DE102016204763A1

DE102016204763A1 - Method and device for controlling an electric motor for an extended balancing support of a wheelchair

Info

Publication number: DE102016204763A1
Application number: DE102016204763.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus Marx; Holger Breuing; Richard Schoenleber; Timo Wildhage; Christoph Koch; Andre Meyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2017-09-28
Also published as: WO2017162487A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für die erweiterte Balancierunterstützung eines Rollstuhls, ein Steuergerät, welches das Verfahren ausführt, und einen Rollstuhl, welcher ein erfindungsgemäßes Steuergerät aufweist. Beim Balancieren wird der gemeinsame Schwerpunkt eines Rollstuhls und eines Rollstuhlfahrers durch ein Kippen des Rollstuhles um eine Achse eines Antriebsrades über der Achse gehalten. In einem Schritt des Verfahrens erfolgt die Erfassung mindestens einer aktuellen Kippgröße um die Achse des Antriebsrades beim Kippen. Die erfasste Kippgröße umfasst insbesondere einen Kippwinkel des Rollstuhls und/oder eine Drehrate um eine Achse des Antriebsrades. In einem weiteren Schritt erfolgt die Ansteuerung eines Elektromotors in Abhängigkeit der erfassten Kippgröße. Der Elektromotor liefert ein Drehmoment auf das Antriebsrad des Rollstuhls. Durch das erzeugte Drehmoment des Elektromotors wird eine Drehung um die Achse des Antriebsrades in Richtung der Balancierlage des Rollstuhls realisiert.The present invention relates to a method for controlling an electric motor for the extended Balancierunterstützung a wheelchair, a control unit that performs the method, and a wheelchair having a control device according to the invention. When balancing the common center of gravity of a wheelchair and a wheelchair user is held by tilting the wheelchair about an axis of a drive wheel above the axis. In one step of the method, the detection of at least one current tilting variable takes place about the axis of the drive wheel during tilting. The detected tilting variable comprises in particular a tilt angle of the wheelchair and / or a rate of rotation about an axis of the drive wheel. In a further step, the control of an electric motor takes place as a function of the detected tilting variable. The electric motor provides torque to the drive wheel of the wheelchair. Due to the generated torque of the electric motor, a rotation about the axis of the drive wheel in the direction of the balancing position of the wheelchair is realized.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für die erweiterte Balancierunterstützung eines Rollstuhls, ein Steuergerät, welches das Verfahren ausführt, und einen Rollstuhl, welcher ein erfindungsgemäßes Steuergerät aufweist.The present invention relates to a method for controlling an electric motor for the extended Balancierunterstützung a wheelchair, a control unit that performs the method, and a wheelchair having a control device according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Beim Balancieren wird der gemeinsame Schwerpunkt eines Rollstuhls und eines Rollstuhlfahrers durch ein Kippen des Rollstuhles um eine Achse eines Antriebsrades über der Achse gehalten. Ein typischerweise kleines, frei um eine Hochachse drehbares und somit weniger kontrollierbares Vorderrad des Rollstuhls kann durch das Anheben in die Balancierlage beispielsweise nicht verkanten. Das Balancieren ermöglicht deswegen beispielsweise das Überqueren von Hindernissen, wie einem unebenen Boden oder einem Bordstein. Das Balancieren stellt auch in weiteren Anwendungsfällen für den Rollstuhlfahrer eine gewünschte Rollstuhlposition dar, wie beispielsweise bei einer Hangabfahrt. Eine Balancierlage ist allerdings instabil, d.h. der Rollstuhl tendiert dazu beim Balancieren nach vorne auf die Vorderräder oder nach hinten zu kippen. Insbesondere ein Umkippen nach hinten ist gefährlich für den Rollstuhlfahrer. Ein Rollstuhlfahrer benötigt zum Balancieren hohe koordinative sowie physische Fähigkeiten, zudem fordert das Balancieren permanente Aufmerksamkeit.When balancing the common center of gravity of a wheelchair and a wheelchair user is held by tilting the wheelchair about an axis of a drive wheel above the axis. A typically small, freely rotatable about a vertical axis and thus less controllable front wheel of the wheelchair can not tilt, for example, by lifting in the balancing position. For this reason, balancing, for example, makes it possible to cross obstacles, such as uneven ground or a curb. Balancing is also in other applications for the wheelchair user a desired wheelchair position, such as during a downhill. However, a balance position is unstable, i. the wheelchair tends to tilt forward on the front wheels or backward when balancing. In particular, tipping over to the rear is dangerous for the wheelchair user. A wheelchair user requires high levels of coordination and physical ability to balance, and balancing requires constant attention.

Ein Rollstuhl mit einem Elektromotor ist beispielsweise durch die Schrift DE 10 2008 002 993 B3 offenbart. Bei dem Rollstuhl wird eine von einem Rollstuhlfahrer manuell in einen Greifring eines Antriebsrades eingeleitete Kraft durch Sensoren gemessen. In Abhängigkeit der gemessenen Kraft wird mittels eines Elektromotors zusätzlich zum manuellen Antriebsmoment ein maschinelles Antriebsmoment auf die Antriebsräder des Rollstuhls aufgebracht.A wheelchair with an electric motor is, for example, by writing DE 10 2008 002 993 B3 disclosed. In the wheelchair, a force manually introduced by a wheelchair user into a gripping ring of a drive wheel is measured by sensors. Depending on the measured force, a machine drive torque is applied to the drive wheels of the wheelchair by means of an electric motor in addition to the manual drive torque.

In den Schriften US 5,701,965 und DE 600 21 709 T2 ist ein vollelektrischer Rollstuhl offenbart, welcher eine selbstständige Balancierfunktion durch Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt realisiert.In the scriptures US 5,701,965 and DE 600 21 709 T2 discloses a fully electric wheelchair, which realizes a self-balancing function by forward or reverse drive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für die erweiterte Balancierunterstützung eines Rollstuhls und ein Steuergerät, welches dieses Verfahren ausführt. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen Rollstuhl, welcher ein erfindungsgemäßes Steuergerät aufweist. Die Erfindung erleichtert das Balancieren mit einer manuellen Kraft des Rollstuhlfahrers mittels einer Ansteuerung eines Elektromotors des Rollstuhls in Abhängigkeit des Kippwinkels des Rollstuhls.The present invention relates to a method for driving an electric motor for the extended balancing assistance of a wheelchair and a control unit which carries out this method. The present invention also relates to a wheelchair having a control unit according to the invention. The invention facilitates the balancing with a manual force of the wheelchair user by means of a control of an electric motor of the wheelchair as a function of the tilt angle of the wheelchair.

Der Rollstuhl umfasst zumindest ein Antriebsrad mit einer Achse und einer Kraftübertragungseinrichtung, wie beispielsweise einem Greifring oder einer Hebeleinrichtung zur Übertragung einer manuellen Kraft des Rollstuhlfahrers auf das Antriebsrad. Der Rollstuhl weist auch mindestens ein Vorderrad auf. Des Weiteren weist der Rollstuhl mindestens einen zusätzlichen Elektromotor zum Aufbringen eines Drehmomentes auf das Antriebsrad beziehungsweise zum Antreiben des Antriebsrades auf. Der wenigstens eine Sensor des Rollstuhles erfasst mindestens ein Maß für eine aktuelle Kippgröße, d.h. insbesondere den aktuellen Kippwinkel des Rollstuhls. Optional kann auch eine aktuelle Drehrate um die Achse des Antriebsrades erfasst werden. Der mindestens eine Sensor am Rollstuhl kann beispielsweise einen Beschleunigungssensor, einen Drehratensensor und/oder einen Abstandsensor umfassen. Ein Kippen des Rollstuhles liegt vor, wenn der Rollstuhl ohne oder mit Fahrt um die Achse des mindestens einen Antriebsrades gedreht wird, wobei die Vorderräder den Kontakt zum Boden verlieren. Außerdem umfasst der Rollstuhl ein elektronisches Steuergerät zur Ansteuerung des Elektromotors in Abhängigkeit der Kippgröße, d.h. insbesondere des aktuellen Kippwinkels des Rollstuhls. Die manuelle Antriebskraft und das Drehmoment des Elektromotors wirken parallel auf das Antriebsrad. Durch diesen Rollstuhlaufbau wird mit wenigen Komponenten eine elektrische Unterstützung des manuellen Balancierens des Rollstuhles ermöglicht.The wheelchair comprises at least one drive wheel with an axle and a power transmission device, such as a gripping ring or a lever device for transmitting a manual force of the wheelchair user to the drive wheel. The wheelchair also has at least one front wheel. Furthermore, the wheelchair has at least one additional electric motor for applying a torque to the drive wheel or for driving the drive wheel. The at least one sensor of the wheelchair detects at least one measure of a current tilt amount, i. in particular the current tilt angle of the wheelchair. Optionally, a current rate of rotation about the axis of the drive wheel can be detected. The at least one sensor on the wheelchair may include, for example, an acceleration sensor, a rotation rate sensor and / or a distance sensor. Tilting of the wheelchair is when the wheelchair is rotated without or with driving about the axis of the at least one drive wheel, wherein the front wheels lose contact with the ground. In addition, the wheelchair comprises an electronic control unit for controlling the electric motor as a function of the amount of tilt, i. in particular the current tilt angle of the wheelchair. The manual driving force and the torque of the electric motor act in parallel on the drive wheel. This wheelchair construction enables electrical support for the manual balancing of the wheelchair with just a few components.

