DE102016217880A1 - Methods and devices for the track rehabilitation of a power assisted wheelchair - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zur Spurstabilisation umfasst eine Erfassung einer aktuellen Ist-Gierrate um die Hochachse des Rollstuhls und eine Ermittlung einer Soll-Gierrate. Die Soll-Gierrate repräsentiert eine Richtungs- bzw. Spurvorgabe des Rollstuhlfahrers für die Fahrt des Rollstuhls. In Abhängigkeit der erfassten Ist-Gierrate und der ermittelten Soll-Gierrate wird eine Regeldifferenz berechnet. Die Regeldifferenz repräsentiert eine Abweichung des Rollstuhls von der durch den Rollstuhlfahrer vorgegebenen Spur. Anschließend erfolgt eine Anpassung des Motordrehmoments des mindestens einen Motors in Abhängigkeit der berechneten Regeldifferenz, wodurch die berechnete Regeldifferenz reduziert wird. Das beschriebene Verfahren ändert demnach beispielsweise bei Untergründen mit unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit am ersten Antriebsrad und am zweiten Antriebsrad das Motormoment des Motors in Abhängigkeit der berechneten Regeldifferenz, so dass sich der Rollstuhl entsprechend der Spurvorgabe des Rollstuhlfahrers bzw. der Soll-Gierrate bewegt.The method for tracking stabilization includes detecting a current actual yaw rate about the vertical axis of the wheelchair and determining a target yaw rate. The desired yaw rate represents a direction or lane specification of the wheelchair user for the drive of the wheelchair. Depending on the detected actual yaw rate and the determined target yaw rate, a control difference is calculated. The control difference represents a deviation of the wheelchair from the track specified by the wheelchair user. Subsequently, the motor torque of the at least one motor is adjusted as a function of the calculated control difference, whereby the calculated control difference is reduced. Accordingly, the described method changes the engine torque of the engine as a function of the calculated control difference, for example in the case of surfaces having different surface conditions on the first drive wheel and on the second drive wheel, so that the wheelchair moves according to the lane specification of the wheelchair user or the desired yaw rate.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurstabilisation eines kraftunterstützten Rollstuhls sowie ein Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen. Außerdem betrifft die Erfindung einen Rollstuhl mit dem Steuergerät. The present invention relates to a method for the tracking stabilization of a power assisted wheelchair and to a control device which is adapted to carry out the method. Moreover, the invention relates to a wheelchair with the control unit.
Stand der Technik State of the art
In der Schrift
In der Schrift
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist für einen manuell und motorisch angetriebenen Rollstuhl ein komfortables Verfahren zur Spurstabilisation zu realisieren, wobei das Verfahren sowohl eine Gradeausfahrt als auch eine Kurvenfahrt stabilisieren soll. Die Spurstabilisation soll dabei insbesondere in einer Ausrollphase des Rollstuhls aktiviert und möglichst unauffällig sein. The object of the present invention is to realize a comfortable method for tracking stabilization for a manually and motor-driven wheelchair, wherein the method is intended to stabilize both a grade exit and a cornering. The lane stabilization should be activated in a roll-out phase of the wheelchair and be as inconspicuous as possible.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren zur Spurstabilisation eine Erfassung einer aktuellen Ist-Gierrate um die Hochachse des Rollstuhls und eine Ermittlung einer Soll-Gierrate. Die Soll-Gierrate repräsentiert ein durch den Rollstuhlfahrer vorgegebene Spur bzw. ein vorgegebenes Drehverhalten des Rollstuhls. In Abhängigkeit der erfassten Ist-Gierrate und der ermittelten Soll-Gierrate wird eine Regeldifferenz berechnet. Die Regeldifferenz repräsentiert eine Abweichung des Rollstuhls von dem durch den Rollstuhlfahrer mittels der Soll-Gierrate vorgegebenen Drehverhalten. Anschließend erfolgt eine Anpassung des Motordrehmoments des mindestens einen Motors in Abhängigkeit der berechneten Regeldifferenz, wodurch die berechnete Regeldifferenz reduziert wird. Das beschriebene Verfahren ändert demnach beispielsweise bei Untergründen mit unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit an einem ersten Antriebsrad und an einem zweiten Antriebsrad das Motormoment des mindestens einen Motors in Abhängigkeit der berechneten Regeldifferenz, so dass der Rollstuhl durch das Verfahren entsprechend der Spurvorgabe des Rollstuhlfahrers bzw. der Soll-Gierrate bewegt wird. Außerdem tendiert ein Rollstuhl