DE102016203972A1

DE102016203972A1 - Rollator mit Stützfunktion

Info

Publication number: DE102016203972A1
Application number: DE102016203972.5A
Authority: DE
Inventors: Steffen Walther
Original assignee: KUKA Roboter GmbH
Current assignee: KUKA Deutschland GmbH
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-14
Also published as: WO2017153382A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems, wie insbesondere eines Rollators, mit motorisiertem Antrieb. Das Verfahren umfasst dabei ein Detektieren einer auf das Assistenzsystem wirkenden Kraft und/oder einer Kippbewegung des Assistenzsystems. Ferner erfolgt ein Feststellen, ob ein Rutschgrenzwert für ein Rutschen des Assistenzsystems überschritten ist. Ferner erfolgt ein Feststellen, ob ein Kippgrenzwert für ein Kippen des Assistenzsystems überschritten ist. In Reaktion auf das Feststellen, dass der Rutschgrenzwert oder der Kippgrenzwert überschritten ist, erfolgt ein Ansteuern des Antriebs.

Description

1. Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems, wie insbesondere eines Rollators, als auch ein Mobilitäts-Assistenzsystem mit motorisiertem Antrieb.
2. Technischer Hintergrund
Ein Mobilitäts-Assistenzsystem ist ein System, welches beispielsweise die Mobilität eines bewegungseingeschränkten Menschen erhöhen kann. Ein solches System kann beispielsweise ein Rollator sein, welcher das Gehen einer Person unterstützen kann. Ferner kann auch ein Rollstuhl als Mobilitäts-Assistenzsystem betrachtet werden, da auch dieser die Mobilität eines Menschen erhöht.
Ein Mobilitäts-Assistenzsystem kann allerdings auch eingesetzt werden, um Objekte zu bewegen. So kann beispielsweise ein Einkaufswagen als Mobilitäts-Assistenzsystem verstanden werden, mit welchem die Mobilität des Bedieners insofern erhöht wird, als dass die Bewegung schwererer Objekte durch das Mobilitäts-Assistenzsystem unterstützt wird.
Solche Assistenzsysteme werden häufig im Inneren eingesetzt, wie beispielsweise in Wohnungen. Allerdings können solche Systeme auch im Freien eingesetzt werden, um den Bewegungsradius der zu unterstützenden Person zu erhöhen.
Ein Mobilitäts-Assistenzsystem, wie beispielsweise ein Rollator, kann dabei als feste oder stabile Stütze für den Bediener dienen. Die Stabilität kann dabei durch eine vertikale Belastung der Griffe erreicht werden. Um insbesondere im Stillstand eine gute stützende Funktion zu bieten, sind viele Rollatoren mit einer Art Feststellbremse ausgestattet. Mit dieser werden die Räder des Rollators festgebremst, sodass sich der Rollator nicht wegbewegt, wenn sich ein Bediener an den Rollator z.B. anlehnt. Wenn nun jedoch hohe Querbelastungen auf den Rollator wirken, beispielsweise in Form einer horizontalen Kraft an den Griffen, kann es zu einem Kippen oder einem Rutschen des Rollators und zu damit verbundenen schweren Stürzen der zu stützenden Person kommen.
Viele Rollatoren haben ein relativ geringes Eigengewicht von 5–10 kg, sodass insbesondere bei einer schlechten Haftreibung der Fall auftreten kann, dass der Rollator auch bei festgestellten Rädern wegrutschen kann. Sobald einmal ein solches Rutschen eingetreten ist, die Bewegung des Rollators somit durch Gleitreibung anstelle von Haftreibung dominiert wird, kann dieser Zustand nur schwer wieder ausgeleitet werden. Auch bei einer Kraft von etwa 20 N, welche horizontal an den Griffen angreift, kann der Rollator über die blockierten Räder kippen. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn sich eine sitzende Person an dem Rollator in den Stand ziehen möchte. Ebenso kann der Rollator leicht kippen oder rutschen, wenn sich eine Person seitlich an ihm abstützt. Ein solches Wegrutschen oder Kippen kann zu Stürzen oder unkontrollierten Bewegungen der zu stützenden Person führen.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mobilitäts-Assistenzsystem bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile zumindest teilweise ausräumt. Dabei ist es insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems bereitzustellen, mit welchem ein sicheres Stützen einer Person ermöglicht wird.
Diese und weitere Aufgaben, die aus der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, werden zumindest teilweise durch ein Verfahren zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems nach Anspruch 1 sowie durch ein Mobilitäts-Assistenzsystem nach Anspruch 17 gelöst.
