DE102016221365A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug (10) eine wenigstens einen Sensor umfassende erste Sensoranordnung aufweist und der Rollstuhl (30) eine wenigstens einen Sensor umfassende zweite Sensoranordnung aufweist, wobei das automatische Manövrieren sowohl auf Basis von Sensorsignalen der ersten Sensoranordnung als auch auf Basis von Sensorsignalen der zweiten Sensoranordnung erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug.
  • Ein solches Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug kann insbesondere erfolgen, nachdem der Rollstuhlnutzer bereits selbst im Fahrzeug Platz genommen hat und der Rollstuhl nun verladen werden soll, oder damit der Fahrer bzw. Insasse des Fahrzeugs seinen Weg mit Hilfe des Rollstuhls fortsetzen kann.
  • Die Automatisierung eines solchen Manövrier- bzw. Verladevorganges erfordert es, dass sich der Rollstuhl beim Herumfahren bzw. Navigieren um das Fahrzeug selbsttätig ausrichtet bzw. orientiert. Aufgrund der beengten Platzverhältnisse und der geringen Abstände zwischen Fahrzeug und Rollstuhl sind hierbei herkömmliche Navigationssysteme wie z.B. GPS infolge unzureichender Genauigkeit nicht nutzbar.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2011 103 382 A1 , JP 2012103146 A , KR 101305336 B1 , CN 202995348 U ; Hansen JD et al. „Autonomous vehicle navigation utilizing fuzzy controls concepts for a next generation wheelchair", Biomed Sci Instrum. 2008;44:69-75, sowie die Internet-Publikation Klaus Schilling et al.: „Sensors to Improve the Safety for Wheelchair Users“, FH Ravensburg-Weingarten, Japanese Society for Rehabilitation of Persons with Disabilities (JSRPD), verwiesen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug bereitzustellen, welche ein zuverlässiges und sicheres Navigieren mit vergleichsweise geringem apparativem Aufwand ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 7 gelöst.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine wenigstens einen Sensor umfassende erste Sensoranordnung aufweist und der Rollstuhl eine wenigstens einen Sensor umfassende zweite Sensoranordnung aufweist, erfolgt das automatische Manövrieren sowohl auf Basis von Sensorsignalen der ersten Sensoranordnung als auch auf Basis von Sensorsignalen der zweiten Sensoranordnung.
  • Der Erfindung liegt nun insbesondere das Konzept zugrunde, vorhandene Sensoren sowohl eines Fahrzeugs als auch eines Rollstuhls gemeinsam zu nutzen und beide Sensorgruppen in einem integrierten Gesamtsystem miteinander zu kombinieren bzw. zu verknüpfen. Zu diesem Zweck sind sowohl das Fahrzeug als auch der Rollstuhl mit einem Kommunikationsmodul (z.B. auf Basis von Bluetooth oder Wi-Fi) ausgestattet, um miteinander in Datenaustausch zu treten und/oder mit einer zentralen Recheneinheit zu kommunizieren, wobei es sich bei dieser zentralen Recheneinheit um einen auf Seiten des Fahrzeugs vorgesehenen bordeigenen Computer, eine am Rollstuhl vorhandene CPU, eine App oder eine zusätzliche Vorrichtung wie z.B. ein Smartphone handeln kann.