auf einer Fahrt quer zu einem Hang ohne das Verfahren zu einer hangabwärts gerichteten Abweichung. Durch das erfindungsgemäße Verfahren dreht sich der Rollstuhl dagegen auch am Hang entsprechend der ermittelten Soll-Gierrate und wird dadurch bezüglich ungewollter, abwärtsgerichteter Drehungen stabilisiert. Das Verfahren reduziert somit im Allgemeinen die durch den Rollstuhlfahrer auszuführenden Lenkkorrekturen bzw. resultiert in einer komfortableren Fahrt für den Rollstuhlfahrer. To achieve the above object, the method for tracking stabilization comprises detecting a current actual yaw rate about the vertical axis of the wheelchair and determining a target yaw rate. The desired yaw rate represents a predetermined by the wheelchair track or a predetermined rotational behavior of the wheelchair. Depending on the detected actual yaw rate and the determined target yaw rate, a control difference is calculated. The control difference represents a deviation of the wheelchair from the rotational behavior predetermined by the wheelchair user by means of the desired yaw rate. Subsequently, the motor torque of the at least one motor is adjusted as a function of the calculated control difference, whereby the calculated control difference is reduced. Accordingly, the described method changes, for example, in the case of substrates having a different surface finish on a first drive wheel and on a second drive wheel, the engine torque of the at least one motor as a function of the calculated control difference, so that the wheelchair is adjusted by the method according to the lane specification of the wheelchair user or the desired yaw rate is moved. In addition, a wheelchair on a trip across a slope tends to deviate downhill without the procedure. By contrast, by means of the method according to the invention, the wheelchair also rotates on a slope in accordance with the determined target yaw rate and is thereby stabilized with respect to unwanted, downward-directed rotations. The method thus generally reduces the steering corrections to be performed by the wheelchair user or results in a more comfortable ride for the wheelchair user.
Gegenüber dem Stand der Technik für kraftunterstützte Rollstühle zeigt die vorliegende Erfindung insbesondere die direkte Erfassung der Ist-Gierrate durch einen Sensor. Das Motordrehmoment wird vorteilhafterweise so angepasst, dass eine beliebige Spur des Rollstuhls stabilisiert wird, d.h. auch eine Kurvenfahrt. Compared to the prior art for power assisted wheelchairs, the present invention particularly shows the direct detection of the actual yaw rate by a sensor. The engine torque is advantageously adjusted so that any track of the wheelchair is stabilized, i. also a cornering.
Die vorliegende Erfindung zeigt außerdem, gegenüber dem Stand der Technik für nur motorisch betriebene Rollstühle, die Notwendigkeit des manuellen Antriebs durch den Rollstuhlfahrer. Außerdem wird ein lediglich motorisch angetriebener Rollstuhl ohne Motorunterstützung typischerweise automatisch gebremst. Kraftunterstützte Rollstühle weisen dagegen mindestens ein unterstützendes Motordrehmoment während der Eingriffsphase des Rollstuhlfahrers, d.h. in der Zeitspanne in welcher der Rollstuhlfahrer eine Kraft auf die Kraftübertragungsvorrichtung überträgt, und/oder in der Ausrollphase, d.h. in der Zeitspanne in der der Rollstuhlfahrer keine Kraft auf eine Kraftübertragungsvorrichtung ausübt, auf. The present invention also shows, compared with the prior art for motorized wheelchairs, the need for manual wheelchair drive. In addition, a motor-driven wheelchair without motor support is typically automatically braked. Power assisted wheelchairs, on the other hand, have at least one assistive motor torque during the wheelchair user's intervention phase, i. in the period in which the wheelchair user transmits a force to the power transmission device, and / or in the coasting phase, i. in the period in which the wheelchair user exerts no force on a power transmission device on.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Anpassung des Motordrehmoments nur in der Ausrollphase des Rollstuhls. Dadurch wird erreicht, dass der Rollstuhlfahrer in der Eingriffsphase des Rollstuhlfahrers auf die mindestens eine Kraftübertragungsvorrichtung nicht durch ein Motordrehmoment beeinflusst wird und ein sehr agiles, manuelles Fahrgefühl entsteht. In a preferred embodiment of the invention, the adjustment of the engine torque takes place only in the coasting phase of the wheelchair. This ensures that the wheelchair user is not affected by a motor torque in the intervention phase of the wheelchair user on the at least one power transmission device and a very agile, manual driving feel arises.