3. Inhalt der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems. Ein solches Mobilitäts-Assistenzsystem kann insbesondere zur Gehunterstützung älterer oder bewegungseingeschränkter Menschen, als Transportsystem (bspw. Einkaufswagen) oder auch zu Rehabilitations-Maßnahmen nach einer Operation eingesetzt werden. Ein Benutzer kann sich hierfür an dem Assistenzsystem festhalten, und dieses entsprechend steuern, um in eine gewünschte Richtung zu gehen. Insbesondere vorzugsweise handelt es sich bei dem Assistenzsystem um einen Rollator. Das Assistenzsystem kann mehrere Räder aufweisen, welche zumindest teilweise omni-direktional bewegbar sein können.
Das Mobilitäts-Assistenzsystem weist dabei einen motorisierten Antrieb auf. Hierzu kann das Assistenzsystem eine Antriebseinheit aufweisen, welche eingerichtet ist, zumindest ein Rad des Assistenzsystems anzutreiben. Mittels des motorisierten Antriebs kann somit die Bewegung des zu stützenden Menschen weiter unterstützt werden, da insbesondere das Eigengewicht des Assistenzsystems hierdurch kompensiert werden kann, sodass sich das Assistenzsystem leichter durch den Benutzer schieben lässt. Dabei kann der Antrieb auch die Trägheit des Assistenzsystems beim Beschleunigen und/oder Verzögern bei Kurvenfahrten und beispielsweise die Hangabtriebkraft beim Gehen im Gefälle kompensieren. Diese Einsatzmöglichkeiten sind jedoch nur beispielhafter Natur.
Der motorisierte Antrieb kann Software, Elektronik und Mechanik umfassen, und ein Steuersignal in einen entsprechenden Vortrieb des angetriebenen Rades umwandeln. Das Rad wird dabei vorzugsweise elektrisch angetrieben. Hierzu kann vorzugsweise ein Energiespeicher (wie etwa eine Batterie) an dem Assistenzsystem bereitgestellt sein, um den Antrieb mit der benötigten Energie zu versorgen. Zum Steuern des Assistenzsystems kann entsprechende Sensorik an den Griffen des Assistenzsystems bereitgestellt sein, um gewünschte Bewegungen als Benutzereingabe detektieren zu können und diese in entsprechende Steuersignale für den motorisierten Antrieb umzuwandeln.
Das Verfahren umfasst ein Detektieren einer auf das Mobilitäts-Assistenzsystem wirkenden Kraft und/oder einer Kippbewegung des Assistenzsystems. Es kann beispielsweise festgestellt werden, dass eine Kraft auf das Assistenzsystem wirkt, die beispielsweise aus einem Abstützen eines Bedieners an dem Assistenzsystem resultiert. Diese Kraft kann beispielsweise mittels Kraftsensorik detektiert werden. Auch die detektierte Kippbewegung des Assistenzsystems kann aus dieser auf das Assistenzsystem wirkende Kraft resultieren und beispielsweise mittels Neigungssensorik erfasst werden. Prinzipiell können unterschiedliche Mittel oder Verfahren eingesetzt werden, um eine auf das Assistenzsystem wirkende Kraft oder eine Kippbewegung des Assistenzsystems zu detektieren. Die Richtung und Amplitude müssen hierzu nicht bestimmt werden, es kann insbesondere ausreichend sein zu detektieren, dass beispielsweise eine Kraft von mehr als 10 N wirkt.
Das Verfahren umfasst ferner ein Feststellen, ob ein Rutschgrenzwert für ein Rutschen des Assistenzsystems überschritten ist. Hierzu wird die zuvor detektierte Kraft verwendet bzw. berücksichtigt. Dieser Rutschgrenzwert kann dabei ein vordefinierter Rutschgrenzwert sein und bei der Installation, Montage oder Einrichtung des Mobilitäts-Assistenzsystems festgelegt sein. Beispielsweise kann der Rutschgrenzwert einer wirkenden Kraft von 10 N entsprechen. Ein tatsächliches Rutschen muss dabei noch nicht eintreten, der Rutschgrenzwert kann somit beispielsweise einer wirkenden Kraft entsprechen, welche 80% von der tatsächlich benötigten Wirkkraft für ein Rutschen entspricht.
