DE102016217078A1 - Method for controlling a walking aid, control device for a walking aid, walking aid - Google Patents
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Abstract
Verfahren (200) zum Steuern einer Gehhilfe (1) mit den Schritten: – Erfassen (201) mindestens eines ersten Abstands (A) eines oberen Bereichs (21), insbesondere eines Brustbereichs, eines Benutzers (2) der Gehhilfe (1) zu der Gehhilfe (1); – Erfassen (202) mindestens eines zweiten Abstands (B) eines unteren Bereichs (22), insbesondere eines Kniebereichs und/oder eines Bereichs unterhalb des Kniebereichs, des Benutzers (2) der Gehhilfe (1) zu der Gehhilfe (1); – Ermitteln (203) eines Stand- und/oder Gangbilds abhängig von dem mindestens einen ersten Abstand (A) und/oder dem mindestens einen zweiten Abstand (B); – Steuern (204) der Gehhilfe (2) abhängig von dem ermittelten Stand- und/oder Gangbild.Method (200) for controlling a walker (1) comprising the steps of: - detecting (201) at least a first distance (A) of an upper area (21), in particular a chest area, of a user (2) of the walker (1) to the Walking aid (1); - Detecting (202) at least a second distance (B) of a lower portion (22), in particular a knee region and / or an area below the knee area of the user (2) of the walker (1) to the walker (1); - Determining (203) of a stationary and / or gait image depending on the at least one first distance (A) and / or the at least one second distance (B); - Controlling (204) of the walker (2) depending on the determined standing and / or gait image.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Gehhilfe, eine entsprechende Steuereinrichtung für eine Gehhilfe sowie eine entsprechende Gehhilfe.The invention relates to a method for controlling a walking aid, a corresponding control device for a walking aid and a corresponding walker.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
Ein elektrisch angetriebener Rollator mit einer Körper-Abstands-Regelung ist dazu ausgelegt, den Abstand des Körpers des Benutzers des Rollators zu erfassen und die Geschwindigkeit des Rollators entsprechend einzustellen bzw. zu ändern.An electrically driven walker with a body-pitch control is designed to detect the distance of the body of the user of the rollator and adjust or change the speed of the rollator accordingly.
Bei Eintritt einer unbeherrschten Situation, bspw. beim Stolpern oder im Fall einer Ohnmacht, kann es zu Zuständen kommen, in denen die Änderung des Abstands des Körpers des Benutzers des elektrisch angetriebenen Rollators zum Rollator derart ändert, dass die Regelung aus dem Stand der Technik eine Geschwindigkeitserhöhung in Bewegungsrichtung vornehmen würde. Dies ist nachteilig, da in einer solchen Situation zur Stabilisierung der Rollator eine Möglichkeit zur Abstützung bereitstellen sollte. Demnach wäre ein Halten oder zumindest eine Verzögerung bzw. ein Bremsen hilfreicher.In the event of an uncontrolled situation, for example when stumbling or in the event of fainting, conditions may arise in which the change in the distance of the body of the user of the electrically driven rollator to the rollator changes such that the control of the prior art Speed increase in the direction of movement would make. This is disadvantageous because in such a situation the rollator should provide a means of support for stabilization. Accordingly, a hold or at least a deceleration or braking would be more helpful.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer Gehhilfe mit den Schritten:
- – Erfassen mindestens eines ersten Abstands eines oberen Bereichs, insbesondere eines Brustbereichs, eines Benutzers der Gehhilfe zu der Gehhilfe;
- – Erfassen mindestens eines zweiten Abstands eines unteren Bereichs, insbesondere eines Kniebereichs und/oder eines Bereichs unterhalb des Kniebereichs, des Benutzers der Gehhilfe zu der Gehhilfe;
- – Ermitteln eines Stand- und/oder Gangbilds abhängig von dem mindestens einen ersten Abstand und/oder dem mindestens einen zweiten Abstand;
- – Steuern der Gehilfe abhängig von dem ermittelten Stand- und/oder Gangbild.
- - Detecting at least a first distance of an upper area, in particular a chest area, a user of the walker to the walker;
- Detecting at least a second distance of a lower region, in particular a knee region and / or an area below the knee region, of the user of the walking aid to the walking aid;
- Determining a stationary and / or gait image as a function of the at least one first distance and / or the at least one second distance;
- - controlling the assistant depending on the determined standing and / or gait image.