In einer Weiterführung der Erfindung wird die Ermittlung der Soll-Gierrate in einer Eingriffsphase des Rollstuhlfahrers durchgeführt, d.h. insbesondere, wenn eine manuelle Kraft des Rollstuhlfahrers auf ein Antriebsrad erfasst oder eine Beschleunigung in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung erfolgt. Durch diese Weiterführung kann der Rollstuhlfahrer während der Eingriffsphase die Soll-Gierrate beeinflussen. In a further development of the invention, the determination of the target yaw rate is performed in an intervention phase of the wheelchair user, ie in particular when a manual force of the wheelchair user detected on a drive wheel or acceleration in the forward or reverse direction. This continuation of the wheelchair user during the intervention phase can influence the target yaw rate.
In einer weiteren Weiterführung erfolgt eine Änderung der Soll-Gierrate in der Ausrollphase des Rollstuhls in Abhängigkeit der Zeit. Dadurch wird erreicht, dass die beispielsweise während der Eingriffsphase des Rollstuhlfahrers ermittelte Soll-Gierrate während der Ausrollphase an Bedeutung verliert, so dass zum Beginn der nächsten Eingriffsphase kein abrupter Richtungswechsel erfolgt. In a further continuation, the desired yaw rate in the coasting phase of the wheelchair changes as a function of time. It is thereby achieved that the desired yaw rate, for example, determined during the intervention phase of the wheelchair user, loses significance during the coasting phase, so that no abrupt change of direction takes place at the beginning of the next intervention phase.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Erfassung einer Gewichtsverlagerung des Rollstuhlfahrers zur Seite. In der Eingriffsphase des Rollstuhlfahrers und/oder der Ausrollphase des Rollstuhls wird die Ermittlung der Soll-Gierrate in Abhängigkeit der erfassten Gewichtsverlagerung durchgeführt. Es wird kein Joystick zur Spurvorgabe bzw. zur Vorgabe der Soll-Gierrate benötigt, wodurch für Dritte die Spurvorgabe des Rollstuhlfahrers nicht bzw. weniger stark wahrnehmbar ist und der Eindruck eines manuellen Rollstuhls im Wesentlichen erhalten bleibt. In one embodiment of the invention, a detection of a weight shift of the wheelchair user takes place to the side. In the intervention phase of the wheelchair user and / or the Ausrollphase the wheelchair, the determination of the target yaw rate is performed in dependence of the detected weight shift. There is no need for a joystick to track specification or for specifying the target yaw rate, which for third, the lane specification of the wheelchair user is not or less perceptible and the impression of a manual wheelchair is substantially maintained.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Erfassung einer ersten Kraft des Rollstuhlfahrers auf eine erste Kraftübertragungsvorrichtung und/oder eine Erfassung einer zweiten Kraft des Rollstuhlfahrers auf eine zweite Kraftübertragungsvorrichtung. In der Eingriffsphase wird die Ermittlung der Soll-Gierrate in Abhängigkeit der erfassten, ersten Kraft und/oder der erfassten, zweiten Kraft durchgeführt. Auch in dieser Ausgestaltung wird somit kein Joystick zur Spurvorgabe benötigt, wodurch für Dritte die Spurvorgabe des Rollstuhlfahrers nicht bzw. weniger stark wahrnehmbar ist und der Eindruck eines manuellen Rollstuhls im Wesentlichen erhalten bleibt. In an alternative embodiment of the invention, a detection of a first force of the wheelchair user on a first power transmission device and / or detection of a second force of the wheelchair user on a second power transmission device. In the engagement phase, the determination of the desired yaw rate is carried out as a function of the detected, first force and / or the detected, second force. Thus, in this embodiment, no joystick is required for lane specification, which for third, the lane specification of the wheelchair user is not or less strongly perceptible and the impression of a manual wheelchair is substantially maintained.