Bei der Drehung um die Achse des Antriebsrades definiert ein Kippwinkel die Kipplage des Rollstuhls. Der Kippwinkel liegt in einer orthogonalen Ebene zu einer Bezugsebene. Die Bezugsebene ist beispielsweise senkrecht zur Richtung der Gewichtskraft als horizontale Ebene aufgespannt. Der Kippwinkel liegt des Weiteren zwischen der Bezugsebene und einer durch das Kippen um die Achse des Antriebsrades gekippten Bezugsebene. When turning around the axis of the drive wheel, a tilt angle defines the tilting position of the wheelchair. The tilt angle is in an orthogonal plane to a reference plane. The reference plane is spanned, for example, perpendicular to the direction of the weight as a horizontal plane. The tilt angle is further between the reference plane and a tilted by tilting about the axis of the drive wheel reference plane.

Zur Einnahme der Balancierlage als Kipplage wird der Rollstuhl so gekippt, dass der gemeinsame Schwerpunkt des Rollstuhls und eines Rollstuhlfahrers über der Achse des Antriebsrades liegt. Beim Balancieren wird der Schwerpunkt über der Achse des Antriebsrades in der Balancierlage gehalten. Der Kippwinkel in der Balancierlage wird Balancierwinkel genannt. Die Balancierlage umfasst auch Kippwinkel in einem engen Toleranzbereich um den Balancierwinkel, wobei die Kippwinkeltoleranz des Balancierwinkels insbesondere +/–1° beträgt.To take the Balancierlage as a tilting position of the wheelchair is tilted so that the common center of gravity of the wheelchair and a wheelchair user is above the axis of the drive wheel. At the Balancing the center of gravity is held over the axis of the drive wheel in the balancing position. The tilt angle in the balance position is called the balance angle. The balancing position also includes tilt angles in a narrow tolerance range around the balancing angle, wherein the tilt angle tolerance of the balancing angle is in particular +/- 1 °.

Eine Abweichung des Kippwinkels vom Balancierwinkel resultiert in einem Kipp-Drehmoment mit einer Kipprichtung nach vorne oder hinten. Die Kipprichtung sowie die Drehrate um die Achse des Antriebsrades werden durch Drehmomente um die Achse des Antriebsrades beeinflusst. Die Kräfte bzw. Drehmomente, welche die Kipprichtung und die Drehrate beeinflussen, sind die Schwerkraft des Rollstuhls inkl. dem Rollstuhlfahrer, die am Schwerpunkt durch eine Beschleunigung des Rollstuhls wirkende Kraft, die manuelle Kraft des Rollstuhlfahrers auf die Kraftübertragungsvorrichtung sowie ein Drehmoment des Elektromotors.A deviation of the tilt angle from the Balancierwinkel results in a tilting torque with a tilt direction forward or backward. The tilting direction and the rate of rotation about the axis of the drive wheel are influenced by torques about the axis of the drive wheel. The forces or torques which influence the tilting direction and the rate of rotation are the wheelchair's gravity incl. The wheelchair user, the force acting on the center of gravity by an acceleration of the wheelchair, the manual force of the wheelchair user on the power transmission device and a torque of the electric motor.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für die erweiterte Balancierunterstützung eines Rollstuhls. In einem Schritt erfolgt die Erfassung eines aktuellen Kippwinkels des Rollstuhls um die Achse des Antriebsrades beim Kippen. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Ansteuerung des Elektromotors in Abhängigkeit des Kippwinkels. Der Elektromotor erzeugt durch die Ansteuerung ein Drehmoment auf das Antriebsrad des Rollstuhls.The invention relates to a method for controlling an electric motor for the extended Balancierunterstützung a wheelchair. In one step, the detection of a current tilt angle of the wheelchair about the axis of the drive wheel when tilting takes place. In a further step, the electric motor is actuated as a function of the tilt angle. The electric motor generated by the control of a torque on the drive wheel of the wheelchair.

Erfindungsgemäß erfolgt für Kippwinkel kleiner einem Minimalwinkel oder größer einem Maximalwinkel eine erste Ansteuerung des Elektromotors zur Drehung des Rollstuhls um die Achse des Antriebsrades in Richtung der Balancierlage. Der Winkelabstand des aktuellen Kippwinkels zum Balancierwinkel nimmt betragsmäßig durch die erste Ansteuerung ab. Das erzeugte Drehmoment des Elektromotors ist in diesem Kippwinkel-Bereich größer als das Kipp-Drehmoment.According to the invention, for tilting angles smaller than a minimum angle or greater than a maximum angle, a first activation of the electric motor for rotation of the wheelchair about the axis of the drive wheel in the direction of the balancing position takes place. The angular distance of the current tilt angle to the balance angle decreases in terms of amount by the first control. The generated torque of the electric motor is greater than the tilting torque in this tilt angle range.

Erfindungsgemäß erfolgt zwischen dem Minimal- und dem Maximalwinkel eine zweite Ansteuerung des Elektromotors, wobei eine reduzierte Drehrate des Rollstuhls bei gleichbleibender Kipprichtung aus der Balancierlage resultiert. Der Winkelabstand des aktuellen Kippwinkels zum Balancierwinkel nimmt betragsmäßig durch die zweite Ansteuerung zu. Das erzeugte Drehmoment des Elektromotors ist in diesem Kippwinkel-Bereich kleiner als das Kipp-Drehmoment.According to the invention, a second actuation of the electric motor takes place between the minimum and the maximum angle, with a reduced rate of rotation of the wheelchair resulting from the balancing position while the direction of tilt remains constant. The angular distance of the current tilt angle to the balance angle increases in terms of amount by the second control. The generated torque of the electric motor is smaller than the tilting torque in this tilt angle range.

Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren ein einfacheres und sichereres Balancieren eines Rollstuhls. Außerhalb des Minimal- und des Maximalwinkel wird für den Rollstuhl durch Ansteuerung des Elektromotors automatisiert wieder die Kippwinkellage des Minimal- bzw. Maximalwinkel realisiert. Im Bereich des Balancierwinkels, welcher zwischen dem Minimal- und dem Maximalwinkel liegt, muss der Rollstuhlfahrer den Rollstuhl mit zusätzlichem manuellem Eingriff auf die Kraftübertragungseinrichtung am Antriebsrad balancieren beziehungsweise stabilisieren. Das Balancieren am Balancierwinkel und in der Nähe des Balancierwinkels erfolgt demnach im Wesentlichen durch die manuelle Kraft des Rollstuhlfahrers. Durch das Verfahren werden eine geringere Koordinationsfähigkeit und ein weniger stark ausgeprägter Gleichgewichtssinn des Rollstuhlfahrers zum Balancieren benötigt.Advantageously, the method allows easier and safer balancing of a wheelchair. Outside the minimum and maximum angles, the tilt angle position of the minimum or maximum angle is automatically realized again for the wheelchair by driving the electric motor. In the area of the balancing angle, which lies between the minimum and the maximum angle, the wheelchair user must balance or stabilize the wheelchair with additional manual intervention on the power transmission device on the drive wheel. Accordingly, the balancing at the balancing angle and in the vicinity of the balancing angle essentially takes place by the manual force of the wheelchair user. The method requires less coordination skills and a less pronounced sense of balance of the wheelchair user for balancing.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Elektromotor durch die erste Ansteuerung nur in einem vorgegebenen Wertebereich von Kippwinkeln angesteuert, wobei der Wertebereich insbesondere zwischen 5° bis 25° liegt. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird der Elektromotor beispielsweise bei einer steileren Hangauffahrt nicht angesteuert, sondern nur dann, wenn der Rollstuhl wirklich zum Balancieren angekippt wird. In a preferred embodiment, the electric motor is driven by the first control only in a predetermined range of tilt angles, wherein the range of values is in particular between 5 ° to 25 °. By this embodiment of the invention, the electric motor is not driven, for example, a steeper uphill drive, but only if the wheelchair is actually tipped to balance.