Unter einem Stand- bzw. Gangbild kann vorliegend eine Information verstanden werden, die angibt ob, wie und/oder wohin sich Benutzer der Gehhilfe bewegt. Dabei wird insbesondere ein stabiler Stand bzw. Gang von einem instabilen Stand bzw. Gang zu unterscheiden. Des Weiteren kann die gewünschte Gehgeschwindigkeit abgeleitet werden. Darüber hinaus kann die gewünschte Gehrichtung bestimmt werden.In the present case, a standing or gait image can be understood to be information indicating whether, how and / or where the user of the walking aid is moving. In particular, a stable state or gait is to be distinguished from an unstable state or gait. Furthermore, the desired walking speed can be derived. In addition, the desired direction of walking can be determined.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren im Schritt des Steuerns, ein Erhöhen und/oder Einstellen der Geschwindigkeit der Gehhilfe abhängig von einem ermitteln Stand- und/oder Gangbild, das ein Vorbeugen und/oder Zurückbeugen des Benutzers repräsentiert. According to an advantageous embodiment, the method in the step of controlling, increasing and / or adjusting the speed of the walker depending on a determined standing and / or gait image, which represents a prevention and / or bending back of the user.
Unter einem Vorbeugen wird vorliegend verstanden, dass sich der Abstand des erfassten oberen Bereichs des Benutzers in einem stärkeren Maße verringert als der Abstand des erfassten unteren Bereichs des Benutzers. Prevention herein means that the distance of the detected upper portion of the user is reduced to a greater extent than the distance of the detected lower portion of the user.
Analog dazu wird ein Zurückbeugen verstanden.Analogously, a back bend is understood.
Ein Vorbeugen soll dabei vorliegend dazu führen, dass die Geschwindigkeit der Gehhilfe erhöht wird. Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit nur bis auf eine voreigestellte maximale Geschwindigkeit erhöht. Ein Zurückbeugen soll dabei vorliegend dazu führen, dass die Geschwindigkeit der Gehilfe reduziert wird bzw. Gehhilfe im Rückwärtsgang betrieben wird. Ebenfalls ist denkbar die Geschwindigkeit der Gehhilfe entsprechend dem Grad des Vorbeugens einzustellen.Prevention should in this case lead to the fact that the speed of the walker is increased. Preferably, the speed is increased only up to a preset maximum speed. In this case, bending back should lead to a reduction in the speed of the assistant or a walking aid being operated in reverse. It is also conceivable to adjust the speed of the walking aid according to the degree of prevention.
Die Geschwindigkeit bzw. die Geschwindigkeitserhöhung soll dabei vom Grad des Vorbeugens bzw. Zurücklehnens abhängig sein.The speed or the speed increase should depend on the degree of prevention or leaning back.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt des Erfassens mindestens eines zweiten Abstands des oberen Bereichs, insbesondere des Brustbereichs, des Benutzers der Gehhilfe zu der Gehhilfe, wobei im Schritt des Ermittelns das Stand- oder Gangbild abhängig von dem mindestens einen erstem Abstand des oberen Bereichs und von dem mindestens einen zweiten Abstand des oberen Bereichs ermittelt wird, wobei im Schritt des Steuerns die Richtung der Gehhilfe abhängig von einem Stand- und/oder Gangbild, das eine Oberkörperdrehung des Benutzers repräsentiert, geändert wird.According to an advantageous embodiment, the method comprises a further step of detecting at least a second distance of the upper area, in particular of the chest area, of the user of the walker to the walker, wherein in the step of determining the standing or gait image depending on the at least a first distance of and the at least one second distance of the upper portion is determined, wherein in the step of controlling the direction of the walking aid is changed depending on a standing and / or gait image representing a torso rotation of the user.
Nach dieser Ausführungsform wird in dem weiteren Schritt des Erfassens eines zweiten Abstand des oberen Bereichs des Benutzers der Gehhilfe zu der Gehhilfe, der zweite Abstand derart erfasst, dass zusammen mit dem erfassten ersten Abstand eine Drehung des Oberkörpers des Benutzers ermittelt werden kann.According to this embodiment, in the further step of detecting a second distance of the upper area of the user of the walker to the walker, the second distance is detected such that a rotation of the upper body of the user can be determined together with the detected first distance.