In einer weiteren Ausgestaltung wird eine Erfassung einer aktuellen Geschwindigkeit des Rollstuhls durchgeführt. Die Ermittlung der Soll-Gierrate in der Eingriffsphase und/oder in der Ausrollphase erfolgt zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeit. Durch diese Ausgestaltung wird die Spurstabilisation des Rollstuhls an verschiedene Fahrsituationen bzw. Geschwindigkeiten angepasst. Enge Kurvenfahrten, welche in Gebäuden benötigt sind, werden in dieser Ausgestaltung beispielsweise nur bei niedrigen Geschwindigkeiten zugelassen. Somit wird bei niedrigen Geschwindigkeiten die Soll-Gierrate nicht angepasst oder beispielsweise erhöht. Dadurch bleibt das Kurvenfahren agil und gleichzeitig sicher. Bei einer hohen Geschwindigkeit wird die Soll-Gierrate dagegen bevorzugt stark reduziert. Letzteres macht Fehlvorgaben des Rollstuhlfahrers bei hohen Geschwindigkeiten, welche im schlimmsten Fall zum Umkippen des Rollstuhls führen können, unwahrscheinlicher. Diese Ausgestaltung erhöht damit den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit für den Rollstuhlfahrer. In a further embodiment, a detection of a current speed of the wheelchair is performed. The determination of the desired yaw rate in the engagement phase and / or in the coasting phase additionally takes place as a function of the detected speed. As a result of this refinement, the wheel stabilization of the wheelchair is adapted to different driving situations or speeds. Narrow cornering, which is needed in buildings, are allowed in this embodiment, for example, only at low speeds. Thus, at low speeds, the desired yaw rate is not adjusted or increased, for example. This keeps the cornering agile and at the same time safe. At a high speed, however, the desired yaw rate is preferably greatly reduced. The latter makes incorrect prescriptions of the wheelchair user at high speeds, which in the worst case can lead to tipping over of the wheelchair, unlikely. This embodiment thus increases the ride comfort and driving safety for the wheelchair user.
Optional erfolgt eine Berechnung eines aktuellen Gierwinkels des Rollstuhls, wobei die Anpassung des mindestens einen Motordrehmoments zusätzlich in Abhängigkeit des berechneten Gierwinkels durchgeführt wird. In dieser optionalen Ausgestaltung erfolgt die Anpassung des Motordrehmoments zur Spurstabilisation vorteilhafterweise bei der Gradeausfahrt genauer, d.h. die Anpassung bzw. die Regelung des Motordrehmoments in Abhängigkeit der Regeldifferenz erfolgt frühzeitig und mit geringer Steuergröße, sodass die Spurstabilisation wenig wahrnehmbar und komfortabel ist. In einer Variante dieser Ausgestaltung erfolgt die Anpassung des mindestens einen Motordrehmoments in Abhängigkeit des berechneten Gierwinkels nur während der Ausrollphase. Optionally, a calculation of a current yaw angle of the wheelchair is carried out, wherein the adaptation of the at least one engine torque is additionally performed as a function of the calculated yaw angle. In this optional embodiment, the adaptation of the engine torque to the track stabilization advantageously takes place more accurately during the grade travel, i. the adaptation or regulation of the engine torque as a function of the control difference occurs early and with a small control variable, so that the track stabilization is less perceptible and comfortable. In a variant of this embodiment, the adaptation of the at least one engine torque as a function of the calculated yaw angle takes place only during the coasting phase.