Vorzugsweise wird in einer weiteren, optionalen Erfassung eine Drehrate um die Achse des Antriebsrades erfasst. Die erste Ansteuerung und/oder die zweite Ansteuerung erfolgen in dieser Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Drehrate. Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass die erste Ansteuerung und/oder die zweite Ansteuerung für den Rollstuhlfahrer angenehmer und sicherer gestaltet werden können.Preferably, a rotation rate about the axis of the drive wheel is detected in a further, optional detection. In this embodiment of the invention, the first activation and / or the second activation additionally take place as a function of the detected rotation rate. This advantageously achieves that the first control and / or the second control for the wheelchair user can be made more pleasant and safer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird durch die erste und/oder zweite Ansteuerung des Elektromotors ein Drehmoment M gemäß einer Funktion der Form M = –c₁·(Ψ(t) – Ψ₀) in Abhängigkeit einer ersten Konstanten c₁ und des Kippwinkels Ψ(t) erzeugt. Die erste Konstante c₁ liegt dabei bezüglich des Drehmoments in Nm und bezüglich des Winkels in rad bevorzugt zwischen 50 und 300. Durch diese Ausgestaltung wird der Elektromotor in Abhängigkeit des Abstands des Kippwinkels vom Balancierwinkel Ψ₀ angesteuert. Die Ansteuerung dieser Ausgestaltung kann auch als federnd beschrieben werden. Die erste Konstante c₁ ist in einer Weiterführung dieser Ausgestaltung abhängig von der Drehrate um die Achse des Antriebsrades.In a preferred embodiment of the invention, by the first and / or second control of the electric motor, a torque M according to a function of the form M = -c ₁ · (Ψ (t) - Ψ ₀ ) depending on a first constant c ₁ and the tilt angle Ψ (t) generated. The first constant c ₁ is in terms of torque in Nm and with respect to the angle in rad preferably between 50 and 300. This configuration, the electric motor is controlled in dependence of the distance of the tilt angle of Balancierwinkel Ψ ₀ . The activation of this embodiment can also be described as resilient. The first constant c ₁ is in a continuation of this embodiment depending on the rate of rotation about the axis of the drive wheel.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erzeugt der Elektromotor durch die Ansteuerung ein Drehmoment M gemäß einer Funktion der Form M = –k·f(Ψ(t)). Das Drehmoment ist demnach vom Kippdämpfungsfaktor k und einer Funktion f(Ψ(t)) abhängig. Die Funktion f(Ψ(t)) repräsentiert dabei eine Abhängigkeit vom Kippwinkel und/oder dem Balancierwinkel. Durch diese Ausgestaltung wird der Elektromotor in Abhängigkeit des Kippwinkels angesteuert, wobei eine Funktion f(Ψ(t)) an ein gewünschtes Fahrverhalten des Rollstuhls angepasst werden kann. In a particularly preferred embodiment of the invention, the electric motor generates a torque M by the control according to a function of the form M = -k * f (Ψ (t)). The torque is accordingly dependent on the tilting damping factor k and a function f (Ψ (t)). The function f (Ψ (t)) represents a dependence on the tilt angle and / or the Balancierwinkel. As a result of this embodiment, the electric motor is activated as a function of the tilting angle, wherein a function f (Ψ (t)) can be adapted to a desired driving behavior of the wheelchair.

Vorzugsweise erzeugt die zweite Ansteuerung des Elektromotors ein Drehmoment (M) gemäß einer Funktion der Form M = –c₂·(Ψ .(t)) in Abhängigkeit einer erfassten Drehrate (Ψ .(t)) und einer zweiten Konstanten (c₂). Dadurch kann für den Rollstuhlfahrer eine direkt von der Drehrate abhängige Unterstützung des Balancierens an der Balancierlage erreicht und die Drehrate des Rollstuhls zwischen dem Minimal- und dem Maximalwinkel effektiv begrenzt werden.The second control of the electric motor preferably generates a torque (M) in accordance with a function of the form M = -c ₂ * (Ψ. (T)) as a function of a detected rotation rate (Ψ (t)) and a second constant (c ₂ ). , This allows for the wheelchair user a directly dependent on the rate of rotation support Balancierens achieved on the Balancierlage and the rate of rotation of the wheelchair between the minimum and the maximum angle can be effectively limited.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, welches das Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für die Balancierunterstützung ausführt, und ein elektrisches Speichermedium mit dem Computerprogramm.In addition, the invention relates to a computer program, which executes the method for controlling an electric motor for the Balancierunterstützung, and an electrical storage medium with the computer program.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät, welches das Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors für die Balancierunterstützung ausführt. Das Steuergerät weist wenigstens eine Recheneinheit auf. Die Recheneinheit erfasst mindestens eine Kippgröße des Rollstuhls. Des Weiteren gibt die Recheneinheit ein Ausgangsignal zur Ansteuerung eines Elektromotors in Abhängigkeit der erfassten Drehrate aus.The invention further relates to a control unit, which executes the method for controlling an electric motor for the Balancierunterstützung. The control unit has at least one arithmetic unit. The arithmetic unit detects at least one tilting size of the wheelchair. Furthermore, the arithmetic unit outputs an output signal for controlling an electric motor as a function of the detected yaw rate.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert.The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments and accompanying drawings.

1a: Skizze eines Rollstuhls mit Greifring in Seitenansicht 1a : Sketch of a wheelchair with grab ring in side view

1b: Skizze eines Rollstuhls mit Hebeleinrichtung in Seitenansicht 1b : Sketch of a wheelchair with lever device in side view

2: Sensorsystem umfassend mehrere Sensoren 2 : Sensor system comprising several sensors

3: Skizze eines Rollstuhls, welcher auf vier Rädern steht 3 : Sketch of a wheelchair standing on four wheels

4: Skizze eines Rollstuhls am Balancierwinkel 4 Image: Sketch of a wheelchair at the balance angle

5: Skizze eines Rollstuhls bei einem Kippwinkel größer als dem Balancierwinkel 5 : Sketch of a wheelchair at a tilt angle greater than the balance angle

6: parallele Krafteinleitung von manueller Kraft und Motorkraft 6 : parallel force transmission of manual power and engine power

7: Flussdiagramm zur parallelen Krafteinleitung 7 : Flow diagram for parallel force application

8: Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens 8th : Flowchart of the method according to the invention

9a: Beispielgraph der Funktion f(Ψ(t)) 9a : Example graph of the function f (Ψ (t))

9b: Alternativer Graph der Funktion f(Ψ(t)) 9b : Alternative graph of the function f (Ψ (t))

10: Weiterer, alternativer Graph der Funktion f(Ψ(t)) 10 : Another, alternative graph of the function f (Ψ (t))

11: Beispiel für eine Abhängigkeit vom Kippwinkel 11 : Example of a dependence on the tilt angle

12: Steuergerät 12 : Control unit

Ausführungsbeispieleembodiments

In 1a ist ein Rollstuhl 100 dargestellt, welcher geeignet ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur erweiterten Balancierunterstützung eines Rollstuhls 100 zu realisieren. Der Rollstuhl 100 umfasst zwei Antriebsräder 101 mit jeweils einer Kraftübertragungseinrichtung 102. In diesem Fall ist die Kraftübertragungseinrichtung 102 ein Greifring. Am Rollstuhl 100 sind außerdem zwei Vorderräder 103 angeordnet. In 1a ist der Rollstuhl 100 in Seitenansicht abgebildet, d.h. es sind das rechte Antriebsrad 101 mit der rechten Kraftübertragungseinrichtung 102 und das rechte Vorderrad 103 sowie ein Rollstuhlgestell mit Sitz zu erkennen. Der Rollstuhl 100 weist des Weiteren ein Steuergerät 105 und einen Elektromotor 104 sowie einen Sensor 110 auf. Außerdem ist eine Achse 106 zu erkennen. Die Achse 106 kommt senkrecht aus der Zeichenebene heraus und ist parallel zur x-Achse, d.h. sie ist orthogonal zur y-Achse in Vorwärtsrichtung und orthogonal zur z-Achse, welche auch Hochachse genannt wird. In 1a is a wheelchair 100 which is suitable a method according to the invention for the extended Balancierunterstützung a wheelchair 100 to realize. The wheelchair 100 includes two drive wheels 101 each with a power transmission device 102 , In this case, the Power transmission device 102 a gripping ring. On the wheelchair 100 are also two front wheels 103 arranged. In 1a is the wheelchair 100 shown in side view, ie it is the right drive wheel 101 with the right power transmission device 102 and the right front wheel 103 and to recognize a wheelchair frame with seat. The wheelchair 100 further includes a controller 105 and an electric motor 104 as well as a sensor 110 on. There is also an axis 106 to recognize. The axis 106 is perpendicular to the plane of the drawing and is parallel to the x-axis, ie it is orthogonal to the y-axis in the forward direction and orthogonal to the z-axis, which is also called the vertical axis.

In 1b ist ein ähnlicher Rollstuhl 100, wie in 1a, dargestellt. Der Rollstuhl 100 in 1b unterscheidet sich vom Rollstuhl 100 aus 1a dadurch, dass am Antriebsrad zur manuellen Kraftübertragung als Kraftübertragungseinrichtung 102 eine Hebeleinrichtung statt eines Greifringes angeordnet ist. Auch mit einem Rollstuhl 100 mit einer Hebeleinrichtung ist es möglich ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Balancierunterstützung eines Rollstuhls 100 zu realisieren.In 1b is a similar wheelchair 100 , as in 1a represented. The wheelchair 100 in 1b is different from the wheelchair 100 out 1a in that on the drive wheel for manual power transmission as a power transmission device 102 a lever device instead of a gripping ring is arranged. Also with a wheelchair 100 With a lever device, it is possible an inventive method for Balancierunterstützung a wheelchair 100 to realize.

Erfindungsgemäß wird vom Sensor 110 mindestens eine Kippgröße als Maß für eine Drehung um die Achse 106 erfasst. Der Sensor 110 kann einen Beschleunigungssensor, einen Drehratensensor und/oder einen Abstandsensor aufweisen. Der Sensor 110 weist bevorzugt eine inertiale Messeinheit auf, welche mehrere Drehraten- und Beschleunigungssensoren umfasst.According to the invention of the sensor 110 at least one tilt size as a measure of rotation about the axis 106 detected. The sensor 110 may include an acceleration sensor, a rotation rate sensor and / or a distance sensor. The sensor 110 preferably has an inertial measuring unit, which comprises a plurality of rotation rate and acceleration sensors.

