.
Jede Netzkomponente verfügt über eine eigene Nummer
(Seriennummer). Zusätzlich enthält jeder der Netzkomponente
Informationen darüber, welche weiteren Netzkomponenten im
System vorhanden sind. Dieser Abgleich der Seriennummern kann
bei der Herstellung im Werk oder gezielt durch einen
Lernvorgang bei der Auslieferung des Fahrzeugs an den Kunden
oder später erfolgen.
Master im Netz ist jeweils die Komponente, die das
Einschalten vornimmt. Bei der im Fig. 3 dargestellten
Ausführungsform ist somit das erste Antriebsrad 101 Master,
da an diesem der Ein-/Ausschalter vorgesehen ist. Bei einer
(nicht dargestellten) Ausführungsform, die zusätzlich über
ein zentrales Bedienteil verfügt, ist dieses zentrale
Bedienteil weitere Netzkomponente. Sollte dieses zentrale
Bedienteil einen Ein-/Ausschalter aufweisen, wäre diejenige
Netzkomponente Master im Netz, über die das Ein-/Ausschalten
vorgenommen wird.
Nach dem Einschalten des Masters versucht dieser, alle Slaves
aufzuwecken. Es wird getestet, ob alle Netzkomponenten
anwesend sind und sich aktivieren lassen. Erst nach
erfolgreicher Aktivierung aller Netzkomponenten werden die
Motoren gemeinsam frei gegeben. Der Master bestimmt das
Timing, sendet in festen Zeitintervallen, beispielsweise alle
10 ms, seine Daten und empfängt im Gegenzug die Daten der
Slaves.
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform eines Rollstuhls
weist ein erstes Antriebsrad 101 auf, das als aktives
Antriebsrad über einen Fahrstufenschalter 103 und einen Ein-
/Ausschalter 104 verfügt, sowie ein zweites Antriebsrad 102,
welches als passives Antriebsrad ausgeführt ist. Das aktive
Antriebsrad 101 stellt in dem Netzwerk den Master dar. Es ist
auf der gesunden Seite eines Hemiplegikers angeordnet.
Die Kommunikation von einer Datenübertragungseinrichtung 122
des passiven Rades 102 auf eine Datenübertragungseinrichtung
121 des aktiven Rades 101 beinhaltet Informationen bezüglich
verschiedener Betriebsparameter, insbesondere bezüglich des
Status des Elektromotors sowie der Akkumulatoranordnung und
zusätzlich Informationen bezüglich der Ist-Position und
Geschwindigkeit des Rades 102 sowie eine gegenseitige
Funktionskontrolle. Die Datenübertragung von der
Datenübertragungseinrichtung 121 des aktiven Antriebsrades
101 auf die Datenübertragungseinrichtung 122 des passiven
Antriebsrades 102 umfasst insbesondere Signale zum Ein- und
Ausschalten, Steuersignale zur Antriebssteuerung des
Elektromotors des passiven Antriebsrades 102, Informationen
bezüglich Soll-Position und Geschwindigkeit und
Fahrstufenwechsel sowie eine gegenseitige Funktionskontrolle.
Die Soll-Position und Geschwindigkeit für das passive Rad 102
wird, wie vorstehend erläutert, auf der Basis des von dem
aktiven Antriebsrad 101 zurückgelegten Weges sowie weiterer
Parameter, insbesondere möglichen Signalen einer
Lenkeinrichung, berechnet.
Das gemeinsame Ein- und Ausschalten sowie das gemeinsame
Wechseln der Fahrstufe erfolgt von der aktiven Seite des
Benutzers aus, d. h. von dem aktiven Antriebsrad 101.
Zur Bereitstellung der erforderlichen Datensicherheit werden
die Daten in fest definierten Paketgrößen mit eindeutiger und
einmaliger Adressierung sowie Checksummen übermittelt. Alle
Daten beziehen sich auf eine bestimmte Betriebszeit,
beispielsweise auf eine Betriebszeit von 10 ms. Nach Ablauf
dieser Zeit werden neue Daten übertragen. Ein eventueller
Fehler kann somit in diesem Fall nur Auswirkungen auf eine
Betriebszeit von 10 ms haben. Einstellungen am Motor werden
in jedem Motor spannungsunabhängig zwischengespeichert.