Dabei hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der erste und der zweite Abstand mittels eines ersten und eines zweiten Sensors zur Abstandsmessung erfasst wird. Alternativ kann auch ein einzelner Sensor zunächst einen Abstand zu einem ersten Teil des oberen Bereichs, bspw. des linken Brust- bzw. Schulterbereichs, des Benutzers erfassen und dann zu einem zweiten Teil des oberen Bereichs, bspw. des rechten Brust- bzw. Schulterbereichs.It has proved to be advantageous if the first and the second distance is detected by means of a first and a second sensor for distance measurement. Alternatively, also an individual Sensor first capture a distance to a first part of the upper region, for example. The left chest or shoulder area, the user and then to a second part of the upper region, eg. The right chest or shoulder area.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren im Schritt des Ermittelns die Bildung einer Differenz zwischen dem mindestens einen ersten Abstand des oberen Bereichs und dem mindestens eine erstens Abstand des unteren Bereichs. Sowie im Schritt des Steuerns das Anhalten der Gehhilfe und/oder die Einleitung eines Bremsens der Gehhilfe, wenn die ermittelte Differenz einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.According to an advantageous embodiment, in the step of determining, the method comprises the formation of a difference between the at least one first distance of the upper area and the at least one first distance of the lower area. As well as in the step of controlling stopping the walker and / or initiating a braking of the walker when the determined difference exceeds a predetermined limit.
Gemäß dieser Ausführungsform wird verhindert, dass ein Vorbeugen bzw. Zurücklehnen des Benutzers aufgrund einer unbeherrschten Situation, wie bspw. aufgrund eines Stolpers oder einer Ohnmacht, als Benutzerwunsch der Geschwindigkeitserhöhung interpretiert wird und dadurch die ohnehin schon unbeherrschte Situation nicht oder nur ungenügend durch die Gehhilfe aufgelöst wird bzw. in unpassender Weise auf diese Situation von der Gehhilfe reagiert wird.According to this embodiment, preventing the user from leaning back or reclining due to an uncontrolled situation such as a stumble or fainting is interpreted as a user's desire to speed up, thereby disabling the already uncontrolled situation, or insufficiently, the walker is responded to in an inappropriate way to this situation by the walker.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Verfahren im Schritt des Erfassens das Erfassen mindestens eines vierten Abstands des unteren Bereichs, insbesondere eines Kniebereichs und/oder eines Bereichs unterhalb des Kniebereichs, des Benutzers der Gehhilfe zu der Gehhilfe. Sowie im Schritt des Ermittelns die Bildung eines aggregierten Abstands des unteren Bereichs des Benutzers aus dem mindestens einen zweiten Abstand des unteren Bereichs und dem mindestens einen vierten Abstand des unteren Bereichs und das Ermitteln des Stand- und/oder Gangbild abhängig von dem aggregiert Abstand.According to an advantageous embodiment, the method in the step of detecting comprises detecting at least a fourth distance of the lower area, in particular a knee area and / or an area below the knee area, of the user of the walker to the walker. As well as in the step of determining the formation of an aggregated distance of the lower portion of the user from the at least one second distance of the lower portion and the at least one fourth distance of the lower portion and determining the static and / or gait image dependent on the aggregated distance.
Durch Auswertung der Entfernungen zu den einzelnen Beinen (links/rechts) lässt sich durch Aggregieren, bspw. durch Summenbildung ein Mittelwert mit wesentlich geringerer Schwankung ein wesentlich engeres Toleranzband einstellen. Dadurch ergibt sich ein besseres Stabilitätskriterium mit der Möglichkeit, eine evtl. erforderliche Stützbremsung früher auszulösen.By evaluating the distances to the individual legs (left / right), it is possible by aggregation, for example by summation, to set a mean value with considerably less fluctuation, a much narrower tolerance band. This results in a better stability criterion with the possibility of triggering a possibly required support braking earlier.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinrichtung für eine Gehhilfe, die dazu ausgebildet ist ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen.A further aspect of the present invention is the control device for a walking aid, which is designed to carry out a method according to the present invention.
Unter einer Steuereinrichtung kann vorliegend eine Steuergerät oder auch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) verstanden werden, die derart eine Gehhilfe integriert werden kann, dass die Steuereinrichtung die notwendigen Sensorsignale, insbesondere die erfassten Abstände, verarbeiten kann und die entsprechenden Aktuatoren, bspw. elektrische angesteuerte Antriebsräder oder Bremssysteme für die Gehhilfe ansteuern kann.In the present case, a control device can be understood as meaning a control device or also an application-specific integrated circuit (ASIC) which can be integrated into a walking aid in such a way that the control device can process the necessary sensor signals, in particular the detected distances, and the corresponding actuators, for example electrically driven ones Drive wheels or brake systems for the walker can control.