Ferner umfasst das Verfahren ein Feststellen, ob ein Kippgrenzwert für ein Kippen des Assistenzsystems überschritten ist. Hierzu wird die zuvor detektierte Kraft und/oder die zuvor detektierte Kippbewegung verwendet bzw. berücksichtigt. Auch der Kippgrenzwert kann bei der Installation, Montage oder Einrichtung des Assistenzsystems festgelegt worden sein. Erneut muss kein tatsächliches Umkippen des Assistenzsystems bei Erreichen des Kippgrenzwertes erfolgen. Vielmehr kann der Kippgrenzwert mit ausreichendem Sicherheitsabstand zum tatsächlichen Umkippgrenzwert definiert werden.
Der Fachmann versteht, dass ein Rutschen und Kippen typischerweise nicht gleichzeitig auftreten muss. Ein Rutschen kann beispielsweise auftreten, wenn eine Kraft in Fahrtrichtung auf den Rollator wirkt, während die Räder festgestellt sind. Ein Kippen kann insbesondere auftreten, wenn eine quer zur Fahrtrichtung wirkende Kraft an einer erhöhten Position des Assistenzsystems angreift. Ob der Rutsch- oder Kippgrenzwert überschritten wird, kann somit insbesondere unter Berücksichtigung des Aufbaus, der Konstruktion und des Schwerpunktes des Assistenzsystems erfolgen.
Ferner umfasst das Verfahren ein Ansteuern des Antriebs, in Reaktion auf das Feststellen, dass der Rutschgrenzwert oder der Kippgrenzwert überschritten ist, um einem Kippen oder Rutschen des Assistenzsystems entgegenzuwirken. Es wird somit eine Ausweichbewegung eingeleitet, um letztendlich die Kipp- oder Rutschgefahr zu reduzieren. Wenn beispielsweise eine Kraft in eine bestimmte Richtung wirkt, und der Rutschgrenzwert überschritten wird, kann das Assistenzsystem durch Ansteuern des Antriebs in die Richtung der Kraftwirkung fahren, um somit das drohende Rutschen zu verhindern. Diese resultierende Bewegung muss dabei nicht zwangsläufig genau in Richtung der Kraftwirkung sein. Durch das Ansteuern kann auch die Kippbewegung des Rollators gestoppt werden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner, vor dem Ansteuern des Antriebs, ein Festbremsen des Assistenzsystems, und das Ansteuern des Antriebs umfasst vorzugsweise ein Lösen des Festbremsens. Es kann somit beispielsweise zunächst eine Funktion aktiviert werden (beispielsweise durch eine manuelle Benutzereingabe), welche die Feststellbremsen des Assistenzsystems aktiviert, sodass das Assistenzsystem als feste Stütze fungiert. Wenn sich nun ein Nutzer z.B. am Gerät abstützt kann es unter Umständen zu einem Rutschen oder Kippen des Geräts kommen. Um die Ausweichbewegung durchzuführen, um diesem Kippen oder Rutschen des Assistenzsystems entgegenzuwirken, wird die Feststellbremse vorzugsweise zunächst gelockert oder gelöst und anschließend oder gleichzeitig der Antrieb angesteuert.
Vorzugsweise ist der Rutschgrenzwert ein vordefinierter Rutschgrenzwert. Dieser basiert dabei vorzugsweise auf dem Eigengewicht des Assistenzsystems. Ferner kann auch, zumindest näherungsweise, die Stützkraft des Bedieners berücksichtigt werden. Ferner basiert der Rutschgrenzwert vorzugsweise auf einem Reibungskoeffizienten, welcher insbesondere vorzugsweise für Vinyl-, Laminat-, Holz- oder Parkettböden definiert ist. Der Fachmann versteht, dass der Reibungskoeffizient als Maß für die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft zwischen zwei Körpern definiert werden kann. Der Reibungskoeffizient kann dabei insbesondere abhängig von dem Material der Reifen des Assistenzsystems festgelegt werden. Je nach Einsatzort des Assistenzsystems, wie zum Beispiel in Seniorenheimen, kann der Reibungskoeffizient für die entsprechenden Bodenverhältnisse definiert werden. Falls der Einsatzort des Assistenzsystems unterschiedliche Bodenverhältnisse umfasst, versteht es der Fachmann den Rutschgrenzwert hinsichtlich des Bodens mit der schlechtesten Haftcharakteristik zu definieren, um einen möglichst sicheren Einsatz des Assistenzsystems zu garantieren.