Alle übertragenen Daten werden daraufhin überprüft, ob sie
eine physikalisch sinnvolle Größe repräsentieren.
Offensichtlich fehlerhafte Daten werden ignoriert. Werden bei
einmaligen Übertragungen bzw. Befehlen, insbesondere beim
Einschalten, offensichtlich unzulässige Daten übermittelt,
wird eine Wiederholung der Übertragung veranlasst.
In bestimmten Intervallen, die beispielsweise 1/10 s oder
1/100 s betragen können, werden für jeden Antriebsmotor die
folgenden Daten übermittelt:
Motornummer, Betriebszustand (bereit, aktiv, Stopp, Fehler), Betriebsspannung, Temperatur, Strom, Kapazität des Akkumulators, Geschwindigkeit, Position, Warnungen, Fehler, Sensorauslenkungen, Ein-/Ausschalterstellung (betätigt, nicht betätigt), Fahrstufenschalter (betätigt, nicht betätigt) Empfangsqualität.
Motornummer, Betriebszustand (bereit, aktiv, Stopp, Fehler), Betriebsspannung, Temperatur, Strom, Kapazität des Akkumulators, Geschwindigkeit, Position, Warnungen, Fehler, Sensorauslenkungen, Ein-/Ausschalterstellung (betätigt, nicht betätigt), Fahrstufenschalter (betätigt, nicht betätigt) Empfangsqualität.
Beim Einschaltvorgang werden von jedem Motor die folgenden
Daten übermittelt:
Motornummer, Hardware-Version, Software-Version, Antriebsart, Antriebsregelung, Radgröße, Leistung (Fahrstufen 1 bis 3), Nachlauf, d. h. Antriebsverhalten nach Beendigung der Einleitung einer manuellen Kraft (1 bis 3), Selbstabschaltung, Töne, Betriebszeit, Einschaltzähler, Herstelldatum, letzte Änderung, Zustand des Akkumulators, Slave-Nummern.
Motornummer, Hardware-Version, Software-Version, Antriebsart, Antriebsregelung, Radgröße, Leistung (Fahrstufen 1 bis 3), Nachlauf, d. h. Antriebsverhalten nach Beendigung der Einleitung einer manuellen Kraft (1 bis 3), Selbstabschaltung, Töne, Betriebszeit, Einschaltzähler, Herstelldatum, letzte Änderung, Zustand des Akkumulators, Slave-Nummern.
Der Kommunikationsablauf wird im folgenden anhand dreier
spezieller Ablauffolgen in Verbindung mit den Fig. 4 bis 6
erläutert.
Fig. 4 zeigt in einem Blockschaubild die Startroutine
zwischen dem Master und einem oder mehreren Slaves. Diese
Startphase wird beim Einschaltvorgang durchlaufen und dient
der Aktivierung und der Synchronisation der sich im Standby-
Modus befindlichen "schlafenden" Slaves durch den Master. Wie
bereits erläutert, ist der Master jeweils diejenige
Netzkomponente, durch die der Einschaltvorgang bewirkt wird,
d. h. diejenige Netzkomponente, deren Ein-/Ausschaltknopf zum
Einschalten der Vorrichtung betätigt wird.
In der Startroutine werden durch den Master alle Slaves
geweckt und eingeschaltet. Dabei wird die Anwesenheit aller
Komponenten überprüft und anschließend die Datenkommunikation
in synchronisierter Weise gestartet. Wird ein Fehler erkannt,
erfolgt keine Aktivierung des gesamten Systems.
Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, wird hierbei zunächst mit dem
Einschaltvorgang der Prozessor des Masters gestartet und die
Slave-Nummern werden aus einem EE-PROM ausgelesen.