In 2 ist beispielhaft eine inertiale Messeinheit als Sensor 110 dargestellt. Mehrere Sensoren 110 bilden demnach in der inertialen Messeinheit ein Sensorsystem, welches als eine einzelne Baueinheit am Rollstuhl angebracht wird. Die inertiale Messeinheit wird bevorzugt am Rollstuhl 100 so angeordnet, dass die x-Achse parallel zur Achse 106 liegt und in dieselbe Richtung zeigt. In einem Koordinatensystem der 2 ist zu erkennen, dass von der inertialen Messeinheit Beschleunigungen in drei Raumrichtungen sowie eine Drehrate Ψ .(t) um die x-Achse und eine Drehrate um die z-Achse erfasst werden. Eine Drehrate Ψ .(t) um eine parallele Achse zur Achse 106, welche das Kippen repräsentiert, wird durch die gezeigte inertiale Messeinheit erfasst. Mittels der Schwerkraft als Referenzwert wird eine orthogonal zur Schwerkraft aufgespannte Bezugsebene 300 definiert. Durch die von der inertialen Messeinheit erfassten Messgrößen wird eine Lageänderung relativ zur Bezugsebene 300 erfasst und die Lage des Sensorsystems 110 im Raum ermittelt. Damit wird beispielsweise ein Kippwinkel Ψ(t) relativ zur Bezugsebene 300 bestimmt. Zur Berechnung der Lage im Steuergerät werden beispielsweise Gleichungen des Kalman-Filters verwendet.In 2 is an example of an inertial measuring unit as a sensor 110 shown. Several sensors 110 Accordingly, in the inertial measuring unit form a sensor system, which is attached as a single unit to the wheelchair. The inertial measuring unit is preferred on the wheelchair 100 arranged so that the x-axis is parallel to the axis 106 lies and points in the same direction. In a coordinate system of 2 It can be seen that the inertial measuring unit detects accelerations in three spatial directions as well as a rate of rotation Ψ (t) about the x-axis and a rate of rotation about the z-axis. A rate of rotation Ψ. (T) about a parallel axis to the axis 106 representing the tilting is detected by the shown inertial measuring unit. By means of gravity as a reference value, a reference plane spanned orthogonally to gravity becomes 300 Are defined. The measured variables detected by the inertial measuring unit cause a change in position relative to the reference plane 300 recorded and the location of the sensor system 110 determined in the room. Thus, for example, a tilt angle Ψ (t) relative to the reference plane 300 certainly. To calculate the position in the control unit, for example, equations of the Kalman filter are used.

In 3 ist der Rollstuhl 100 mit einem gemeinsamen Schwerpunkt 350 des Rollstuhls 100 und des Rollstuhlfahrers 360 sowie eine Wirkrichtung der Gewichtskraft am gemeinsamen Schwerpunkt 350 dargestellt. In 3 ist darüber hinaus auch die senkrecht zur Gewichtskraft liegende Bezugsebene 300 des Sensors 110 bzw. des Sensorsystems abgebildet. Der Rollstuhl 100 ist nicht gekippt. Die Vorderräder 103 haben Kontakt zum Boden und der Rollstuhl 100 steht auf den Antriebsrädern 101 und den Vorderrädern 103. Das in 3 gezeigte Beispiel stellt den Rollstuhl auf einem horizontalen Boden stehend dar. In diesem Fall entspricht die Bezugsebene 300 dem Boden. Wenn der Rollstuhl einen Hang hinauf oder herab fährt, so weicht die Standfläche des Rollstuhles beziehungsweise der Boden von der horizontalen Bezugsebene ab. Bei einer Hangfahrt kann also ein Kippwinkel größer beziehungsweise kleiner Null resultieren, obwohl die Vorderräder des Rollstuhles den Kontakt zum Boden nicht verloren haben.In 3 is the wheelchair 100 with a common focus 350 of the wheelchair 100 and the wheelchair user 360 and an effective direction of the weight at the common center of gravity 350 shown. In 3 is also the reference plane perpendicular to the weight 300 of the sensor 110 or the sensor system. The wheelchair 100 is not tilted. The front wheels 103 have contact with the ground and the wheelchair 100 stands on the drive wheels 101 and the front wheels 103 , This in 3 The example shown illustrates the wheelchair standing on a horizontal ground. In this case, the reference plane corresponds 300 the floor. If the wheelchair moves up or down a slope, the base of the wheelchair or the floor deviates from the horizontal reference plane. When driving on a slope, therefore, a tilt angle greater or less than zero can result, although the front wheels of the wheelchair have not lost contact with the ground.

In 4 ist der Rollstuhl 100 in gekippter Position dargestellt. Beim Kippen um die Achse 106 des Antriebsrades 101 verlieren die Vorderräder 103 den Bodenkontakt. Die gekippte Position des Rollstuhls 100 wird durch einen Kippwinkel Ψ(t) repräsentiert. Der Kippwinkel Ψ(t) liegt, wie in 4 dargestellt, beispielswiese in der von der y-Achse und der z-Achse des Sensorsystems 110 aufgespannten Ebene zwischen der Bezugsebene 300 und der von der x-Achse und der y-Achse des Sensorsystems 110 aufgespannten Ebene 400 beziehungsweise der um die Achse 106 gekippten Bezugsebene 400. In 4 is the wheelchair 100 shown in tilted position. When tilting around the axis 106 of the drive wheel 101 lose the front wheels 103 the ground contact. The tilted position of the wheelchair 100 is represented by a tilt angle Ψ (t). The tilt angle Ψ (t) is as in 4 represented, for example, in the y-axis and the z-axis of the sensor system 110 spanned plane between the reference plane 300 and that of the x-axis and the y-axis of the sensor system 110 spanned level 400 or the one around the axis 106 tilted reference plane 400 ,

In 4 ist der gekippte Rollstuhl 100 am Balancierwinkel Ψ₀ als Kippwinkel Ψ(t) gezeigt. Der Balancierwinkel Ψ₀ liegt vor, wenn der gemeinsame Schwerpunkt 350 des Rollstuhls 100 und des Rollstuhlfahrers 360 über der Achse 106 liegt. In 4 is the tilted wheelchair 100 at the balance angle Ψ ₀ as a tilt angle Ψ (t) shown. The balance angle Ψ ₀ is present when the common center of gravity 350 of the wheelchair 100 and the wheelchair user 360 above the axis 106 lies.

Die abgebildete Lage des Rollstuhls 100 in 4 am Balancierwinkel Ψ₀ ist instabil. Leichte Änderungen des Kippwinkels Ψ(t) resultieren aufgrund der Gewichtskraft am Schwerpunkt 350 in einem Kipp-Drehmoment um die Achse 106. Um den Rollstuhl 100 am Balancierwinkel Ψ₀ zu halten, müssen leichte Änderungen des Kippwinkels Ψ(t) demnach vom Rollstuhlfahrer 360 durch einen manuelle Krafteingriff auf eine Kraftübertragungseinrichtung 102, wie z.B. auf die Greifringe, oder durch eine Gewichtsverlagerung des Rollstuhlfahrers 360 ausgeglichen werden. The pictured location of the wheelchair 100 in 4 at the balance angle Ψ ₀ is unstable. Slight changes in the tilt angle Ψ (t) result due to the weight at the center of gravity 350 in a tilting torque around the axis 106 , To the wheelchair 100 At the balance angle Ψ ₀ , slight changes in the tilt angle Ψ (t) must therefore be made by the wheelchair user 360 by a manual force intervention on a power transmission device 102 , such as on the handrims, or by a weight transfer of the wheelchair user 360 be compensated.

In 5 ist der Rollstuhl 100 an einem Kippwinkel Ψ(t) größer dem Balancierwinkel Ψ₀ dargestellt. Bei einem Kippwinkel Ψ(t) größer dem Balancierwinkel Ψ₀ kippt der Rollstuhl 100 ohne einen Krafteingriff um die Achse 106 nach hinten. In 5 is the wheelchair 100 at a tilt angle Ψ (t) greater than the Balancierwinkel Ψ ₀ shown. At a tilt angle Ψ (t) greater than the balance angle Ψ ₀ , the wheelchair tilts 100 without a force engagement about the axis 106 to the rear.

In 6 ist ein Antriebsrad 101 des Rollstuhls 100 mit einem Greifring als Kraftübertragungseinrichtung 102 und dem Elektromotor 104 abgebildet. Das Antriebsrad 101 verfügt beispielsweise über einen mit Luft gefüllten und unter Druck stehenden Reifen 600. Die Achse 106 des Antriebsrades 101 ist dargestellt. Es wird deutlich, dass eine manuelle Kraft des Rollstuhlfahrers 360 auf den Greifring 102 parallel zur maschinellen Antriebskraft des Elektromotors 104 auf das Antriebsrad 101 wirkt. Die beiden resultieren Drehmomente zum Antrieb überlagern sich also additiv. Der Rollstuhlfahrer 360 kann jederzeit mit einem aufgebrachten, manuellen Drehmoment den mindestens einen Elektromotor 104 überstimmen, das heißt das Antriebsrad 101 des Rollstuhles 100 entgegen eines durch den Elektromotor 104 aufgebrachten Drehmomentes M drehen.In 6 is a drive wheel 101 of the wheelchair 100 with a gripping ring as a power transmission device 102 and the electric motor 104 displayed. The drive wheel 101 For example, it has an air-filled and pressurized tire 600 , The axis 106 of the drive wheel 101 is presented, layed out. It becomes clear that a manual force of the wheelchair user 360 on the grip ring 102 parallel to the mechanical driving force of the electric motor 104 on the drive wheel 101 acts. The two resulting torques for the drive are thus superimposed additively. The wheelchair user 360 can at any time with an applied, manual torque the at least one electric motor 104 override, that is the drive wheel 101 of the wheelchair 100 against one by the electric motor 104 torque applied M turn.

