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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine stufenkletternde Fahrvorrichtung und ein Verfahren zum kletternden Fahren dafür, und insbesondere eine stufenkletternde Fahrvorrichtung und ein Verfahren zum kletternden Fahren dafür, bei denen Stufen sicher geklettert werden können als Reaktion auf Höhen und Breiten von unterschiedlichen Stufen.
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Stand der Technik
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Eine Fahrvorrichtung mit vier Rädern (Vierradantriebsgerät), zu der die Technologie der vorliegenden Erfindung gehört, wird im Allgemeinen als Transportmittel für Personen mit Behinderungen oder als Erfassungsmittel einer Fahrvorrichtung mit vier Rädern für normale (nichtbehinderte) Menschen verwendet. Die herkömmliche Fahrvorrichtung mit vier Rädern weist ein Problem dahingehend auf, dass es sehr schwierig und umständlich ist, die Stufen hinauf zu gehen, ohne dass andere helfen, wenn ein Fahrer an einer Stelle ankommt, an der abgestufte Abschnitte, wie etwa Stufen oder Treppen, während des Fahrens sind.
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Um das Problem zu lösen, weist eine herkömmliche Fahrvorrichtung mit vier Rädern Raupenketten auf, die an der Bodenfläche der Fahrvorrichtung mit vier Rädern angebracht sind, nämlich an der inneren Bodenfläche der Räder, die an der rechten und linken Seite der Fahrvorrichtung mit vier Rädern angebracht sind. Wenn dann die Fahrvorrichtung mit vier Rädern während des Fahrens auf Stufen trifft, veranlasst die Fahrvorrichtung mit vier Rädern die Raupenketten dazu, Kantenabschnitte der Stufen zu berühren, und klettert dann die Stufen unter Verwendung einer breiten und starken Kontaktkraft der Raupenketten hinauf.
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Die Struktur der Raupenketten wird in einer ovalen Form hergestellt, indem ein Gürtel aus einem Stahlblech auf den Umfang gelegt wird. Wenn die die Raupenketten aufweisende Fahrvorrichtung mit vier Rädern ihr Gleichgewicht verliert und beim Stufensteigen nach rechts und links schwankt, kann die Fahrvorrichtung mit vier Rädern jedoch die Stufen herunterrutschen aufgrund ihrer oben beschriebenen Struktur und ihres oben beschriebenen Aufbaus der Raupenketten. Daher ist die herkömmliche Fahrvorrichtung mit vier Rädern nur beschränkt als Fahrvorrichtung für Personen mit Behinderungen auf Reisen tauglich.
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Außerdem kann die Fahrvorrichtung mit vier Rädern ihre Balance verlieren und herunterfallen, selbst wenn die Fahrvorrichtung mit vier Rädern einen Roboter zum Feuerlöschen oder einen Roboter für den industriellen Gebrauch aufweist, der an einem oberen Abschnitt davon montiert ist. Daher hat die stufenkletternde Fahrvorrichtung mit Raupenketten ein Sicherheitsproblem.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung gemacht, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, die beim Stand der Technik auftreten. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stufenkletternde Fahrvorrichtung bereitzustellen, die Stufen sicher hinaufklettern kann unabhängig von der Höhe und der Breite der Stufen, wenn Menschen mit Behinderungen, gewöhnliche (nichtbehinderte) Personen, die Fahrvorrichtungen mit vier Rädern benutzen wollen, oder Roboter zum Feuerlöschen oder zum industriellen Gebrauch die Stufen hinauf klettern. Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zum kletternden Fahren der stufenkletternden Fahrvorrichtung bereitzustellen.