Vorzugsweise ist der Kippgrenzwert ein vordefinierter Kippgrenzwert, welcher insbesondere einer maximalen Verkippung des Assistenzsystems relativ zur horizontalen Ebene von 1°–45°, insbesondere vorzugsweise von 2°–30°, weiter vorzugsweise von 3°–20°, und weiter vorzugsweise von 5°–10° entspricht. Der Fachmann versteht, je nach Anwendung des Assistenzsystems, geeignete Kippgrenzwerte zu wählen. Diese können z.B. durch einfache Versuche ermittelt werden. Vorzugsweise weist das Assistenzsystem eine Verkippung von 0° auf, wenn es sich auf einer Ebene ohne Gefälle befindet, und keine seitliche Kraft wirkt.
Der Rutsch- und Kippgrenzwert kann in einer Datenbank hinterlegt sein, welche den Aufbau, die Konstruktion, den Schwerpunkt o.ä. des Assistenzsystems berücksichtigt. Somit können aus der Datenbank entsprechende Werte entnommen werden, um die detektierte Kraft bzw. Kippbewegung zu prüfen.
Vorzugsweise beschreibt der vordefinierte Kippgrenzwert die maximale Verkippung des Assistenzsystems während eines Stillstandes des Assistenzsystems. Somit kann nach Erreichen des Stillstandes des Assistenzsystems die aktuelle Lage des Assistenzsystems als Ausgangswert festgelegen, und die eventuell auftretende folgende Verkippung des Assistenzsystems gegenüber der Ruhelage auswerten. Insbesondere bei eventuellem Fahren auf einem Gefälle kann somit einer ungewollten Ausweichbewegung bedingt durch das Gefälle unterbunden werden.
Vorzugsweise erfolgt das Ansteuern des Antriebs derart, dass das Assistenzsystem eine Bewegung von 1–100 cm, weiter vorzugsweise 2–50 cm und weiter vorzugsweise von 5–20 cm durchführt. Es wird somit nur eine lokale, d.h. geringe, Ausweichbewegung ausgeführt, um die Rutsch- oder Kippgefahr zu reduzieren. Insbesondere vorzugsweise erfolgt im Anschluss an die Bewegung ein Festbremsen des Assistenzsystems. Somit kann sich der Bediener weiterhin an dem Assistenzsystem abstützen, ohne zu stürzen. Wenn nun erneut der Rutsch- oder Kippgrenzwert überschritten wird, kann eine weitere Ausweichbewegung eingeleitet werden. Vorzugsweise kann die Bewegung beendet werden, sobald der Kippgrenzwert und Rutschgrenzwert wieder eingehalten werden.
Vorzugsweise erfolgt das Detektierten der auf das Assistenzsystem wirkenden Kraft mittels Motorstrommessungen. Hierzu können insbesondere die Ströme ausgewertet werden, welche in dem motorisierten Antrieb beispielsweise zum Festbremsen des Assistenzsystems vorliegen. Durch Messung des Motorstroms können die auf die Antriebsräder und somit die auf die Antriebseinheiten wirkenden Kräfte detektiert werden.
Vorzugsweise erfolgt das Detektieren der auf das Assistenzsystem wirkenden Kraft mittels eines Kraftsensors. Dieser Kraftsensor ist dabei vorzugsweise oberhalb des Schwerpunktes des Assistenzsystems angeordnet, und insbesondere einem Griff des Assistenzsystems zugeordnet. Beispielsweise können 2D- oder 3D-Kraftsensoren verwendet werden, um die auf den Rollator bzw. auf das Assistenzsystem wirkende Kraft zu detektieren. Auch Kraft- und/oder Drehmomentsensoren, die mittels Dehnmessstreifen arbeiten, können hierzu eingesetzt werden. Kraftsensoren, die den Griffen zugeordnet sind, können insbesondere auch zur Erkennung der durch den Bediener gewünschten Bewegung des Rollators eingesetzt werden.
Insbesondere vorzugsweise erfolgt das Feststellen, ob der Rutschgrenzwert oder der Kippgrenzwert überschritten ist, unter Verwendung der vertikalen Position des Kraftsensors an dem Assistenzsystem. Somit kann insbesondere der Hebelarm berücksichtigt werden, welcher das ungewollte Kippen des Assistenzsystems unterstützen kann.