In 7 ist in einem Flussdiagramm die parallele Wirkung der manuellen Kraft des Rollstuhlfahrers 360 und der maschinellen Antriebskraft des Elektromotors 104 auf das Antriebsrad 101 dargestellt. Der Rollstuhlfahrer 360 prägt eine Kraft auf den Greifring 102 am Antriebsrad 101 auf und kann so den Rollstuhl 100 je nach Kraftrichtung nach vorne oder nach hinten antreiben. Bei unterschiedlichen Kräften am rechten und linken Antriebsrad 101 ist eine Kurvenfahrt beziehungsweise ein Drehen des Rollstuhles 100 um die Hochachse (z-Achse), d.h. auf der Stelle, möglich. Im erfindungsgemäßen Verfahren erfasst ein Sensor 110 mindestens eine Kippgröße als Maß der Drehung um eine parallele Achse zur Achse 106 des Antriebsrades 101, wobei die Achse auch parallel zur x-Achse, orthogonal zur Hochachse (z-Achse) und orthogonal zur y-Achse in Vorwärtsrichtung angeordnet ist. Der Sensor 110 gibt mindestens ein Sensorsignal aus, welches die Drehung um die Achse 106 repräsentiert. Das Steuergerät 105 erfasst das Sensorsignal und steuert in Abhängigkeit der mindestens einen Kippgröße den Elektromotor 104 an. Der Elektromotor 104 treibt durch die Ansteuerung vom Steuergerät 105 das Antriebsrad 101 in Abhängigkeit der Drehrate Ψ .(t) und/oder des Kippwinkels Ψ(t) an.In 7 is in a flow chart the parallel effect of the manual power of the wheelchair user 360 and the driving force of the electric motor 104 on the drive wheel 101 shown. The wheelchair user 360 imposes a force on the grip ring 102 on the drive wheel 101 and so can the wheelchair 100 drive forwards or backwards depending on the direction of the force. At different forces on the right and left drive wheel 101 is a cornering or turning the wheelchair 100 around the vertical axis (z-axis), ie on the spot, possible. In the method according to the invention, a sensor detects 110 at least one tilt amount as a measure of the rotation about a parallel axis to the axis 106 of the drive wheel 101 wherein the axis is also arranged parallel to the x-axis, orthogonal to the vertical axis (z-axis) and orthogonal to the y-axis in the forward direction. The sensor 110 outputs at least one sensor signal representing the rotation about the axis 106 represents. The control unit 105 detects the sensor signal and controls the electric motor as a function of the at least one tilting variable 104 at. The electric motor 104 drives by the control of the control unit 105 the drive wheel 101 depending on the rate of rotation Ψ (t) and / or the tilt angle Ψ (t).

In 8 ist ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In einem ersten Schritt 810 wird durch einen Sensor 110 am Rollstuhl 100 ein Maß für einen Kippwinkel Ψ(t) erfasst. Der Kippwinkel Ψ(t) repräsentiert das Kippen beziehungsweise eine Drehung des Rollstuhls 100 um die Achse 106. In einem zweiten Schritt 820 wird ein Kippwinkelbereich erkannt. In 8th a flowchart of the method according to the invention is shown. In a first step 810 is through a sensor 110 on the wheelchair 100 a measure of a tilt angle Ψ (t) detected. The tilt angle Ψ (t) represents the tilting or rotation of the wheelchair 100 around the axis 106 , In a second step 820 a tilt angle range is detected.

Ist der erfasste Kippwinkel Ψ(t) kleiner als ein Minimalwinkel Ψ_min oder größer als ein Maximalwinkel Ψ_max, so erfolgt eine erste Ansteuerung 831 des Elektromotors 104. Der Elektromotor 104 erzeugt dadurch ein Drehmoment M auf das Antriebsrad 101 des Rollstuhls 100. Das Drehmoment M erzeugt durch die erste Ansteuerung 831 eine Drehung um die Achse 106 des Antriebsrades 101 in Richtung der Balancierlage bzw. des Balancierwinkels Ψ₀.If the detected tilt angle Ψ (t) is smaller than a minimum angle Ψ _min or greater than a maximum angle Ψ _max , a first activation takes place 831 of the electric motor 104 , The electric motor 104 thereby generates a torque M on the drive wheel 101 of the wheelchair 100 , The torque M generated by the first drive 831 a turn around the axis 106 of the drive wheel 101 in the direction of the balancing position or the balancing angle Ψ ₀ .

Liegt der erfasste Kippwinkel Ψ(t) dagegen zwischen dem Minimalwinkel Ψ_min und dem Maximalwinkel Ψ_max, so erfolgt eine zweite Ansteuerung 832 des Elektromotors 104. Die zweite Ansteuerung 832 erzeugt ein Drehmoment M, wodurch eine Drehrate Ψ .(t) des Rollstuhls 100 um eine Achse 106 des Antriebsrades 101 betragsmäßig größer Null mit gleichbleibender Kipprichtung realisiert wird.On the other hand, if the detected tilt angle Ψ (t) lies between the minimum angle Ψ _min and the maximum angle Ψ _max , then a second activation takes place 832 of the electric motor 104 , The second control 832 generates a torque M, causing a rate of rotation Ψ. (T) of the wheelchair 100 around an axis 106 of the drive wheel 101 amount greater than zero is realized with the same tilt direction.

Die Verfahrensschritte wiederholen sich, so dass der Elektromotor 104 wiederholt in Abhängigkeit des Kippwinkels Ψ(t) angesteuert wird.The process steps are repeated, so that the electric motor 104 repeatedly in response to the tilt angle Ψ (t) is driven.

Durch die erste Ansteuerung 831 des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also beispielsweise die zwei Antriebsräder 101 in 5 durch den Elektromotor 104 in Abhängigkeit des ermittelten Kippwinkels Ψ(t) zur Rückwärtsfahrt des Rollstuhles 100 angetrieben. By the first control 831 Thus, for example, the two drive wheels 101 in 5 through the electric motor 104 as a function of the determined tilt angle Ψ (t) for reversing the wheelchair 100 driven.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem optionalen Schritt 840 beendet werden. Die Beendigung des Verfahrens kann beispielsweise durch ein Kippen auf die Vorderräder 103 oder mittels einer manuell eingeleiteten Kraft des Rollstuhlfahrers 360 auf mindestens einen Greifring 102 oder durch das Erfassen einer manuellen Eingabe des Rollstuhlfahrers 360 erfolgen. The process according to the invention can be carried out in an optional step 840 to be ended. The termination of the process can be accomplished, for example, by tilting the front wheels 103 or by means of a manually introduced force of the wheelchair user 360 on at least one gripping ring 102 or by detecting a manual entry of the wheelchair user 360 respectively.

In einer erweiterten Ausführung des Verfahrens kann in einem optionalen Schritt das Steuergerät 105 den Balancierwinkel Ψ₀ durch ein Balancierwinkelermittlungsverfahren ermitteln.In an expanded embodiment of the method, in an optional step, the controller 105 determine the balance angle Ψ ₀ by a balance angle determination method.

In einem weiteren, optionalen Schritt des Verfahrens kann die Drehrate Ψ .(t), der Kippwinkel Ψ(t), ein Abstand des Kippwinkels Ψ(t) zu dem Balancierwinkel Ψ₀ und/oder eine Gierrate dem Rollstuhlfahrer 360 angezeigt werden. Die Anzeige kann visuell an einem Anzeigegerät realisiert sein. Die Anzeige kann alternativ auch akustisch durch einen Signalton über den Lautsprecher oder alternativ auch haptisch durch mindestens einen Aktor an mindestens einem der Greifringe und/oder am Rollstuhlgestell erfolgen. In a further, optional step of the method, the rate of rotation Ψ (t), the tilt angle Ψ (t), a distance of the tilt angle Ψ (t) from the balance angle Ψ ₀ and / or a yaw rate to the wheelchair user 360 are displayed. The display can be realized visually on a display device. The display can alternatively acoustically also by a signal tone via the loudspeaker or alternatively by haptic action by at least one actuator on at least one of the gripping rings and / or on the wheelchair frame.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird mindestens ein Antriebsrad 101 vom Elektromotor 104 in Abhängigkeit der Drehrate Ψ .(t) mit einem durch das Steuergerät 105 ermittelten Drehmoment M gemäß einer linearen Funktion nach Gleichung (1) angetrieben, insbesondere bei der zweiten Ansteuerung 832 des Verfahrens. Als Dämpfungskonstante k wird dabei beispielsweise bezüglich des Drehmoments in Nm und bezüglich der Drehrate in rad/s ein Wert zwischen 10 und 100 gewählt. Besonders bevorzugt wird die Dämpfungskonstante k auf einen Wert zwischen 30 bis 80 gesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Elektromotor 104 nur in Abhängigkeit der Drehrate Ψ .(t) angetrieben. Die zweite Ansteuerung 831 des Elektromotors 104 erfolgt für Kippwinkel Ψ(t) zwischen dem Minimalwinkel Ψ_min und dem Maximalwinkel Ψ_max zur Erzeugung eines Drehmoments M für den Antrieb des Rollstuhls 100 bevorzugt entsprechend Gleichung (1). M = –k·Ψ .(t) (1) In a further embodiment, at least one drive wheel 101 from the electric motor 104 as a function of the rate of rotation Ψ (t) with one by the control unit 105 determined torque M according to a linear function according to equation (1) driven, in particular in the second control 832 of the procedure. As the damping constant k, a value between 10 and 100 is selected, for example, with respect to the torque in Nm and with respect to the rotation rate in rad / s. Particularly preferably, the damping constant k is set to a value between 30 and 80. In this embodiment, the electric motor 104 only driven in dependence of the rotation rate Ψ (t). The second control 831 of the electric motor 104 takes place for tilt angle Ψ (t) between the minimum angle Ψ _min and the maximum angle Ψ _max for generating a torque M for driving the wheelchair 100 preferably according to equation (1). M = -k · Ψ. (T) (1)

In einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Antriebsrad 101 durch den Elektromotor 104 in Abhängigkeit des Kippwinkels Ψ(t) als Kippparameter angetrieben. In another embodiment, the drive wheel 101 through the electric motor 104 in response to the tilt angle Ψ (t) driven as Kippparameter.