Anschließend werden die Slaves mit Seriennummern angerufen,
wobei alle 0,1 s ein Anruf erfolgt. Die Slaves befinden sich
jeweils 2 s in einem Sleep-Modus (Schlafmodus). Anschließend
wird der Empfänger des Slaves aktiviert und wartet 0,2 s auf
den Empfang eines Befehls. Wird kein Befehl empfangen oder
lediglich ein Befehl empfangen, der nicht von einem bekannten
Master kommt, kehrt der Slave für weitere 2 s in den Sleep-
Modus zurück. Wird ein Befehl von einem bekannten Master
empfangen, wird der Sender gestartet, ein Bereitschaftssignal
an den Master gesendet, gegebenenfalls die Motorplatine
aktiviert, sofern es sich bei dem Slave um die
Datenübertragungseinrichtung eines Antriebsrades handelt, und
die Kommunikation gestartet.
Wenn der Master nach Ablauf von 10 s kein Bereitschaftssignal
aller Slaves empfängt, wird ein Fehler gemeldet und
gegebenenfalls aktivierte Slaves werden abgeschaltet. Hat der
Master vor dem Ablauf von 10 s von allen angerufenen Slaves
Bereitschaftssignale erhalten, wird die Kommunikation
aufgenommen.
Während des Betriebs werden die Slaves in einem festen
zeitlichen Rhythmus durch den Master angesprochen. Die
Zeitintervalle dieses Rhythmus können beispielsweise 10 ms
oder 100 ms betragen.
Innerhalb des jeweiligen Zeitintervalls müssen die Slaves
antworten. Beim Senden und Empfangen wird jedem Datenpaket
die komplette Adresse einschließlich der Seriennummer zur
Kontrolle beigefügt. Zudem wird nach jeder Datenübertragung
auf eine neue Frequenz gewechselt. Master und Slave benutzen
hierbei einen beim Starten vereinbarten Kanalwechselrhythmus,
der abhängig von der Seriennummer ist.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, sendet der Master alle 0,1 s
einen Interrupt. In diesem zeitlichen Abstand werden alle
Werte an die Slaves gesendet. Beim Datenempfang werden in den
Slaves die Daten vom Master eingelesen und es findet eine
Abfrage statt, ob der Master bekannt ist. Bei unbekanntem
Master wird das Interrupt beendet. Bei bekanntem Master
werden die empfangenen Daten überprüft. Wenn dreimal
hintereinander fehlerhafte Daten festgestellt werden, erfolgt
eine Fehlerausgabe und die Vorrichtung wird abgeschaltet.
Hiermit ist bei einem Interrupt von 0,1 s sicher gestellt,
dass 0,3 s nach Auftreten eines Fehlers ein Abschalten
erfolgt. Durch eine beispielweise um eine oder mehrere
Zehnerpotenzen erhöhte Abfragefrequenz kann die Reaktionszeit
entsprechend verkürzt werden.
Bei fehlerfreien Daten wird der Sender des Slaves gestartet,
Daten der Slaves werden an den Master gesendet, entsprechende
Werte werden an ein Hauptprogramm übergeben, der Sende- und
Empfangskanal werden gewechselt und das Interrupt wird
beendet.
Nach dem Empfang der Daten des Slaves durch den Master werden
die übertragenen Daten überprüft. Bei dreimaligen
fehlerhaften Daten wird die Vorrichtung ausgeschaltet und es
erfolgt eine Fehlermeldung. Bei fehlerfreien Daten werden die
Werte an das Hauptprogramm übergeben, der Sende- und
Empfangskanal werden gewechselt und das Interrupt wird
beendet.
Im folgenden wird anhand von Fig. 6 der Kommunikationsablauf
in der Lernphase anhand eines Systems erläutert, das aus
einem Bedienteil mit einer zentralen
Datenübertragungseinrichtung und zwei Antriebsmotoren
besteht. Jede Komponente dieses Systems bzw. Netzwerks hat
eine eigene eindeutige Kennnummer. Diese Kennnummer besteht
aus der Herstellernummer, einer die Geräteart anzeigenden
Nummer (Bedienteil oder Motor) und einer Seriennummer und ist
weltweit für jedes Gerät einmalig. Zusätzlich zu der eigenen
Kennnummer muss jede Komponente des Systems die Kennnummer
der anderen Netzkomponenten kennen, damit diese angesprochen
werden können. Diese Nummern können im Werk programmiert
werden. Es besteht jedoch zudem die Möglichkeit, beim
Austausch einzelner Komponenten eine Lernphase einzuleiten,
damit eine neue Komponente in dem System erkannt und
integriert werden kann.