  • Die Erfindung geht hierbei davon aus, dass moderne Fahrzeuge typischerweise mit (elektromagnetisch oder auf Basis von Ultraschall arbeitenden) Parksensoren, Totwinkelerkennungssystemen und/oder Surroundkamera-Systemen ausgestattet sind. Erfindungsgemäß werden nun solche Systeme bzw. Fahrzeugsensoren dazu genutzt, die Position und Fortbewegung des Rollstuhls im Bereich um das Fahrzeug herum zu überwachen und diesen zwecks Navigation zu führen. Bei stillstehendem Fahrzeug werden die von den Sensoren wahrgenommenen Änderungen durch ein in der Umgebung des Fahrzeugs befindliches, bewegliches Objekt wie einen Rollstuhl hervorgerufen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen zwischen Fahrzeug und Rollstuhl stattfindenden Austausch von Sensorsignalen der ersten Sensoranordnung bzw. der zweiten Sensoranordnung zum Koordinieren des automatischen Manövrierens des Rollstuhls relativ zum Fahrzeug.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren eine Übermittlung von Sensorsignalen der ersten Sensoranordnung bzw. der zweiten Sensoranordnung an eine Recheneinheit oder ein Kommunikationsmodul. Diese Übermittlung von Sensorsignalen kann insbesondere über eine drahtlose Datenübertragung, insbesondere unter Nutzung von Bluetooth oder Wi-Fi, erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren jeweils eine kompass- oder GPS-gestützte Ausrichtung sowohl des Fahrzeugs als auch des Rollstuhls zum Koordinieren der jeweiligen Verschiebe- bzw. Verlagerungsrichtung zwischen Fahrzeug und Rollstuhl während des automatischen Manövrierens.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren eine Übermittlung einer Bewegungsaufforderung vom Fahrzeug an den Rollstuhl, um vor Beginn des automatischen Manövrierens den zu manövrierenden Rollstuhl zu identifizieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das Verfahren Teil eines automatisierten Verladevorganges, wobei bei dem Verladevorgang nach Abschluss des Manövrierens ein Zusammenfalten des Rollstuhls stattfindet.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Zusammenfalten des Rollstuhls ein Umklappen der Rückenlehne des Rollstuhls in die Waagerechte, um den Rollstuhl auf der umgeklappten Rückenlehne durch eine Schiebebewegung in einen Kofferraum oder einen Laderaum des Fahrzeugs einzubringen. Dabei verfügt der Kofferraum oder Laderaum des Fahrzeugs über einen horizontal ebenen Boden, über den der Rollstuhl auf seiner umgeklappten Rückenlehne geschoben werden kann. Der horizontal ebene Boden des Kofferraums oder Laderaums kann ein verschieblich gelagerter, ausziehbarer Laderaumboden sein.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen. Zu Vorteilen und bevorzugten Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand einer beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Abbildung näher erläutert.
  • Die einzige 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Gemäß 1 befindet sich in der unmittelbaren Umgebung eines Fahrzeugs 10 ein Rollstuhl 30. Dabei soll ein Manövriervorgang dieses Rollstuhls 30 relativ zum Fahrzeug 10 durchgeführt werden, z.B. nachdem der Rollstuhlnutzer bereits selbst im Fahrzeug 10 Platz genommen hat und der Rollstuhl 30 nun verladen werden soll, oder damit der Fahrer bzw. Insasse des Fahrzeugs 10 seinen Weg mit Hilfe des Rollstuhls 30 fortsetzen kann und der Rollstuhl 30 in die hierzu geeignete Einstiegsposition bewegt wird.
  • Das Fahrzeug 10 weist eine Mehrzahl von (Park-)Sensoren auf, welche in 1 über die Erfassungsbereiche bzw. Sichtfelder 11-20 dieser Sensoren symbolisiert sind. Auf Seiten des Rollstuhls 30 ist ebenfalls eine Gruppe (elektromagnetisch oder auf Ultraschallbasis arbeitender) Sensoren, welche mit Parksensoren vergleichbar sind, vorhanden.
  • Der Manövriervorgang soll nun so durchgeführt werden, dass ein angemessener Abstand zwischen Rollstuhl 30 und Fahrzeug 10 aufrechterhalten wird und dabei verhindert wird, dass das Fahrzeug 10 beschädigt wird oder der Rollstuhl 30 im Bereich von Hindernissen stecken bleibt.