Erfindungsgemäß erfolgt die erste Ansteuerung 831 des Elektromotors 104 so, dass eine Drehung in Richtung des Balancierwinkels Ψ₀ resultiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Elektromotor 104 das Antriebsrad 101 in Kipprichtung mit einem Drehmoment M gemäß einer Funktion umfassend Gleichung (2) antreibt. Diese Regelung kann auch als federnd beschrieben werden. Die Konstante c weist bezüglich eines Drehmomentes M in Nm und eines Kippwinkels Ψ(t) in rad insbesondere Werte zwischen 50 bis 300 auf. Dies wird beispielsweise durch starke Vorwärts- und/oder Rückwärtsfahrt in Kipprichtung realisiert. Der Rollstuhl 100 lässt sich in dieser Ausgestaltung der Erfindung auch durch Gewichtsverlagerung des Rollstuhlfahrers 360 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung antreiben. M = –c·(Ψ(t) – Ψ₀) (2) According to the first activation 831 of the electric motor 104 so that a rotation in the direction of the Balancierwinkels Ψ ₀ results. This embodiment of the invention can for example take place in that the electric motor 104 the drive wheel 101 in the tilting direction with a torque M according to a function comprising equation (2). This regulation can also be described as resilient. The constant c has in particular values between 50 and 300 with respect to a torque M in Nm and a tilt angle Ψ (t) in rad. This is realized for example by strong forward and / or reverse in the direction of tilting. The wheelchair 100 can be in this embodiment of the invention also by shifting the weight of the wheelchair user 360 in the forward or reverse direction. M = -c · (Ψ (t) - Ψ ₀ ) (2)

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der aktuelle Kippwinkel Ψ(t) und die aktuelle Drehrate Ψ .(t) erfasst. Außerdem erfolgt die erste Ansteuerung 831 oder die zweite Ansteuerung 832 des Elektromotors 104 in Abhängigkeit des erfassten Kippwinkels Ψ(t) und der erfassten Drehrate Ψ .(t), wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Elektromotor 104 nur bei Kippwinkeln Ψ(t) in einem definierten Wertebereich angesteuert wird, insbesondere bei Kippwinkeln Ψ(t) zwischen 5° bis 25°. Damit würde also beispielsweise bei einem Kippwinkel Ψ(t) = 3° kein Drehmoment des Elektromotors 104 realisiert. Dabei treibt der Elektromotor 104 das Antriebsrad 101 beispielsweise mit einem Drehmoment M gemäß einer Funktion nach Gleichung (3) an. Das Drehmoment M ist nach Gleichung (3) von der Dämpfungskonstante k, von der Drehrate Ψ .(t) und von einer Funktion f(Ψ(t)) des Kippwinkels Ψ(t) abhängig. M = –k·f(Ψ(t))·Ψ .(t) (3) In a preferred embodiment, the current tilt angle Ψ (t) and the current spin rate Ψ (t) are detected. In addition, the first activation takes place 831 or the second control 832 of the electric motor 104 as a function of the detected tilt angle Ψ (t) and the detected rotation rate Ψ (t), in this embodiment the electric motor 104 only at tilt angles Ψ (t) is driven in a defined range of values, in particular at tilt angles Ψ (t) between 5 ° to 25 °. Thus, for example, at a tilt angle Ψ (t) = 3 ° no torque of the electric motor 104 realized. It drives the electric motor 104 the drive wheel 101 For example, with a torque M according to a function of equation (3). According to equation (3), the torque M depends on the damping constant k, on the rotational rate Ψ (t) and on a function f (Ψ (t)) of the tilt angle Ψ (t). M = -k · f (Ψ (t)) · Ψ. (T) (3)

Die Funktion f(Ψ(t)) weist beispielsweise ein Maximum am Balancierwinkel Ψ₀ auf, wobei die Bedingungen der zweiten Ansteuerung 832 im Bereich zwischen dem Minimalwinkel Ψ_min und dem Maximalwinkel Ψ_max gelten. Eine Ableitung der Funktion f(Ψ(t)) ist des Weiteren beispielsweise für Kippwinkel kleiner dem Balancierwinkel Ψ₀ positiv und für Kippwinkel Ψ(t) größer dem Balancierwinkel Ψ₀ negativ. Beim Balancieren bei Kippwinkeln Ψ(t) in der Nähe des Balancierwinkels Ψ₀ wird also ein stärkeres Drehmoment M durch den Elektromotor 104 aufgebracht als bei einem Kippwinkel mit größerem Abstand zum Balancierwinkel Ψ₀.The function f (Ψ (t)), for example, has a maximum at the balancing angle Ψ ₀ , wherein the conditions of the second control 832 in the range between the minimum angle Ψ _min and the maximum angle Ψ _max apply. A derivative of the function f (Ψ (t)) is furthermore, for example, tilt angle smaller than the Balancierwinkel Ψ ₀ and a positive tilt angle for Ψ (t) greater than the Balancierwinkel Ψ ₀ negative. When balancing at tilt angles Ψ (t) in the vicinity of the balance angle Ψ ₀ thus becomes a stronger torque M by the electric motor 104 applied as at a tilt angle with a greater distance to the balance angle Ψ ₀ .

In 9a ist nach Gleichung (4) eine weiterführende Form der Funktion f(Ψ(t)) abgebildet. Demnach wird der Elektromotor 104 nur bei Kippwinkeln Ψ(t) mit einem maximalen Winkelabstand ΔΨ vom Balancierwinkel Ψ₀ angetrieben, wobei beispielsweise Ψ₀ = 14° und ΔΨ = 6° sind. In dem in 9a gezeigten Beispiel wird das Balancieren für Kippwinkel Ψ(t) des Rollstuhls 100 also zwischen Ψ(t) = 8° bis Ψ(t) = 20° unterstützt. Der Elektromotor 104 treibt die Antriebsräder 101 dabei am Balancierwinkel Ψ₀ = 14° mit einem maximalen Drehmoment an.

In 9a according to equation (4) a further form of the function f (Ψ (t)) is shown. Accordingly, the electric motor 104 only at tilt angles Ψ (t) with a maximum angular distance ΔΨ driven by the balancing angle Ψ ₀ , for example, Ψ ₀ = 14 ° and ΔΨ = 6 °. In the in 9a shown example, the balance for tilt angle Ψ (t) of the wheelchair 100 thus supported between Ψ (t) = 8 ° to Ψ (t) = 20 °. The electric motor 104 drives the drive wheels 101 at the balancing angle Ψ ₀ = 14 ° with a maximum torque.

In 9b ist nach Gleichung (4) eine Weiterbildung der weiterführenden Form der Funktion f(Ψ(t)) abgebildet. Demnach wird der Elektromotor 104, wie in 9a, nur bei Kippwinkeln Ψ(t) mit einem maximalen Winkelabstand ΔΨ vom Balancierwinkel Ψ₀ angetrieben, wobei beispielsweise Ψ₀ = 14° und ΔΨ = 6° sind. Am Balancierwinkel Ψ₀ = 14° liegt in dieser Weiterführung zusätzlich ein relatives Minimum der Funktion f(Ψ(t)) vor. Die Unterstützung des Rollstuhlfahrers durch das Drehmoment M des Elektromotor zum Balancieren steigt damit ausgehend von Ψ(t) = 0° zunächst an, so dass die Balancierlage leichter erreicht werden kann. Am Balancierwinkel Ψ₀ = 14° nimmt die Unterstützung zumindest geringfügig ab, so dass um den Balancierwinkel Ψ₀ = 14° zunehmend manuell balanciert wird. Dadurch erhält der Rollstuhlfahrer ein haptisches Feed-back durch ein zunehmendes Drehmoment des Elektromotors 104 bei steigender Abweichung vom Balancierwinkel Ψ₀ in der Nähe des Balancierwinkels Ψ₀.In 9b according to equation (4), a development of the further form of the function f (Ψ (t)) is shown. Accordingly, the electric motor 104 , as in 9a , only at tilt angles Ψ (t) with a maximum angular distance ΔΨ driven by the balancing angle Ψ ₀ , for example, Ψ ₀ = 14 ° and ΔΨ = 6 °. At the balance angle Ψ ₀ = 14 °, in this continuation there is additionally a relative minimum of the function f (Ψ (t)). The support of the wheelchair user by the torque M of the electric motor for balancing thus increases starting from Ψ (t) = 0 °, so that the balancing position can be more easily achieved. At the balancing angle Ψ ₀ = 14 °, the support decreases at least slightly, so that the balancing angle Ψ ₀ = 14 ° increasingly balances manually. This gives the wheelchair user a haptic feedback through an increasing torque of the electric motor 104 with increasing deviation from the balance angle Ψ ₀ in the vicinity of the balance angle Ψ ₀ .