Hierzu wird z. B. durch gleichzeitiges Drucken des
Fahrstufenschalters und des Ein-/Ausschalters der
Betriebszustand der Lernphase aktiviert, welcher dem
Kennenlernen der einzelnen Komponenten dient. Durch
entsprechende dauerhafte Pieptöne oder durch Hinweise auf
einer Flüssigkristall(LCD)-Anzeige wird dem Benutzer
signalisiert, dass die Lernphase aktiviert ist. Die Lernphase
bleibt für maximal 30 s aktiv. Anschließend schalten sich die
Komponenten wieder aus.
Während der Lernphase sendet jedes Gerät seine eigene
Kennnummer aus und empfängt von den anderen Geräten die
entsprechenden Kennnummern. Wenn jede Komponente lediglich
zwei Kennnummern empfängt und sowohl die Herstellernummer als
auch die die Geräteart anzeigende Nummer korrekt sind, werden
diese Nummern in der entsprechenden Komponente gespeichert.
Wenn während der Lernphase eines Systems im Funkbereich
gleichzeitig die Lernphase eines weiteren Systems aktiv ist,
erkennt jede Komponente mehr als zwei weitere Komponenten.
Dies wird als Fehler erkannt. Die Lernphase wird daraufhin
beendet und es erfolgt eine Fehlerausgabe. In solchen Fällen
muss die Lernphase erneut aktiviert werden.
Zum erfolgreichen Abschluss einer Lernphase ist es somit
erforderlich, dass nicht gleichzeitig im Funkbereich die
Lernphase eines anderen entsprechenden Systems stattfindet.
Dies stellt in der Praxis keinerlei Einschränkung dar.
Während des normalen Betriebs, wie er zuvor erläutert wurde,
stellt der gleichzeitige Betrieb eines entsprechenden
weiteren Systems keinerlei Behinderung dar, da, wie bereits
erläutert, jedes Datenpaket mit einer kompletten Adresse
versehen ist, so dass lediglich diejenigen Daten von der
Komponente eines Systems verwertet werden, die von
Komponenten des gleichen Systems stammen. Ein gleichzeitiger
Betrieb zweier oder mehrerer Rollstühle im Funkbereich ist
somit problemlos möglich.
Ein erfolgreicher Abschluss der Lernphase kann durch
Signaltöne oder eine entsprechende optische Anzeige
signalisiert werden. Bei einer misslungenen Lernphase werden
die bislang abgespeicherten Werte beibehalten. Dies stellt
sicher, dass bei einer unbeabsichtigten Aktivierung der
Lernphase für lediglich eine Komponente eines Systems ein
Weiterbetrieb des gesamten Systems nach Beendigung der
Lernphase möglich ist.
Zur Einleitung der Lernphase wird bei all denjenigen
Komponenten, die in ein System integriert werden sollen,
gleichzeitig der Ein-/Ausschaltknopf und der
Fahrstufenschalter gedrückt. Hierdurch wird für die jeweilige
Komponente die Lernphase aktiviert. Wenn, wie bei der
beschriebenen Ausführungsform, die Lernphase für 30 s aktiv
bleibt, bedeutet dies, dass innerhalb dieser 30 s die
entsprechenden Geräte durch jeweiliges gleichzeitiges Drücken
des Ein-/Ausschalters und Fahrstufenschalters aktiviert
werden müssen. Durch diese Art der Aktivierung wird sicher
gestellt, dass nur diejenigen Komponenten zum Ablauf der
Lernphase aktiviert werden, die zu einem gemeinsamen System
gehören. Insbesondere wird verhindert, dass im Funkbereich
befindliche Komponenten anderer Systeme unbeabsichtigt zum
Ablauf der Lernphase aktiviert werden. Dies könnte
insbesondere bei einer Aktivierung der Lernphase in den
Herstellungsräumen der Fall sein, in denen sich regelmäßig
mehrere Komponenten befinden.