Vorzugsweise umfasst das Detektieren der auf das Assistenzsystem wirkenden Kraft ein Ermitteln der Richtung und Magnitude der Kraft. Es kann somit nicht nur die Amplitude der Kraft ermittelt werden, sondern auch die Richtung, in welcher die Kraft wirkt. Vorzugsweise erfolgt daraufhin das Feststellen, ob der Rutschgrenzwert oder der Kippgrenzwert überschritten ist unter Verwendung der ermittelten Richtung und Magnitude der Kraft. Je nach Aufbau des Assistenzsystems kann somit präzise unterschieden werden, ob ein Rutschen oder Kippen droht. Ferner kann das resultierende Ansteuern des Antriebs ebenfalls unter Verwendung der ermittelten Kraftrichtung oder Kraftmagnitude erfolgen, sodass die Kipp- und Rutschgefahr effizient reduziert wird.
Vorzugsweise erfolgt das Detektieren der Kippbewegung des Assistenzsystems mittels eines Lagesensors. Somit kann die Lage bzw. Neigung des Assistenzsystems hinsichtlich der horizontalen Ebene beispielsweise mittels 2D-Neigungssensorik erfasst werden.
Vorzugsweise erfolgt das Detektieren der auf das Assistenzsystem wirkenden Kraft mittels Federwegmessung in der Radaufhängung des Assistenzsystems. Aus dieser kann auch auf die Kontaktkraft zum Boden rückgeschlossen werden. Beispielsweise können Sensoren in den Radaufhängungen ausgewertet und somit möglichst fehlerfrei ein drohendes Kippen erkannt werden.
Vorzugsweise erfolgt das Detektieren der auf das Assistenzsystem wirkenden Kraft mittels eines Kraftsensors im Fahrwerk des Assistenzsystems. Hierdurch kann insbesondere die Bremskraft bei einem festgebremsten Assistenzsystem ausgewertet werden. Entsprechende Kraftsensoren können auch zu anderen Funktionen verwendet werden, beispielsweise um durch intelligente Regelung des Antriebs den Fahrkomfort zu erhöhen.
Vorzugsweise erfolgt das Ansteuern des Antriebs derart, dass sich das Assistenzsystem aktiv zumindest teilweise in Richtung der wirkenden Kraft bewegt. Dadurch kann insbesondere die wirkende Kraft reduziert werden, sodass die Gefahr des Rutschens oder Kippens verringert wird.
Vorzugsweise wird das Ansteuern des Antriebs derart durchgeführt, dass die auf das Assistenzsystem wirkende Kraft reduziert wird. Dies betrifft insbesondere den Fall des möglichen Rutschens, da durch das Bewegen des Assistenzsystems die Kraft, die auf das Assistenzsystem wirkt und ein Rutschen bewirken kann, reduziert wird.
Vorzugsweise erfolgt das Ansteuern des Antriebs derart, dass das Assistenzsystem nachgiebig auf die wirkende Kraft reagiert. Die Steuerung des Assistenzsystems kann dabei insbesondere vorzugsweise das Assistenzsystem in Richtung der Überlastung bzw. Kraftwirkung nachgiebig regeln, beispielsweise mittels Kraftregelung.
Um dem Kippen des Assistenzsystems entgegenzuwirken, kann vorzugsweise das Ansteuern des Antriebs unter Berücksichtigung der momentanen Lage bzw. Neigung des Assistenzsystems erfolgen. Dabei kann infolge der resultierenden Bewegung die Lage bzw. Neigung verringert werden, indem das Antriebssystem z.B. in Richtung der aufgetretenen Neigung des Assistenzsystems bewegt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Mobilitäts-Assistenzsystems mit einem motorisierten Antrieb. Das Assistenzsystem weist dabei Mittel zum Detektieren einer auf das Assistenzsystem wirkenden Kraft und/oder einer Kippbewegung des Assistenzsystems auf. Ferner umfasst das Assistenzsystem Mittel zum Ansteuern des Antriebs. Weiterhin umfasst das Assistenzsystem eine Steuerung, die eingerichtet ist, ein oben beschriebenes Verfahren zum Steuern des Mobilitäts-Assistenzsystems durchzuführen, um insbesondere einem Kippen oder Rutschen des Assistenzsystems entgegenzuwirken. Hierzu kann die Steuerung insbesondere eingerichtet sein, um Festzustellen, ob ein Rutschgrenzwert oder Kippgrenzwert überschritten ist, wie oben beschrieben. Die Steuerung muss dabei nicht als einzelne Komponente an dem Assistenzsystem bereitgestellt sein, sondern kann auf verschiedene Module verteilt sein, die zumindest teilweise an dem Assistenzsystem bereitgestellt sein können.