Dazu weist eine solche Steuereinrichtung entsprechende Rechenkapazität und geeignete Schnittstellen auf. Die Schnittstellen können dabei in Software- und/oder Hardware ausgeführt sein.For this purpose, such a control device has corresponding computing capacity and suitable interfaces. The interfaces can be executed in software and / or hardware.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Gehhilfe aufweisend mindestens eine Antriebseinrichtung, mindestens einen ersten Sensor zum Erfassen eines oberen Bereichs eines Benutzers der Gehilfe, mindestens einen ersten Sensor zum Erfassen eines unteren Bereichs des Benutzers, und mindestens einer vorstehend beschrieben Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. A further aspect of the present invention is a walker having at least one drive device, at least one first sensor for detecting an upper area of a user of the assistant, at least one first sensor for detecting a lower area of the user, and at least one control unit described above according to the present invention ,
Als Antriebseinheit für eine Gehhilfe gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich ein elektrisch angetriebenes Rad als praktikabel erwiesen. Gehhilfen verfügen typischerweise über mehr als ein Rad. Dabei ist es für die Gehhilfe gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich relevant, dass mindestens eines der Räder der Gehhilfe ein elektrisch angetriebenes Rad ist.As a drive unit for a walker according to the present invention, an electrically driven wheel has been found to be practicable. Walking aids typically have more than one wheel. It is only relevant for the walker according to the present invention that at least one of the wheels of the walker is an electrically driven wheel.
Bei dem Sensor zum Erfassen eines oberen Bereichs des Benutzers hat sich ein Sensor, der den Brustbereich des Benutzers erfasst, als besonders praktikabel erwiesen. Zum einen weist der Brustbereich ein im Vergleich zum Kopf des Benutzers, der sich ebenfalls im oberen Bereich befindet, eine größere Fläche auf. Und zum anderen zeigt der Brustbereich, anders als der Kopf, typischerweise in die Richtung, in die sich der Benutzer bewegen möchte. In the sensor for detecting an upper portion of the user, a sensor that detects the chest area of the user has been found to be particularly practicable. First, the chest area has a larger area compared to the user's head, which is also in the upper area. And secondly, unlike the head, the chest area typically points in the direction that the user wishes to move.
Bei dem Sensor zum Erfassen eines unteren Bereichs des Benutzers hat sich ein Sensor, der den Kniebereich bzw. einen Bereich unterhalb des Kniebereichs des Benutzers erfasst, als besonders praktikabel erwiesen. Über die Erfassung des Kniebereichs bzw. eines Bereichs unterhalb des Kniebereichs lässt sich, anders als bspw. der Hüftbereich gut erkennen, ob und wie sich der Benutzer bewegt. In the sensor for detecting a lower portion of the user, a sensor that detects the knee area or a portion below the knee area of the user has been found to be particularly practicable. By detecting the knee area or an area below the knee area, unlike, for example, the hip area, it is easy to see whether and how the user is moving.
Des Weiteren kann über ein Vergleich des Abstands des oberen Bereichs mit dem Abstand des unteren Bereichs gut das Stand- bzw. Gangbild des Benutzers ermitteln. Besonders gut gelingt das, wenn als der untere Bereich der Kniebereich bzw. eine Bereich unterhalb des Kniebereichs erfasst wird. Further, by comparing the distance of the upper portion with the distance of the lower portion, the gait image of the user can be determined well. This is achieved particularly well if the knee area or an area below the knee area is detected as the lower area.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gehhilfe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Gehhilfe mindestens einen zweiten Sensor zum Erfassen eines oberen Bereichs eines Benutzers der Gehhilfe auf.In an advantageous embodiment of the walker according to the present invention, the walker on at least a second sensor for detecting an upper portion of a user of the walker on.
Zusammen mit dem ersten Sensor zum Erfassen eines oberen Bereichs des Benutzers kann durch den zweiten Sensor ein differenzierteres Stand- bzw. Gangbild des Benutzers erfasst werden. So ist es in vorteilhafter Weise möglich eine Drehung des Oberköpers aus der Differenz des Abstände des erfassten oberen Bereichs des Benutzers zu ermitteln und so abzuleiten, dass der Benutzer der Gehhilfe eine Richtungsänderung vornehmen möchte. Die Antriebseinheit kann daraufhin entsprechend angesteuert werden. So lässt sich die Bedienung der Gehhilfe gemäß dieser Ausgestaltung der Erfindung leichter handhaben. Together with the first sensor for detecting an upper area of the user, a more differentiated gait image of the user can be detected by the second sensor. Thus, it is advantageously possible to detect a rotation of the upper body from the difference of the distances of the detected upper portion of the user and derive so that the user of the walker wants to make a change in direction. The drive unit can then be controlled accordingly. Thus, the operation of the walker according to this embodiment of the invention easier to handle.