Nach Aktivierung der Lernphase wird bei jeder Komponente der
Sender aktiviert und die eigene Adresse wird im Abstand von
0,5 s abgesandt. Wird bei einem System, das lediglich zwei
Komponenten aufweist, d. h. einem Rollstuhl mit zwei
Antriebsrädern und ohne Bedienteil, eine gültige Adresse
erkannt oder bei einem System, das drei Komponenten aufweist,
d. h. einem Rollstuhl mit zwei Antriebsrädern und einem
zentralen Bedienteil, zwei gültige Adressen empfangen, werden
die Adressen abgespeichert, Master und Slaves synchronisiert
und das Hauptprogramm wird gestartet. Andernfalls erfolgt
eine Fehlerausgabe und das System wird abgeschaltet.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen weisen verschiedene
Sicherheitseinrichtungen zum Schutz beim Auftreten von
Fehlern auf. Sollte beispielsweise der Master oder einer der
Slaves einen sicherheitskritischen Fehler erkennen, wird
dieser von der betreffenden Systemkomponente an alle anderen
Systemkomponenten bzw. Funkteilnehmer gesendet. Dies führt
unverzüglich zum Abschalten aller Motoren. Der Master
wiederholt die Fehlersendung danach im üblichen
Übertragungsrhythmus für eine bestimmte Zeitdauer,
beispielsweise 5 s, damit auch bei zeitweise gestörter
Funkverbindung ein umgehendes Abschalten sicher gestellt
wird. Entsprechend kann verfahren werden, wenn ein
Kontrollsignal einer Systemkomponente einmal oder mehrfach
oder über einen bestimmten Zeitraum ausbleibt.
Wie bereits erläutert, wird während der Kommunikation eine
Fehlererkennung durchgeführt. Hierbei wird insbesondere die
Größe des Datenpakets überwacht und eine Checksumme auf ihre
Richtigkeit überprüft. Sollte innerhalb einer bestimmten
Zeitspanne, beispielsweise innerhalb von 0,3 s, kein
fehlerfreies Datenpaket übertragen werden, wird eine
Störmeldung an alle Netzkomponenten gesendet und eine
Abschaltung bewirkt.
Bei einer unterbrochenen Funkverbindung wird entsprechend
verfahren. Sollte sich demnach einer der Slaves nach
dreimaligem Anfordern von Daten nicht beim Master melden,
wird eine Störmeldung an alle Komponenten gesendet und ein
Abschalten eingeleitet. Sollte einer der Slaves innerhalb von
0,3 s keinen Befehl vom Master erhalten, wird ebenfalls eine
Störmeldung ausgegeben und eine Abschaltung eingeleitet.
Hierdurch wird sicher gestellt, dass bei fehlender
Funkverbindung sowohl der Master als auch die Slaves
deaktiviert werden. Die Deaktivierung sollte in jedem
Fehlerfall möglichst zeitgleich und innerhalb einer kurzen
Zeitspanne, vorzugsweise innerhalb von 0,1 s erfolgen.
Claims (25)
1. Fahrzeug, insbesondere Rollstuhl,
mit einem Fahrzeuggestell,
mit einer elektronischen Steuereinrichtung und
mit mindestens zwei Antriebsrädern,
wobei zumindest das zweite Antriebsrad über eine elektromotorische Antriebseinheit antreibbar ist und zumindest das erste Antriebsrad eine Vorrichtung zum manuellen Einleiten einer Antriebskraft aufweist und
wobei die elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den durch Drehen des ersten Antriebsrades zurückgelegten Weg dieses ersten Antriebsrades zu erfassen und die elektromotorische Antriebseinheit des zweiten Antriebsrades in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg des ersten Antriebsrades zur Drehung des zweiten Antriebsrades anzusteuern.