In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt eine Berechnung eines aktuellen Rollwinkels, wobei die Anpassung des mindestens einen Motordrehmoments zusätzlich in Abhängigkeit des berechneten Rollwinkels durchgeführt wird. Der berechnete Rollwinkel repräsentiert beispielsweise eine Schrägstellung bzw. eine Lage des Rollstuhls bei einer Fahrt quer zum Hang. Durch diese Ausgestaltung entsteht der Vorteil, dass beispielsweise eine Anpassung des Motordrehmoments derart erfolgt, dass ein am Hang abwärtsgerichtetes Antriebsrad grundsätzlich etwas stärker angetrieben wird, als ein am Hang aufwärtsgerichtetes Antriebsrad. Dadurch wird insbesondere in der Ausrollphase eine bei einer Fahrt des Rollstuhls am Hang aufgrund einer Hangabtriebskraft resultierende, unerwünschte Kurvenfahrt quer zum Hang kompensiert. Vorzugsweise wird eine Beschleunigung des Rollstuhls bei der Anpassung des Motordrehmoments vermieden. Dies kann durch eine Anpassung des Motordrehmoments bzw. der Motordrehmomente mittels einer Erhöhung des Motordrehmoments des abwärtsgerichteten Antriebsrads und einer Reduktion des Motordrehmoments des aufwärtsgerichteten Antriebsrads in Abhängigkeit des berechneten Rollwinkels erreicht werden. In einer Variante dieser Ausgestaltung erfolgt die Anpassung des mindestens einen Motordrehmoments in Abhängigkeit des berechneten Rollwinkels nur während der Eingriffsphase oder der Ausrollphase. In an alternative embodiment, a calculation of a current roll angle takes place, wherein the adaptation of the at least one engine torque is additionally carried out as a function of the calculated roll angle. The calculated roll angle represents, for example, an inclination or a position of the wheelchair when driving across the slope. By this configuration, there is the advantage that, for example, an adjustment of the engine torque is such that a downhill on the slope drive wheel is basically driven slightly stronger than a hill upward drive wheel. As a result, undesired cornering across the slope is compensated, in particular in the coasting phase, for a ride of the wheelchair on a slope due to a slope-down force. Preferably, an acceleration of the wheelchair in the adjustment of the engine torque is avoided. This can be achieved by adjusting the engine torque or torques by increasing the engine torque of the downhill drive wheel and reducing the engine torque of the upward drive wheel depending on the calculated roll angle. In a variant of this embodiment, the adaptation of the at least one engine torque depending on the calculated roll angle takes place only during the engagement phase or the coasting phase.
In einer weiteren, alternativen Ausgestaltung wird eine Berechnung eines aktuellen Nickwinkels durchgeführt, wobei die Anpassung des mindestens einen Motordrehmoments zusätzlich in Abhängigkeit des berechneten Nickwinkels erfolgt. Durch diese Ausgestaltung können Kurvenverläufe bzw. das unterstützende Motordrehmoment in einer Aufwärtsfahrt, einer Abwärtsfahrt und/oder einer Fahrt schräg zum Hang in Abhängigkeit der Steigung des Hangs bzw. der Lage des Rollstuhl angepasst werden. Somit kann beispielsweise bei einer Abwärtsfahrt die Soll-Gierrate gegenüber einer Fahrt in der Ebene verringert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Rutschens des Rollstuhlfahrers aus dem Rollstuhlgestell verringert wird. In einer Variante dieser Ausgestaltung erfolgt die Anpassung des mindestens einen Motordrehmoments in Abhängigkeit des Nickwinkels nur während der Ausrollphase. In a further, alternative embodiment, a calculation of a current pitch angle is performed, wherein the adaptation of the at least one engine torque additionally takes place as a function of the calculated pitch angle. Curves or the supporting motor torque in an upwards travel, a downward travel and / or a travel obliquely to the slope as a function of the slope of the slope or the position of the wheelchair can be adapted by this configuration. Thus, for example, when traveling downhill, the desired yaw rate may be reduced over in-plane travel, thereby reducing the likelihood of the wheelchair user slipping out of the wheelchair rack. In a variant of this embodiment, the adaptation of the at least one engine torque as a function of the pitch angle takes place only during the coasting phase.