  • Des Weiteren ist erfindungsgemäß sowohl am Rollstuhl 30 als auch am Fahrzeug 10 eine Vorrichtung vorgesehen, welche die jeweilige Ausrichtung des Rollstuhls 30 bzw. Fahrzeugs 10 in Bezug auf Norden (unter Nutzung eines elektronischen Kompasses oder einer GPS-Vorrichtung) ermöglicht, um die jeweilige Verschiebe- bzw. Verlagerungsrichtung zwischen Rollstuhl 30 und Fahrzeug 10 zu koordinieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann ein erfindungsgemäßes Verfahren wie folgt ablaufen:
  • Zunächst setzt der Nutzer des Rollstuhls 30 den Verladeprozess in Gang. Fahrzeug 10 und Rollstuhl 30 beginnen mit der Kommunikation und tauschen entsprechende Konfigurationseinstellungen (z.B. Rollstuhlabmessungen) aus. Sodann erfasst das Fahrzeug 10 den Standort des Rollstuhls 30 unter Verwendung seiner eigenen (fahrzeugeigenen) Sensoren wie z.B. (elektromagnetischen oder auf Basis von Ultraschall arbeitenden) Parksensoren, Totwinkelerfassungssystemen und/oder Surroundkamera-Systemen.
  • Anschließend sind aufgrund des erfolgten Austauschs von Konfigurationseinstellungen die Rollstuhlabmessungen bekannt, wodurch die Identifikation erleichtert wird. Für den Fall, dass das Fahrzeug 10 zur Identifizierung des zu verladenen Rollstuhls 30 etwa infolge des Vorhandenseins einer Mehrzahl in Frage kommender Rollstühle nicht in der Lage ist, kann der zu manövrierende Rollstuhl 30 aufgefordert werden, sich zu bewegen, so dass der Rollstuhl 30 als bewegliches Objekt vom Fahrzeug 10 identifiziert werden kann.
  • Der Rollstuhl 30 verwendet die an ihm angebrachten, elektromagnetischen oder auf Basis von Ultraschall arbeitenden und mit Parksensoren vergleichbaren Sensoren dazu, diejenigen Richtungen zu identifizieren, in welchen eine Fortbewegung erlaubt ist, sowie in welchen Richtungen Hindernisse (einschließlich des Fahrzeugs 10) vorhanden sind.
  • Eine zentrale Recheneinheit (CPU) kombiniert den vom Fahrzeug 10 identifizierten Standort des Rollstuhls 30 zusammen mit den möglichen Bewegungspfaden, welche der Rollstuhl 30 unter Verwendung seiner eigenen Sensoren identifiziert hat. Die Ausrichtung sowohl des Fahrzeugs 10 als auch des Rollstuhls 30 in Bezug auf Norden kann ebenfalls zur Verfeinerung des jeweiligen Bewegungspfades genutzt werden. Aufgrund dieser Informationen berechnet die CPU einen Bewegungspfad und sendet die Information über den Bewegungspfad an den Rollstuhl 30.
  • Im nächsten Schritt setzt sich der Rollstuhl 30 in Bewegung und versucht, dem berechneten Bewegungspfad zu folgen. Zugleich werden in Echtzeit folgende Schritte durchgeführt: Das Fahrzeug 10 verwendet seine fahrzeugeigenen Sensoren (z.B. elektromagnetische oder auf Basis von Ultraschall arbeitende Sensoren, Totwinkelerfassungssysteme und/oder Surroundkamera-Systeme), um die Fortbewegung des Rollstuhls 30 rings um das Fahrzeug 10 zu verfolgen. Beispielsweise kann gemäß 1 das Eintreffen des Rollstuhls 30 von den Sensoren mit dem Sichtfeld 16 bzw. 17 erfasst werden (während z.B. von dem Sensoren mit dem Sichtfeld 13 bzw. 14 andere, nicht zum Rollstuhl 30 gehörende Hindernisse erfasst werden können).
  • Des Weiteren verwendet der Rollstuhl 30 die eigenen, elektromagnetischen oder auf Basis von Ultraschall arbeitenden parksensorartigen Sensoren dazu, um einerseits dicht am Fahrzeug 10 zu bleiben, andererseits jedoch auch einen Sicherheitsabstand einzuhalten. Beispielsweise kann gemäß 1 das Fahrzeug 10 u.a. von dem Sensor mit dem Sichtfeld 31 erfasst werden. Darüber hinaus überprüft der Rollstuhl 30 das Vorhandensein von Hindernissen auf dem Bewegungspfad. Des Weiteren erfolgt ein Datenaustausch, auf Basis dessen die CPU den Bewegungspfad verfeinert und aktualisiert.