In einer Variante der möglichen, alternativen Ausgestaltung der Erfindung treibt der Elektromotor 104 das Antriebsrad 101 in Kipprichtung mit einem Drehmoment M gemäß einer Funktion der Gleichung (5) in quadratischer Abhängigkeit des Kippwinkels Ψ(t) an, wobei eine Drehrate Ψ .(t) um die Achse 106 entgegen der Kipprichtung resultiert. M = –c₁·(Ψ(t) – Ψ₀) – c₂·(Ψ(t) – Ψ₀)²·sgn(Ψ(t) – Ψ₀) (5) In a variant of the possible, alternative embodiment of the invention drives the electric motor 104 the drive wheel 101 in the tilting direction with a torque M according to a function of equation (5) in quadratic dependence of the tilt angle Ψ (t), wherein a rotation rate Ψ. (t) about the axis 106 results contrary to the tilting direction. M = -c ₁ * (Ψ (t) - Ψ ₀ ) - c ₂ · (Ψ (t) - Ψ ₀ ) ² · sgn (Ψ (t) - Ψ ₀ ) (5)

In einer weiteren Variante der möglichen, alternativen Ausgestaltung der Erfindung treibt der Elektromotor 104 durch die Ansteuerung das Antriebsrad 101 in Kipprichtung mit einem Drehmoment M gemäß der Gleichung (6) in Abhängigkeit des Kippwinkels Ψ(t) und einer nichtlinearen Funktion g(Ψ(t)) an. Ein möglicher Graph der Funktion g(Ψ(t)) ist in 10 dargestellt. M = –c₃·g(Ψ(t))·(Ψ(t) – Ψ₀) (6) In a further variant of the possible, alternative embodiment of the invention drives the electric motor 104 by driving the drive wheel 101 in the tilting direction with a torque M according to the equation (6) as a function of the tilt angle Ψ (t) and a nonlinear function g (Ψ (t)). A possible graph of the function g (Ψ (t)) is in 10 shown. M = -c ₃ · g (Ψ (t)) · (Ψ (t) - Ψ ₀ ) (6)

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in 11 abgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel treibt der Elektromotor 104 das Antriebsrad 101 in Kipprichtung an, wobei für unterschiedliche Kippwinkelbereiche ein unterschiedliches Steuerverhalten resultiert. Wie in 11 dargestellt, umfasst ein erster Bereich 1101 Kippwinkel Ψ(t) kleiner einem Minimalwinkel Ψ_min. Im ersten Bereich 1101 wird durch die erste Ansteuerung 831 des Elektromotors 104 mittels des Drehmoments M des Elektromotors 104 eine Drehung um die Achse 106 des Antriebsrades 101 in Richtung der Balancierlage erzeugt. Dadurch erhöht sich der Kippwinkel Ψ(t) bis als Kippwinkel Ψ(t) der Minimalwinkel Ψ_min erreicht ist. Ein zweiter Bereich 1102 umfasst, wie in 11 dargestellt, Kippwinkel Ψ(t) größer einem Maximalwinkel Ψ_max. Im zweiten Bereich 1102 wird ebenfalls durch die erste Ansteuerung 831 des Elektromotors 104 mittels des Drehmoments M des Elektromotors 104 eine Drehung um die Achse 106 des Antriebsrades 101 in Richtung der Balancierlage erzeugt. Dadurch reduziert sich der Kippwinkel Ψ(t) bis als Kippwinkel Ψ(t) der Maximalwinkel Ψ_max erreicht ist. Für den Bereich 1101 und den Bereich 1102 erfolgt die erste Ansteuerung 831 des Elektromotors. Die erste Ansteuerung 831 weist im ersten Bereich 1101 und im zweiten Bereich 1102 allerdings ein unterschiedliches Vorzeichen auf. Ein dritter Bereich 1103 umfasst Kippwinkel Ψ(t) größer oder gleich dem Minimalwinkel Ψ_min oder kleiner oder gleich dem Maximalwinkel Ψ_max, wie in 11 visualisiert. Für den Bereich 1103 erfolgt die zweite Ansteuerung 832 des Elektromotors 104. Im dritten Bereich 1103 wird bevorzugt eine reduzierte Drehrate Ψ .(t) in Kipprichtung um die Achse 106 realisiert, so dass im Bereich um den Balancierwinkel Ψ₀ unterstützt balanciert wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses alternativen Ausführungsbeispiels liegt der Balancierwinkel mittig im dritten Bereich 1103. Diese Variante der Erfindung hat den Vorteil, dass ein ungewolltes Umkippen nach hinten oder auf die Vorderräder 103 vermieden wird, wobei am Balancierwinkel Ψ₀ eine manuelle und direkte Kontrolle des Rollstuhls 100 durch den Rollstuhlfahrer 360 vorliegt.An inventive embodiment is in 11 displayed. In this embodiment, the electric motor drives 104 the drive wheel 101 in the tilting direction, with a different control behavior results for different Kippwinkelbereiche. As in 11 shown includes a first area 1101 Tilt angle Ψ (t) smaller than a minimum angle Ψ _min . In the first area 1101 is by the first control 831 of the electric motor 104 by means of the torque M of the electric motor 104 a turn around the axis 106 of the drive wheel 101 generated in the direction of the balance. As a result, the tilt angle Ψ (t) increases until the minimum angle Ψ _{min is} reached as the tilt angle Ψ (t). A second area 1102 includes, as in 11 shown, tilt angle Ψ (t) greater than a maximum angle Ψ _max . In the second area 1102 is also by the first control 831 of the electric motor 104 by means of the torque M of the electric motor 104 a turn around the axis 106 of the drive wheel 101 generated in the direction of the balance. This reduces the tilt angle Ψ (t) until the tilt angle Ψ (t) of the maximum angle Ψ _{max is} reached. For the area 1101 and the area 1102 the first activation takes place 831 of the electric motor. The first control 831 points in the first area 1101 and in the second area 1102 however, a different sign on. A third area 1103 includes tilt angle Ψ (t) greater than or equal to the minimum angle Ψ _min or less than or equal to the maximum angle Ψ _max , as in 11 visualized. For the area 1103 the second control takes place 832 of the electric motor 104 , In the third area 1103 is preferably a reduced rate of rotation Ψ. (t) in the tilting direction about the axis 106 realized, so that in the area around the balancing angle Ψ ₀ supported balanced. In a preferred embodiment of this alternative embodiment, the Balancierwinkel is centered in the third area 1103 , This variant of the invention has the advantage that an accidental overturning to the rear or to the front wheels 103 is avoided, with the Balancierwinkel Ψ ₀ a manual and direct control of the wheelchair 100 by the wheelchair user 360 is present.

In 12 ist für die unterschiedlichen Kippwinkelbereiche ein möglicher Verlauf des Drehmoments M über den Kippwinkeln Ψ(t) dargestellt, welcher durch die erste Ansteuerung 831 und durch zweite Ansteuerung 832 resultiert. Für Kippwinkel Ψ(t) kleiner dem Minimalwinkel Ψ_min oder größer dem Maximalwinkel Ψ_max, d.h. in den Bereichen 1101 und 1102, wird durch die erste Ansteuerung 831 des Elektromotors 104 beispielsweise ein Drehmoment M nach Gleichung (2) erzeugt. Das Drehmoment M in 12 ist für Kippwinkel Ψ(t) kleiner dem Minimalwinkel Ψ_min positiv, d.h. es wird ein Fahrt des Rollstuhls 100 in Vorwärtsrichtung realisiert, wodurch eine Drehung des Rollstuhls 100 um die Achse 106 des Antriebsrades 101 in Richtung der Balancierlage erfolgt. Das Drehmoment M in 12 ist für Kippwinkel Ψ(t) größer dem Minimalwinkel Ψ_min negativ, d.h. es wird eine Fahrt des Rollstuhls 100 in Rückwärtsrichtung realisiert. Daraus resultiert eine Drehung des Rollstuhls 100 um die Achse 106 des Antriebsrades 101 in Richtung der Balancierlage. Für Kippwinkel Ψ(t) zwischen dem Minimalwinkel Ψ_min und dem Maximalwinkel Ψ_max, d.h. im Bereich 1103, wird durch die zweite Ansteuerung 832 des Elektromotors 104 in diesem Beispiel kein Drehmoment M erzeugt.In 12 is shown for the different Kippwinkelbereiche a possible curve of the torque M on the tilt angles Ψ (t), which by the first control 831 and by second control 832 results. For tilt angle Ψ (t) smaller than the minimum angle Ψ _min or greater than the maximum angle Ψ _max , ie in the ranges 1101 and 1102 , is controlled by the first control 831 of the electric motor 104 For example, generates a torque M according to equation (2). The torque M in 12 is for tilt angle Ψ (t) smaller than the minimum angle Ψ _min positive, ie it is a ride of the wheelchair 100 realized in the forward direction, creating a Rotation of the wheelchair 100 around the axis 106 of the drive wheel 101 takes place in the direction of the balance position. The torque M in 12 is for tilt angle Ψ (t) greater than the minimum angle Ψ _min negative, ie it is a ride of the wheelchair 100 realized in reverse direction. This results in a rotation of the wheelchair 100 around the axis 106 of the drive wheel 101 in the direction of the balance. For tilt angle Ψ (t) between the minimum angle Ψ _min and the maximum angle Ψ _max , ie in the range 1103 , is controlled by the second control 832 of the electric motor 104 in this example no torque M is generated.