Das Steuergerät weist wenigstens eine Recheneinheit auf. Die Recheneinheit erfasst mindestens eine aktuelle Ist-Gierrate um die Hochachse des Rollstuhls und ermittelt eine Soll-Gierrate. Die Recheneinheit erzeugt außerdem mindestens ein Steuersignal für wenigstens einen Motor, wobei das Steuersignal in Abhängigkeit der erfassten Ist-Gierrate und der ermittelten Soll-Gierrate zur Änderung mindestens eines durch einen Motor erzeugten Motordrehmoments angepasst wird. Das Steuergerät ist somit in der Lage das Verfahren zur Spurstabilisation eines kraftunterstützten Rollstuhls durchzuführen. The control unit has at least one arithmetic unit. The arithmetic unit detects at least one current actual yaw rate about the vertical axis of the wheelchair and determines a target yaw rate. The arithmetic unit also generates at least one control signal for at least one motor, wherein the control signal is adjusted in response to the detected actual yaw rate and the determined target yaw rate to change at least one motor torque generated by a motor. The controller is thus able to perform the method for the tracking stabilization of a power assisted wheelchair.
Vorzugsweise erfasst die Recheneinheit eine vom Rollstuhlfahrer auf eine erste Kraftübertragungsvorrichtung des Rollstuhls wirkende erste Kraft und/oder eine zweite Kraft des Rollstuhlfahrers auf die zweite, gegenüberliegende, Kraftübertragungsvorrichtung, wobei die Soll-Gierrate in Abhängigkeit der erfassten ersten Kraft und/oder der zweiten Kraft ermittelt und/oder das Steuersignal in Abhängigkeit der Zeit geändert wird. Preferably, the arithmetic unit detects a first force acting on a first power transmission device of the wheelchair by the wheelchair user and / or a second force of the wheelchair user on the second, opposite, power transmission device, wherein the target yaw rate determined in dependence on the detected first force and / or the second force and / or the control signal is changed as a function of time.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das erzeugte Steuersignal nur in der Ausrollphase des Rollstuhls geändert. In a preferred embodiment, the generated control signal is changed only in the coasting phase of the wheelchair.
In weiteren Ausgestaltungen erfasst die Recheneinheit die aktuelle Geschwindigkeit und/oder berechnet die Recheneinheit den aktuellen Gierwinkel, den aktuellen Rollwinkel und/oder den aktuellen Nickwinkel des Rollstuhls, wobei das Steuersignal in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeit, des berechneten Gierwinkels, des berechneten Rollwinkels und/oder des berechneten Nickwinkels angepasst wird. In Weiterführungen dieser Ausgestaltungen wird das Steuersignal zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Geschwindigkeit, des berechneten Gierwinkels, des berechneten Rollwinkels und/oder des berechneten Nickwinkels nur in der Eingriffsphase des Rollstuhlfahrers oder in der Ausrollphase des Rollstuhls angepasst. In further embodiments, the arithmetic unit detects the current speed and / or calculates the arithmetic unit the current yaw angle, the current roll angle and / or the current pitch angle of the wheelchair, the control signal depending on the detected speed, the calculated yaw angle, the calculated roll angle and / or the calculated pitch angle is adjusted. In continuations of these embodiments, the control signal is additionally adjusted as a function of the detected speed, the calculated yaw angle, the calculated roll angle and / or the calculated pitch angle only in the intervention phase of the wheelchair user or in the coasting phase of the wheelchair.
Vorzugsweise erfasst die Recheneinheit eine Gewichtsverlagerung des Rollstuhlfahrers, wobei die Recheneinheit das Steuersignal zusätzlich in Abhängigkeit der Gewichtsverlagerung anpasst. Preferably, the arithmetic unit detects a weight shift of the wheelchair user, wherein the arithmetic unit additionally adapts the control signal as a function of the weight shift.