Weist die Gehhilfe gemäß der vorliegenden Erfindung nur einem Sensor im Beinbereich auf, so sind wegen der oszillierenden Beinbewegungen die Grenzen zwischen einem stabilen Stand- bzw. Gangbild relativ weit einzustellen. Dies könnte zu einem späten Auslösezeitpunkt für eine Bremsung zum Stützen des Benutzers führen.If the walking aid according to the present invention has only one sensor in the leg area, the limits between a stable standing or gait image should be set relatively far because of the oscillating leg movements. This could result in a late trip for a brake to support the user.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Gehhilfe gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Gehhilfe mindestens einen zweiten Sensor zum Erfassen eines unteren Bereichs des Benutzers auf.In an advantageous embodiment of the walker according to the present invention, the walker on at least a second sensor for detecting a lower portion of the user.
Durch die Auswertung der jeweilige Abstände des erfassten unteren Bereichs durch die mindestens zwei Sensoren zum Erfassen des unteren Bereichs des Benutzers lässt sich ein Stand- bzw. Gangbild leichter ableiten, da auf die oszillierenden Beinbewegung weniger Rücksicht genommen werden muss, als wenn nur ein Sensor zum Erfassen des unteren Bereichs des Benutzers verwendet werden würde. By evaluating the respective distances of the detected lower portion by the at least two sensors for detecting the lower portion of the user, a stand or gait image can be derived more easily because less consideration must be given to the oscillating leg movement, as if only one sensor for Capturing the bottom of the user would be used.
Durch Auswertung der Entfernungen zu dem unteren Bereich lässt sich durch Summenbildung ein Mittelwert mit wesentlich geringerer Schwankung ein wesentlich engeres Toleranzband einstellen. Dadurch ergibt sich ein besseres Stabilitätskriterium mit der Möglichkeit, eine evtl. erforderliche Stützbremsung früher auszulösen.By evaluating the distances to the lower range, a mean value with substantially less fluctuation can be set by adding a much narrower tolerance band. This results in a better stability criterion with the possibility of triggering a possibly required support braking earlier.
Als besonders praktikabel hat sich dabei erwiesen die Beine des Benutzers als den unteren Bereich zu erfassen.In this case, it has proven to be particularly practicable to grasp the user's legs as the lower area.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Gehhilfe der vorliegenden Erfindung weist die Gehhilfe als Antriebseinheit mindestens zwei elektrisch angetriebene Räder auf. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Richtungsänderung mittels eines minimalen Radius möglich ist. Es ist sogar möglich eine Richtungsänderung um die Drehachse der Gehhilfe bzw. des Benutzers der Gehhilfe durchzuführen, d.h. im Wesentlichen eine uneingeschränkte Drehung durchzuführen. Als besonders praktikabel haben sich elektrisch angetriebene Hinterräder, insbesondere bei einer dreirädrigen Gehhilfe gezeigt.According to a preferred embodiment of the walker of the present invention, the walker as a drive unit on at least two electrically driven wheels. This embodiment offers the advantage that a change of direction by means of a minimum radius is possible. It is even possible to make a change of direction about the axis of rotation of the walker or the user of the walker, i. essentially perform an unrestricted rotation. Particularly practical are electrically driven rear wheels, especially shown in a three-wheeled walker.
Gemäß einer dazu alternativen bzw. zusätzlichen Ausführungsform der Gehhilfe der vorliegenden Erfindung weist die Antriebseinheit der Gehhilfe mindestens ein elektrisch lenkbares Rad auf. Mittels mindestens einem elektrisch lenkbaren Rad kann eine Richtungsänderung mit einem ähnlich minimalen Radius wie in der vorstehenden Ausführungsform mit mindestens zwei elektrisch angetriebenen Rädern. According to an alternative or additional embodiment of the walker of the present invention, the drive unit of the walker on at least one electrically steerable wheel. By means of at least one electrically steerable wheel may be a change in direction with a similar minimum radius as in the preceding embodiment with at least two electrically driven wheels.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, das ausgebildet ist, ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auszuführen.Another aspect of the present invention is a computer program configured to carry out a method according to the present invention.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Speichereinrichtung, die ein Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Another aspect of the present invention is a memory device having a computer program according to the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Des Weiteren kann aus dem Stand- bzw. Gangbild der Bewegungswunsch des Benutzers
Durch die Körperneigung bzw. durch ein Vorbeugen, das über die Differenz des gemessenen Abstands A des mindestens einen ersten Sensors
In diesem Zusammenhang kann auch ein instabiler Stand bzw. Gang erkannt werden, wenn bspw. die Differenz des gemessenen Abstands A zum oberen Bereich
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