4. Ausführungsbeispiele
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt:
1 ein Mobilitäts-Assistenzsystem gemäß einer Ausführungsform; und
2 schematisch den Ablauf eines Verfahrens zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
In der 1 ist ein Mobilitäts-Assistenzsystem 1 dargestellt, welches in Form eines Rollators 1 ausgebildet ist. Der Rollator 1 umfasst dabei generell ein Gestell und mehrere Räder 12, 19. Obwohl nur zwei Räder dargestellt sind, versteht der Fachmann, dass ein Mobilitäts-Assistenzsystem beliebig viele Räder aufweisen kann. Bevorzugt werden drei oder vier Räder eingesetzt, von denen zumindest eines aktiv angetrieben werden kann. Ein Nutzer kann sich an einem Griff 13 des Rollators 1 abstützen und den Rollator 1 in eine gewünschte Richtung schieben.
Der Rollator 1 der 1 weist ferner einen motorisierten Antrieb 11 auf, mit welchem zumindest das vordere Rad 12 aktiv bewegt werden kann. Um gewünschte Bewegungen zu erkennen und durchzuführen, ist zwischen dem Griff 13 und dem Gestell des Rollators 1 ein Kraftsensor 14 bereitgestellt, welcher die auf den Griff 13 wirkende Kräfte erfassen kann. Beispielsweise kann somit erkannt werden, dass der Bediener den Rollator 1 nach vorne schieben möchte. Basierend auf den erfassten Kräften wird der motorisierte Antrieb 11 angesteuert, um die gewünschte Bewegung des Rollators 1 durchzuführen. Hierzu ist insbesondere eine Steuerung 15 bereitgestellt, welche sowohl mit dem Kraftsensor 14 als auch mit dem Antrieb 11 in Kommunikation stehen kann. Der Antrieb 11 kann ferner mit einem Energiespeicher 16 verbunden sein, welcher beispielsweise in Form eines Akkus bzw. einer Batterie ausgebildet sein kann. Vorzugsweise ist der Energiespeicher 16 derart bereitgestellt, dass der Schwerpunkt des Rollators 1 möglichst tief liegt. Dadurch kann bereits die Kippgefahr deutlich reduziert werden.
Das hintere Rad 19 des Rollators 1 ist über eine normale Radaufhängung 18 mit dem Gestell 10 verbunden. Das hintere Rad 19 ist somit passiv, und wird nicht aktiv durch den motorisierten Antrieb 11 angetrieben. Alternativ können auch die hinteren Räder, oder alle Räder, angetrieben werden. Ein Antrieb der hinteren Räder ist besonders vorteilhaft, da in diesem Fall die Vorderräder als frei drehbare, passive Lenkrollen ausgebildet sein können. Außerdem hat dies den Vorteil, dass die Kraft auf die Hinterräder aufgrund der Aufstützkraft durch den Benutzer höher ist, als bei den Vorderrädern und somit die Antriebsräder mehr Anpressdruck haben. In der Radaufhängung 18 können Dämpfungselemente oder eine Federung bereitgestellt sein, wobei die Auslenkung der Federung an die Steuerung 15 bereitgestellt werden kann. Ferner ist an dem hinteren Rad 19 eine mechanische Feststellbremse 17 bereitgestellt, welche das hintere Rad 19 festbremsen kann. Eine solche Bremse kann auch an einem angetriebenen Rad bereitgestellt sein.
Um den Rollator 1 festzubremsen, kann der Antrieb 11 entsprechend angesteuert werden, sodass einer Bewegung des Rads 12 aktiv entgegengewirkt wird. Auch durch Aktivieren der mechanischen Feststellbremse 17 kann das hintere Rad 19 festgebremst werden. Das Aktivieren der elektrischen Feststellbremsfunktion über den Antrieb 11 oder auch der mechanischen Feststellbremse 17 kann über die Steuerung 15 erfolgen.
Weiterhin ist an dem Gestell des Rollators 1 ein Neigungs- oder Lagesensor 10 bereitgestellt. Mittels diesem kann die Neigung des Rollators 1 bezüglich der Horizontalen bestimmt werden. Die Steuerung 15 kann dabei in Kommunikation mit dem Lagesensor 10 stehen, um die Neigungswerte zu erhalten und auszuwerten.
In der 2 ist schematisch ein Ablaufdiagramm dargestellt, welches die Schritte eines Verfahrens zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Dieses Schema wird im Folgenden unter Bezugnahme auf den Rollator 1 der 1 beschrieben. Dabei können die Schritte zumindest teilweise durch die Steuerung 15 des Rollators 1 durchgeführt werden.