mit einem Fahrzeuggestell,
mit einer elektronischen Steuereinrichtung und
mit mindestens zwei Antriebsrädern,
wobei zumindest das zweite Antriebsrad über eine elektromotorische Antriebseinheit antreibbar ist und zumindest das erste Antriebsrad eine Vorrichtung zum manuellen Einleiten einer Antriebskraft aufweist und
wobei die elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den durch Drehen des ersten Antriebsrades zurückgelegten Weg dieses ersten Antriebsrades zu erfassen und die elektromotorische Antriebseinheit des zweiten Antriebsrades in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Weg des ersten Antriebsrades zur Drehung des zweiten Antriebsrades anzusteuern.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist,
die elektromotorische Antriebseinheit des zweiten
Antriebsrades so anzusteuern, dass das zweite
Antriebsrad zur Geradeausfahrt des Fahrzeugs den
gleichen Weg zurücklegt wie das erste Antriebsrad.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist,
die elektromotorische Antriebseinheit des zweiten
Antriebsrades so anzusteuern, dass das zweite
Antriebsrad für eine definierte Kurvenfahrt des
Fahrzeugs einen Weg zurücklegt, der in einem
vorbestimmten Verhältnis zu dem Weg liegt, den das erste
Antriebsrad zurücklegt.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Lenkeinrichtung vorgesehen ist und dass die
elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die
elektromotorische Antriebseinheit des zweiten
Antriebsrades so anzusteuern, dass das zweite
Antriebsrad zur Geradeausfahrt des Fahrzeugs den
gleichen Weg zurücklegt wie das erste Antriebsrad, wenn
die Lenkeinrichtung nicht betätigt wird, und die
elektromotorische Antriebseinheit des zweiten
Antriebsrades in Abhängigkeit von der Betätigung der
Lenkeinrichtung so anzusteuern, dass das zweite
Antriebsrad einen vor dem durch das erste Antriebsrad
zurücklegten Weg verschiedenen Weg zurücklegt.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist,
die elektromotorische Antriebseinheit des zweiten
Antriebsrades so anzusteuern, dass das zweite
Antriebsrad den dem Betrag nach gleichen Weg zurücklegt
wie das erste Antriebsrad, jedoch in Gegenrichtung, so
dass das Fahrzeug auf der Stelle dreht.
6. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Antriebsrad eine
elektromotorische Antriebseinheit, die dazu ausgelegt
ist, ein Drehmoment zur elektromotorischen Unterstützung
der manuell eingeleiteten Antriebskraft abzugeben, und
eine Sensoreinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine in das Antriebsrad manuell eingeleitete Antriebskraft zu erfassen, aufweist,
wobei die elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die elektromotorische Antriebseinheit des ersten Antriebsrades als Reaktion auf eine in das erste Antriebsrad manuell eingeleitete Antriebskraft zur Abgabe eines Drehmoments zur elektromotorischen Unterstützung der manuell eingeleiteten Antriebskraft anzusteuern.
eine Sensoreinrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine in das Antriebsrad manuell eingeleitete Antriebskraft zu erfassen, aufweist,
wobei die elektronische Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die elektromotorische Antriebseinheit des ersten Antriebsrades als Reaktion auf eine in das erste Antriebsrad manuell eingeleitete Antriebskraft zur Abgabe eines Drehmoments zur elektromotorischen Unterstützung der manuell eingeleiteten Antriebskraft anzusteuern.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Antriebsrad eine Antriebsrad-Sendeeinrichtung zum
berührungslosen Übertragen von Signalen und eine
Antriebsrad-Empfangseinrichtung zum berührungslosen
Empfang von externen Signalen aufweist.
8. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Fahrzeuggestell eine Fahrzeuggestell-
Sendeeinrichtung zum berührungslosen Übertragen von
Signalen zu der Antriebsrad-Empfangseinrichtung und eine
Fahrzeuggestell-Empfangseinrichtung zum berührungslosen
Empfang von Signalen vorgesehen ist.