  • Wenn der Rollstuhl 30 an einem Ende des Fahrzeugs 10 angelangt ist, wird dies durch einen Parksensor erfasst und es kann der entsprechende Bewegungspfad zum Abbiegen um das Fahrzeug 10 herum berechnet werden. Wenn der Rollstuhl 30 an seinem Bestimmungsort (wie z.B. dem zu beladenden Kofferraum des Fahrzeugs 10 oder im Bereich der Fahrer- oder Beifahrertür zur Ermöglichung eines Einstiegs des Fahrers bzw. Insassen des Fahrzeugs 10 in den Rollstuhl 30) eingetroffen ist, ermöglicht es die Vorrichtung zur Bestimmung der Ausrichtung in Bezug auf Norden dem Rollstuhl 30, sich ordnungsgemäß in Bezug auf die Fahrzeugausrichtung bzw. -orientierung auszurichten, um weitere Schritte wie das Verladen in das Fahrzeug 10 oder ein Ein- oder Aussteigen des Rollstuhlnutzers zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird die Navigation des Rollstuhls 30 im Bereich rings um das Fahrzeug unter Nutzung der am Fahrzeug 10 verfügbaren Sensoranordnung und unter Verknüpfung von fahrzeugseitigen und rollstuhlseitigen Sensoren in einen gemeinsamen Sensorverbund ermöglicht. Der Rollstuhl 30 muss lediglich mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Sensoren und einer begrenzten Rechenkapazität ausgestattet sein und ist dennoch zum Navigieren rings um das Fahrzeug 10 in der Lage, da ein Datenaustausch zwischen Fahrzeug 10 und Rollstuhl 30 unter Gewährleistung eines hinreichenden Überblicks über die Situation stattfindet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011103382 A1 [0004]
    • JP 2012103146 A [0004]
    • KR 101305336 B1 [0004]
    • CN 202995348 U [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Hansen JD et al. „Autonomous vehicle navigation utilizing fuzzy controls concepts for a next generation wheelchair“, Biomed Sci Instrum. 2008;44:69-75 [0004]

Claims (9)

  1. Verfahren zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug (10) eine wenigstens einen Sensor umfassende erste Sensoranordnung aufweist und der Rollstuhl (30) eine wenigstens einen Sensor umfassende zweite Sensoranordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Manövrieren sowohl auf Basis von Sensorsignalen der ersten Sensoranordnung als auch auf Basis von Sensorsignalen der zweiten Sensoranordnung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses einen zwischen Fahrzeug (10) und Rollstuhl (30) stattfindenden Austausch von Sensorsignalen der ersten Sensoranordnung bzw. der zweiten Sensoranordnung zum Koordinieren des automatischen Manövrierens des Rollstuhls (30) relativ zum Fahrzeug (10) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Übermittlung von Sensorsignalen der ersten Sensoranordnung bzw. der zweiten Sensoranordnung an eine Recheneinheit oder ein Kommunikationsmodul umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese Übermittlung von Sensorsignalen über eine drahtlose Datenübertragung, insbesondere unter Nutzung von Bluetooth oder Wi-Fi, erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses jeweils eine kompass- oder GPS-gestützte Ausrichtung sowohl des Fahrzeugs (10) als auch des Rollstuhls (30) zum Koordinieren der jeweiligen Verschiebe- bzw. Verlagerungsrichtung zwischen Fahrzeug (10) und Rollstuhl (30) während des automatischen Manövrierens umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Übermittlung einer Bewegungsaufforderung vom Fahrzeug (10) an den Rollstuhl (30) umfasst, um vor Beginn des automatischen Manövrierens den zu manövrierenden Rollstuhl zu identifizieren.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Teil eines automatisierten Verladevorganges ist, wobei bei dem Verladevorgang nach Abschluss des Manövrierens ein Zusammenfalten des Rollstuhls stattfindet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfalten des Rollstuhls ein Umklappen der Rückenlehne des Rollstuhls in die Waagerechte umfasst, um den Rollstuhl auf der umgeklappten Rückenlehne durch eine Schiebebewegung in einen Kofferraum oder einen Laderaum des Fahrzeugs einzubringen.
  9. Vorrichtung zum automatischen Manövrieren eines Rollstuhls relativ zu einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
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