Das Verfahren beginnt mit Schritt 21, in welchem der Rollator 1 festgebremst wird. Hierzu kann der motorisierte Antrieb 11 entsprechend angesteuert werden oder auch die Feststellbremse 17 aktiviert werden. Als Folge steht der Rollator 1 fest, sodass sich ein Bediener auf ihn stützen kann.
In Schritt 22 wird eine auf den Rollator 1 wirkende Kraft detektiert. Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen: Beispielsweise kann mittels des Kraftsensors 14 eine auf den Griff 13 wirkende Kraft detektiert werden. Ferner können die Motorströme, die in dem motorisierten Antrieb 11 vorliegen, ausgewertet werden, um letztendlich eine auf den Rollator wirkende Kraft zu detektieren. Auch das Durchführen einer Federwegmessung in der hinteren Radaufhängung 18 kann herangezogen werden, um auf eine auf den Rollator 1 wirkende Kraft zumindest zurückzuschließen und diese somit zu detektieren.
In Schritt 23 wird eine Kippbewegung des Assistenzsystems detektiert. Dies kann beispielsweise mittels des Lagesensors 10 erfolgen, welcher an dem Gestell des Rollators 1 untergebracht ist. Auf die Kippbewegung des Rollators 1 kann aber auch durch Analyse der Federwege in den Radaufhängungen geschlossen werden. Auch Drehmomentsensorik, welche beispielsweise in dem Kraftsensor 14 angebracht sein kann, kann hierzu verwendet werden.
In Schritt 24 wird festgestellt, ob ein Rutschgrenzwert für ein Rutschen des Assistenzsystems überschritten ist. Dieses Feststellen erfolgt unter Verwendung der in Schritt 22 detektierten Kraft. Der Rutschgrenzwert kann dabei als vordefinierter Rutschgrenzwert in der Steuerung 15 des Rollators 1 hinterlegt sein. Dieser Rutschgrenzwert gibt dabei eine Obergrenze für die maximal erlaubte Kraft, welche auf den Rollator 1 wirken darf. Der Rutschgrenzwert muss dabei nicht die tatsächliche Grenze zwischen Haftreibung und Rutschreibung bzw. Gleitreibung beschreiben, sondern kann beispielsweise bereits bei 80% der maximal möglichen Haftkraft liegen.
In Schritt 25 wird festgestellt, ob ein Kippgrenzwert für ein Kippen des Rollators 1 überschritten ist. Dieses Feststellen erfolgt unter Verwendung der in Schritt 22 detektierten Kraft und/oder unter Verwendung der in Schritt 23 detektierten Kippbewegung. Beispielsweise kann hier festgestellt werden, dass die Kippbewegung einen vordefinierten Kippgrenzwert von beispielsweise 15° überschritten hat. Der vordefinierte Kippgrenzwert muss dabei nicht die tatsächliche Grenze zum Kippen beschreiben, beispielsweise kann das Kippen erst bei 20° eintreten. Das Feststellen des Schritts 25 kann dabei die Position des Kraftsensors 14 berücksichtigen, um somit auf einen möglichen Hebelarm schließen zu können.
Falls die Prüfung in Schritt 24 oder 25 negativ ist, wird das Verfahren in Schritt 22 fortgeführt. Wenn die Prüfung in Schritt 24 oder 25 positiv ist, also ein Rutschen oder Kippen droht, erfolgt in Schritt 26 ein Ansteuern des Antriebs 11, um einem Kippen oder Rutschen des Assistenzsystems 1 entgegenzuwirken. Hierzu kann insbesondere das Festbremsen der Räder reduziert oder gelöst werden. Als Folge der Bewegung des Rollators 1 kann letztendlich die auf den Rollator 1 wirkende Kraft reduziert werden. Nach Durchführung dieser Ausweichbewegung erfolgt erneut in Schritt 27 ein Festbremsen des Rollators 1, sodass sich der Bediener nun an dem feststehenden Rollator 1 abstützen kann und nicht in Folge der Ausweichbewegung stürzt. Dadurch wird zumindest ein schweres Stürzen des Bedieners und das hohe Verletzungsrisiko durch einen kippenden Rollator 1 minimiert. Anschließend wird das Verfahren in Schritt 22 fortgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Rollator
10: Neigungssensor
11: motorisierter Antrieb
12: Vorderrad
13: Griff
14: Kraftsensor
15: Steuerung
16: Energiespeicher
17: Feststellbremse
18: Radaufhängung
19: Hinterrad

Claims