Der kraftunterstützte Rollstuhl weist ein erstes Antriebsrad und/oder ein zweites Antriebsrad auf, welche jeweils mittels einer manuellen Kraftübertragungsvorrichtung durch eine Kraft des Rollstuhlfahrers angetrieben werden können. Außerdem sind am Rollstuhl mindestens ein Motor zum kraftunterstützten Antrieb des ersten Antriebsrades und/oder des zweiten Antriebsrades angeordnet. Bevorzugt umfasst der Rollstuhl ein erstes, rechtes Antriebsrad und ein zweites, linkes Antriebsrad sowie pro Antriebsrad jeweils eine Kraftübertragungsvorrichtung und einen Elektromotor. Vorzugsweise weist der Rollstuhl eine Batterie zur gemeinsamen Energieversorgung beider Elektromotoren bzw. des Rollstuhls auf, insbesondere ist die Batterie ein Akkumulator. Des Weiteren sind am Rollstuhl das Steuergerät zur Ansteuerung des mindestens einen Motors und mindestens ein Sensor zur Erfassung der Gierrate des Rollstuhls angeordnet. Bevorzugt ist eine inertiale Messeinheit am Rollstuhl angeordnet. Die inertiale Messeinheit erfasst sowohl die Gierrate als auch Beschleunigungen und Drehraten in anderen Raumrichtungen, sodass mittels einer am Rollstuhl angeordneten inertialen Messeinheit zusätzlich zur Gierrate auch der aktuelle Gierwinkel, der aktuelle Rollwinkel und/oder der aktuelle Nickwinkel des Rollstuhls erfasst bzw. berechnet werden können. Der Rollstuhl ist dazu eingerichtet, ein Verfahren zur Spurstabilisation durchzuführen. The power-assisted wheelchair has a first drive wheel and / or a second drive wheel, which can each be driven by a manual power transmission device by a force of the wheelchair user. In addition, at least one motor for power-assisted drive of the first drive wheel and / or the second drive wheel are arranged on the wheelchair. The wheelchair preferably comprises a first, right drive wheel and a second, left drive wheel and, per drive wheel, in each case a force transmission device and an electric motor. Preferably, the wheelchair has a battery for the common power supply of both electric motors or the wheelchair, in particular, the battery is an accumulator. Furthermore, the control unit for controlling the at least one motor and at least one sensor for detecting the yaw rate of the wheelchair are arranged on the wheelchair. Preferably, an inertial measuring unit is arranged on the wheelchair. The inertial measuring unit detects both the yaw rate and accelerations and rotation rates in other spatial directions, so that in addition to the yaw rate and the current yaw angle, the current roll angle and / or the current pitch angle of the wheelchair can be detected or calculated by means of a wheelchair arranged inertial measuring unit. The wheelchair is set up to perform a track stabilization procedure.
In einer Ausführung der Erfindung umfasst der Rollstuhl mindestens einen Kraftsensor, wobei der Kraftsensor dazu eingerichtet ist, die auf eine Kraftübertragungsvorrichtung ausgeübte Kraft des Rollstuhlfahrers zu detektieren. Vorzugsweise sind pro Kraftübertragungsvorrichtung mindestens drei Kraftsensoren, d.h. mindestens sechs Kraftsensoren, am Rollstuhl angeordnet. Durch den Kraftsensor kann die Kraft des Rollstuhlfahrers erfasst und die Soll-Gierrate in Abhängigkeit der mindestens einen erfassten Kraft ermittelt werden. In one embodiment of the invention, the wheelchair comprises at least one force sensor, wherein the force sensor is adapted to detect the force exerted on a power transmission device force of the wheelchair user. Preferably, there are at least three force sensors per power transmission device, i. at least six force sensors, arranged on a wheelchair. By the force sensor, the force of the wheelchair user can be detected and the target yaw rate can be determined as a function of the at least one detected force.
In einer weiteren Ausführung umfasst der Rollstuhl einen Geschwindigkeitssensor, insbesondere einen Reed-Sensor und/oder einen GPS-Sensor. In a further embodiment, the wheelchair comprises a speed sensor, in particular a reed sensor and / or a GPS sensor.