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Fahrzeuggestell-Sendeeinrichtung zur Übertragung
eines Ein-/Ausschaltsignals zu den Antriebsrad-
Empfangseinrichtung beider Antriebsräder und/oder eines
Fahrstufenauswahlsignals zu der Antriebsrad-
Empfangseinrichtung des ersten Antriebsrades ausgelegt
ist.
10. Fahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fahrzeuggestell-Sendeeinrichtung in einem
Bedienteil angeordnet oder mit einem Bedienteil zwecks
Signalaustausch verbunden ist.
11. Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
das Bedienteil als abnehmbares Bauteil so ausgeführt
ist, dass ein Betrieb des Fahrzeugs ohne Bedienteil
nicht möglich ist.
12. Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, dass das Bedienteil als abnehmbares
Bauteil so ausgeführt ist, dass ein ferngesteuerter
Betrieb des Fahrzeugs mittels des Bedienteils möglich
ist.
13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu
ausgelegt ist, zu erfassen, dass die elektromotorische
Antriebseinheit eines Rades außer Betrieb ist, und das
andere Antriebsrad als Reaktion hierauf abzuschalten.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei für jedes Antriebsrad
eine separate Akkumulatoranordnung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu
ausgelegt ist, beide Antriebsräder abzuschalten, wenn
von der Antriebsrad-Sendeeinrichtung eines Rades ein
Signal übertragen wird, welches die Information erhält,
dass der Ladezustand der Akkumulatoranordnung für dieses
Rad einen vorbestimmten unteren Grenzwert erreicht hat.
15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei für
jedes Antriebsrad eine separate Steuereinrichtung
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtungen so ausgelegt sind, dass beide
Antriebsräder mittels eines an einem Antriebsrad
angeordneten Schalters gleichzeitig ein- und
auszuschaltbar sind.
16. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggestell-
Empfangseinrichtung mit einer Anzeigevorrichtung
verbunden und die Anzeigevorrichtung so ausgelegt ist,
dass eine Anzeige hinsichtlich der Betriebsbereitschaft
des Fahrzeugs oder einzelner Komponenten hiervon, der
Kapazität des Akkumulators oder der Akkumulatoren, einer
eingelegten Fahrstufe, möglicher Störungen, Fehlern
sowie sonstiger Betriebsdaten, insbesondere Zeit,
Geschwindigkeit, Strecke und Tageskilometerzähler
bereitgestellt wird.
17. Fahrzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass
die die Anzeigevorrichtung so ausgelegt ist, dass die
Anzeige durch optische Signale und/oder akustische
Signale und/oder durch Vibration übertragene Signale
und/oder durch Erwärmung übertragene Signale
bereitstellt.
18. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass für den berührungslosen
Empfang von externen Signalen eine Mehrzahl von
unterschiedlichen Frequenzen vorgesehen ist, die
einander in einer vorbestimmten Folge abwechseln.
19. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der
externen Signale ein Datenpaket fest definierter Größe
mit eindeutiger und einmaliger Adressierung vorgesehen
ist, in dem die externen Signale enthalten sind.
20. Fahrzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
jedem Datenpaket eine Checksumme zugeordnet ist.
21. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu
ausgelegt ist, ein externes Signal als fehlerhaftes
Signal zu erkennen, wenn es eine nicht sinnvolle
physikalische Größe repräsentiert.
22. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, dass Einstellungen der
elektromotorischen Antriebseinheit spannungsunabhängig
speicherbar sind.
23. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Antriebsräder
und/oder ein zentrales Bedienteil als Master-
Netzwerkkomponente und die anderen Netzwerkkomponenten
als Slaves dienen können, wobei diejenige
Netzwerkkomponente Master ist, die als erste
eingeschaltet wird.
24. Fahrzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass
bei jedem Einschaltvorgang eine Startroutine abläuft,
mittels derer die Slaves durch den Master aus einem
Sleep-Modus aktivierbar sind und eine Synchronisation
der Netzwerkkomponenten durchführbar ist.
25. Fahrzeug nach Anspruch 23 oder 24, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Lernphase aktivierbar ist, die
dem Kennenlernen der einzelnen Netzwerkkomponenten
untereinander dient.
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