Verfahren zum Steuern eines Mobilitäts-Assistenzsystems (1), wie insbesondere eines Rollators (1), mit motorisiertem Antrieb (11), aufweisend: Detektieren einer auf das Assistenzsystem (1) wirkenden Kraft und/oder einer Kippbewegung des Assistenzsystems (1); Feststellen, unter Verwendung der detektierten Kraft, ob ein Rutschgrenzwert für ein Rutschen des Assistenzsystems (1) überschritten ist; Feststellen, unter Verwendung der detektierten Kraft und/oder unter Verwendung der detektierten Kippbewegung, ob ein Kippgrenzwert für ein Kippen des Assistenzsystems (1) überschritten ist; und Ansteuern des Antriebs (11), in Reaktion auf das Feststellen, dass der Rutschgrenzwert oder der Kippgrenzwert überschritten ist, um einem Kippen oder Rutschen des Assistenzsystems (1) entgegenzuwirken.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend, vor dem Ansteuern des Antriebs (11), ein Festbremsen des Assistenzsystems, und wobei das Ansteuern des Antriebs (11) ein Lösen des Festbremsens umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rutschgrenzwert ein vordefinierter Rutschgrenzwert ist, welcher auf dem Eigengewicht des Assistenzsystems (1) und einem Reibungskoeffizienten basiert, wobei der Reibungskoeffizient vorzugsweise für Vinyl-, Laminat-, Holz- oder Parkettboden definiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Kippgrenzwert ein vordefinierter Kippgrenzwert ist, welcher einer maximalen Verkippung des Assistenzsystems (1) relativ zur horizontalen Ebene von 1°–45°, vorzugsweise von 2°–30°, weiter vorzugsweise von 3°–20° und weiter vorzugsweise von 5°–10° entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der vordefinierte Kippgrenzwert die maximale Verkippung des Assistenzsystems (1) während eines Stillstandes des Assistenzsystems (1) beschreibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Ansteuern des Antriebs (11) derart erfolgt, dass das Assistenzsystem (1) eine Bewegung von 1–100 cm, vorzugsweise von 2–50 cm und weiter vorzugsweise von 5–20 cm durchführt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei im Anschluss an die Bewegung ein Festbremsen des Assistenzsystems (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Detektieren der auf das Assistenzsystem (1) wirkenden Kraft mittels Motorstrommessung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das Detektieren der auf das Assistenzsystem (1) wirkenden Kraft mittels eines Kraftsensors (14) erfolgt, welcher oberhalb des Schwerpunktes des Assistenzsystems (1) angeordnet ist und insbesondere einem Griff (13) des Assistenzsystems (1) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Feststellen, ob der Rutschgrenzwert oder der Kippgrenzwert überschritten ist, unter Verwendung der vertikalen Position des Kraftsensors (14) an dem Assistenzsystem (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10, wobei das Detektieren der auf das Assistenzsystem (1) wirkenden Kraft ein Ermitteln der Richtung und Magnitude der Kraft umfasst, und wobei das Feststellen, ob der Rutschgrenzwert oder der Kippgrenzwert überschritten ist, und vorzugsweise auch das Ansteuern des Antriebs (11) unter Verwendung der ermittelten Richtung und Magnitude der Kraft erfolgen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, wobei das Detektieren der Kippbewegung mittels eines Lagesensors (10) und/oder mittels Federwegmessung in der Radaufhängung (18) des Assistenzsystems (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, wobei das Detektieren der auf das Assistenzsystem (1) wirkenden Kraft mittels eines Kraftsensors im Fahrwerk des Assistenzsystems (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13, wobei das Ansteuern des Antriebs (11) derart erfolgt, dass sich das Assistenzsystem (1) aktiv in Richtung der wirkenden Kraft bewegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–14, wobei das Ansteuern des Antriebs derart erfolgt, dass die auf das Assistenzsystem (1) wirkende Kraft reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–15, wobei das Ansteuern des Antriebs derart erfolgt, dass das Assistenzsystem (1) nachgiebig auf die wirkende Kraft reagiert.
Mobilitäts-Assistenzsystems (1), insbesondere ein Rollator (1), mit motorisiertem Antrieb (11), aufweisend: Mittel (10, 11, 14, 15, 18) zum Detektieren einer auf das Assistenzsystems (1) wirkenden Kraft und/oder einer Kippbewegung des Assistenzsystems (1); Mittel zum Ansteuern des Antriebs (11); und eine Steuerung (15), die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–16 zum Steuern des Assistenzsystems (1) durchzuführen.