In einer Weiterführung umfasst der Rollstuhl wenigstens einen Drucksensor zur Erfassung eines Gewichts bzw. einer Gewichtsverlagerung des Rollstuhlfahrers. Der mindestens eine Drucksensor ist bevorzugt am Rollstuhlgestell des Rollstuhls angeordnet. Bevorzugt umfasst das Rollstuhlgestell vier Drucksensoren. In a further development, the wheelchair comprises at least one pressure sensor for detecting a weight or a weight shift of the wheelchair user. The at least one pressure sensor is preferably arranged on the wheelchair frame of the wheelchair. Preferably, the wheelchair frame comprises four pressure sensors.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief 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.
Ausführungsbeispiele embodiments
In
Der alternative Rollstuhl
In
In einem optionalen Schritt
In einem weiteren, ebenfalls optionalen Schritt
In dem Schritt
Die Ermittlung
Vorzugsweise wird in einer Ausrollphase des Rollstuhls, d.h. wenn keine manuelle Kraft des Rollstuhlfahrers auf ein Antriebsrad ausgeübt wird, eine Anpassung
Die Ermittlung
In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt die Ermittlung
In einer weiteren Ausgestaltung wird die Differenz ∆M vom Start-Zeitpunkt t0 bis zum End-Zeitpunkt t1 nach Gleichung (2) integriert, wobei im Integral eine Funktion J vorgesehen sein kann, welche ein gewünschtes Trägheitsverhalten des Rollstuhls repräsentiert. Die Funktion J kann zusätzlich abhängig von der Soll-Gierrate Ψ .S, von der erfassten Geschwindigkeit v, vom berechneten Gierwinkel Ψ, vom berechneten Rollwinkel Φ und/oder vom berechneten Nickwinkel Θ sein. In a further refinement, the difference ΔM is integrated from the start time t 0 to the end time t 1 according to equation (2), it being possible for a function J to be provided in the integral, which represents a desired inertia behavior of the wheelchair. The function J can additionally depend on the target yaw rate Ψ. S , the calculated velocity v, the calculated yaw angle Ψ, the calculated roll angle Φ and / or the calculated pitch angle Θ.
In
Der Rollstuhlfahrer gibt demnach durch die Erfassung der manuellen Kräfte auf die Kraftübertragungsvorrichtungen
Eine alternative, kraftunabhängige Ermittlung der Soll-Gierrate erfolgt beispielsweise durch Interpretationen von erfassten Beschleunigungen und/oder Drehraten in den drei Raumrichtungen, zusätzliche Pfeil-Tasten, einen zusätzlichen Joystick oder einen zusätzlichen Touchscreen, welche an wenigstens einer der mindestens einen Kraftübertragungsvorrichtung oder am Rollstuhlgestell angeordnet sein können. Weiterhin kann die Spurvorgabe bzw. die Soll-Gierrate Ψ .S durch eine seitliche Verstellung der Kraftübertragungsvorrichtung
In
In einem nachfolgenden Schritt
In einem abschließenden Schritt
Beispielsweise resultiert durch einen weniger haftenden Untergrund an dem ersten, rechten Antriebsrad aus
Die Anpassung
In der
In
Die Zeitspanne, während der der Rollstuhlfahrer mindestens eine Kraft auf die erste Kraftübertragungsvorrichtung und/oder die zweite Kraftübertragungsvorrichtung ausübt, wird Eingriffsphase
Sobald der Rollstuhlfahrer mit den Händen umgreift bzw. keine Kraft mehr auf mindestens eine Kraftübertragungsvorrichtung ausübt, rollt der Rollstuhl aus. Diese Zeitspanne wird als Ausrollphase
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0790049 A2 [0002] EP 0790049 A2 [0002]
- US 2002/0011361 A1 [0003] US 2002/0011361 A1 [0003]
Claims (17)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102016217880.6A DE102016217880A1 (en) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Methods and devices for the track rehabilitation of a power assisted wheelchair |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102016217880A1 true DE102016217880A1 (en) | 2018-03-22 |
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ID=61302257
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0790049A2 (en) | 1996-02-14 | 1997-08-20 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Wheelchair |
US20020011361A1 (en) | 1999-07-30 | 2002-01-31 | Invacare Corporation | Motorized wheelchairs |
-
2016
- 2016-09-19 DE DE102016217880.6A patent/DE102016217880A1/en not_active Withdrawn
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