Alternativ kann im Bereich 1103, wie in 13 gezeigt, d.h. zwischen dem Minimalwinkel Ψ_min und dem Maximalwinkel Ψ_max, durch die zweite Ansteuerung 832 des Elektromotors 104 ein Drehmoment M nach Gleichung (1) in Abhängigkeit der Drehrate Ψ .(t) und der einer Dämpfungskonstante k erfolgen. Dadurch wird eine Drehrate Ψ .(t) des Rollstuhls 100 um eine Achse 106 des Antriebsrades 101 betragsmäßig größer Null mit gleichbleibender Kipprichtung in der Nähe des Balancierwinkels Ψ₀ realisiert. Der Rollstuhlfahrer 360 balanciert in diesem Bereich durch manuellen Krafteinwirkung auf die Kraftübertragungsvorrichtung 102, wobei er durch die zweite Ansteuerung 832 des Elektromotors 104 unterstützt wird.Alternatively, in the area 1103 , as in 13 shown, ie between the minimum angle Ψ _min and the maximum angle Ψ _max , by the second control 832 of the electric motor 104 a torque M according to equation (1) as a function of the rotation rate Ψ. (t) and that of a damping constant k occur. This results in a rate of rotation Ψ. (T) of the wheelchair 100 around an axis 106 of the drive wheel 101 amount greater than zero realized with constant tilting direction in the vicinity of the balancing angle Ψ ₀ . The wheelchair user 360 balances in this area by manual force on the power transmission device 102 , where he by the second control 832 of the electric motor 104 is supported.

In einer weiterführenden Ausgestaltung der Erfindung wird ein Balancieren bei seitlichem Gefälle, z.B. schräg am Hang, unterstützt. Dafür weist ein Rollstuhl 100 zwei Antriebsräder 101 und pro Antriebsrad 101 jeweils einen separat ansteuerbaren Elektromotor 104 auf. Außerdem erfasst das Sensorsystem 110 auch ein Maß für eine Drehung um die Hochachse beziehungswiese um die z-Achse, d.h. die Gierrate des Rollstuhls 100. Die Ansteuerung der Elektromotoren 104 erfolgt zusätzlich in Abhängigkeit erfassten Gierrate. Dadurch werden ein linkes Antriebsrad 101 und ein rechtes Antriebsrad 101 unterschiedlich stark mit jeweils einem Elektromotor 104 in Kipprichtung angetrieben, so dass die Gierrate mindestens reduziert wird.In a further embodiment of the invention, a balancing on lateral slopes, eg obliquely on a slope, supported. This is indicated by a wheelchair 100 two drive wheels 101 and per drive wheel 101 each a separately controllable electric motor 104 on. In addition, the sensor system detects 110 also a measure of a rotation about the vertical axis or meadow around the z-axis, ie the yaw rate of the wheelchair 100 , The control of the electric motors 104 additionally takes place as a function of the detected yaw rate. This will be a left drive wheel 101 and a right drive wheel 101 different degrees each with an electric motor 104 driven in the tilting direction, so that the yaw rate is at least reduced.

In 14 ist ein erfindungsgemäßes Steuergerät 105 zur Ansteuerung eines Elektromotors 104 abgebildet. Das Steuergerät umfasst wenigstens eine Recheneinheit 1402. Die Recheneinheit erfasst ein Sensorsignal eines Sensors. Das Sensorsignal repräsentiert eine Drehrate um die Achse des Antriebsrades 101 des Rollstuhls 100. Außerdem gibt die Recheneinheit 1402 ein Ausgangssignal zur Ansteuerung eines Elektromotors 104 eines Rollstuhls 100 in Abhängigkeit der erfassten Kippgröße aus. Dadurch erzeugt der Elektromotor 104 durch die Ansteuerung ein Drehmoment entgegen des Kipp-Drehmomentes. Das Steuergerät kann zusätzlich eine Empfangseinheit 1401 und/oder eine Ausgabeeinheit 1403 aufweisen.In 14 is an inventive control device 105 for controlling an electric motor 104 displayed. The control unit comprises at least one arithmetic unit 1402 , The arithmetic unit detects a sensor signal of a sensor. The sensor signal represents a rate of rotation about the axis of the drive wheel 101 of the wheelchair 100 , In addition, the arithmetic unit gives 1402 an output signal for controlling an electric motor 104 a wheelchair 100 depending on the detected tilt size. This generates the electric motor 104 by driving a torque against the tilting torque. The control unit can additionally have a receiving unit 1401 and / or an output unit 1403 exhibit.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung wird zusätzlich oder als Ersatz für das Steuergerät 105 ein tragbarer Computer am Rollstuhl befestigt. Ein solcher tragbarer Computer kann beispielsweise ein Smartphone sein. Der Computer kann auch wenigstens einen Sensor 110 für das erfindungsgemäße Verfahren aufweisen.In an alternative embodiment of the invention, in addition or as a replacement for the control unit 105 a portable computer attached to a wheelchair. Such a portable computer may be, for example, a smartphone. The computer can also have at least one sensor 110 for the inventive method.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008002993 B3 [0003]
US 5701965 [0004]
DE 60021709 T2 [0004]

Claims

Method for controlling an electric motor ( 104 ) for the advanced balancing support of a wheelchair ( 100 ), at least comprising the step of capturing ( 810 ) of a tilt angle (Ψ (t)) of the wheelchair ( 100 ), characterized in that • for tilt angle (Ψ (t)) smaller than a minimum angle (Ψ _min ) or greater than a maximum angle (Ψ _max ) a first control ( 831 ) of the electric motor ( 104 ) a torque (M) on the drive wheel ( 101 ) of the wheelchair ( 100 ), whereby a rotation of the wheelchair ( 100 ) around the axis ( 106 ) of the drive wheel ( 101 ) takes place in the direction of the balancing position, and • for tilt angle (Ψ (t)) between the minimum angle (Ψ _min ) and the maximum angle (Ψ _max ), a second activation ( 832 ) of the electric motor ( 104 ) a torque (M) on the drive wheel ( 101 ) of the wheelchair ( 100 ), whereby a rate of rotation (Ψ (t)) of the wheelchair ( 100 ) about an axis ( 106 ) of the drive wheel ( 101 ) amount greater than zero is realized with the same tilting direction.

Method according to Claim 1, characterized in that the first activation ( 831 ) of the electric motor ( 104 ) occurs only at tilt angles (Ψ (t)) in a predetermined value range, in particular at tilt angles (Ψ (t)) between 5 ° to 25 °.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the first activation ( 831 ) and / or the second control ( 832 ) controls the torque (M) according to a function of the form M = -c ₁ * (Ψ (t) - Ψ ₀ ) in response to a first constant (c ₁ ) and the tilt angle (Ψ (t)).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that • additionally a detection ( 810 ) at least one rate of rotation (Ψ (t)) of the wheelchair ( 100 ), and • the first activation ( 831 ) and / or the second control ( 832 ) of the electric motor ( 104 ) additionally in dependence of the detected rotation rate (Ψ (t)).

Method according to Claim 4, characterized in that the second control ( 832 ) of the electric motor ( 104 ) the torque (M) according to a function of the shape

M = -c ₂ · (Ψ. (T))

in response to a second constant (c ₂ ) and the detected rate of rotation (Ψ. (t)) controls.

Computer program, which executes a method according to one of claims 1 to 5.

Electric storage medium with a computer program according to claim 6.

Control unit ( 105 ), which executes a method according to one of claims 1 to 5, comprising at least one arithmetic unit ( 1402 ), which • at least one of the tilt angle (Ψ (t)) of the wheelchair ( 100 ), and • an output signal for the first activation ( 831 ) and / or second control ( 832 ) of an electric motor ( 104 ) is generated as a function of the detected tilt angle (Ψ (t)).

Wheelchair ( 100 ) with extended balancing support, which carries out a method according to one of claims 1 to 5, wherein the wheelchair ( 100 ) at least one drive wheel ( 101 ) with an axis ( 106 ) and a power transmission device ( 102 ) for manual power transmission and at least one front wheel ( 103 ), characterized in that the wheelchair ( 100 ) has the following components: at least one sensor ( 110 ), which at least one tilt angle (Ψ (t)) of the wheelchair ( 100 ) around the axis ( 106 ) as a measure of tilting the wheelchair ( 100 ), and • an electronic control unit ( 105 ) according to claim 8, which detects a variable representing the tilt angle (Ψ (t)) and an electric motor ( 104 ) as a function of the detected tilt angle (Ψ (t)), and • at least one electric motor ( 104 ), which generates a torque (M) on the drive wheel ( 101 ) of the wheelchair ( 100 ) for rotation about the axis ( 106 ) of the drive wheel ( 101 ) generated in the direction of the balance.

Wheelchair according to claim 9, characterized in that the at least one sensor ( 110 ) comprises an acceleration sensor, a rotation rate sensor and / or a distance sensor.