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Um die obige Aufgabe zu erfüllen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine stufenkletternde Fahrvorrichtung bereitgestellt, umfassend: einen Rahmen mit einem ersten Radbefestigungsgestell und einem zweiten Radbefestigungsgestell, die voneinander beabstandet sind; ein vorderes Motorbefestigungsgestell, das an der Vorderseite zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell und dem zweiten Radbefestigungsgestell angebracht ist, wobei ein vorderer Stufenklettermotor mit einem Antriebszahnrad an dem vorderen Motorbefestigungsgestell montiert ist; ein hinteres Motorbefestigungsgestell, das an der Hinterseite zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell und dem zweiten Radbefestigungsgestell angebracht ist, wobei ein hinterer Stufenklettermotor mit einem Antriebszahnrad an dem hinteren Motorbefestigungsgestell montiert ist; Vorderräder, die an der Vorderseite der ersten und zweiten Radbefestigungsgestelle angebracht sind, wobei Radnabenmotoren in den Vorderrädern angebracht sind; Hinterräder, die an der Hinterseite der ersten und zweiten Radbefestigungsgestelle angebracht sind, wobei Radnabenmotoren in den Hinterrädern montiert sind; einen vorderen Stufenkletterunterstützer, der direkt unter dem vorderen Motorbefestigungsgestell an der Vorderseite zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell und dem zweiten Radbefestigungsgestell angebracht ist; einen hinteren Stufenkletterunterstützer, der direkt unter dem hinteren Motorbefestigungsgestell hinten zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell und dem zweiten Radbefestigungsgestell angebracht ist, wobei der vordere Stufenkletterunterstützer oder der hintere Stufenkletterunterstützer an der rechten und linken Seite in einem Paar auf der Basis eines Verbinders montiert sind; ein Slave-Getriebe, das an dem mit dem Antriebszahnrad zu verzahnenden Verbinder angebracht ist; vordere hohle Abschnitte, die zwischen dem vorderen Motorbefestigungsgestell und dem ersten Radbefestigungsgestell und zwischen dem vorderen Motorbefestigungsgestell und dem zweiten Radbefestigungsgestell ausgebildet sind, so dass der vordere Stufenkletterunterstützer eine Drehbewegung ohne irgendeine Störung durchführen kann; hintere hohle Abschnitte, die zwischen dem hinteren Motorbefestigungsgestell und dem ersten Radbefestigungsgestell und zwischen dem hinteren Motorbefestigungsgestell und dem zweiten Radbefestigungsgestell ausgebildet sind, so dass der hintere Stufenkletterunterstützer eine Drehbewegung ohne irgendeine Störung durchführen kann; einen vorderen Sensor, der an einem Abschnitt des vorderen Motorbefestigungsgestells angebracht ist; und einen hinteren Sensor, der an einem Abschnitt des hinteren Motorbefestigungsgestells angebracht ist.
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In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum kletternden Fahren einer stufenkletternden Fahrvorrichtung bereitgestellt, das mehrere Schritte umfasst. Es ist ein Schritt zum Ändern eines Klettermodus vorgesehen, bei dem ein Fahrmodus in einen Klettermodus durch eine Betätigung des Fahrers umgewandelt wird, wenn die auf einem flachen Gelände fahrende stufenkletternde Fahrvorrichtung auf Stufen trifft. Bei einem weiteren Schritt wird bei niedriger Geschwindigkeit mit gleichmäßiger Geschwindigkeit gefahren, wobei ein vorderer Sensor und ein hinterer Sensor betrieben werden, ein Rückwärtsfahren der Vorderräder und Hinterräder aus Sicherheitsgründen unterbunden wird, und ein Vorwärtsfahren mit niedriger Geschwindigkeit unter Beibehaltung einer gleichmäßigen Geschwindigkeit erfolgt. Bei einem weiteren Schritt wird eine vertikale Oberfläche von Stufen durch den Sensor erfasst, wobei bei dem Schritt der vordere Sensor oder der hintere Sensor die vertikale Oberfläche der Stufen erfasst und entscheidet, ob der erfasste Sensorwert einem vorbestimmten Einstellwert entspricht oder nicht. Bei einem weiteren Schritt werden die Räder angehalten, nachdem sich die Räder an die vertikale Oberfläche der Stufen angenähert haben, und wenn ein nächster Abstand zwischen den Vorderrädern oder den Hinterrädern und der vertikalen Oberfläche der Stufen als der Sensoreinstellwert erkannt wird, dann erfolgt ein Anhalten des entsprechenden Rads, ein Unterbinden des Rückwärtsfahrens aus Sicherheitsgründen und ein Fortführen des Vorwärtsfahrens ohne jegliche Antriebsleistung. Bei einem weiteren Schritt wird das Fahren bei niedriger Geschwindigkeit mit gleichmäßiger Geschwindigkeit fortgesetzt, nachdem keine vertikale Oberfläche der Stufen mehr erfasst wird, wobei dieser Schritt des fortgesetzten Fahrens bei niedriger Geschwindigkeit umfasst, dass eine gleichmäßige Geschwindigkeit des entsprechenden Rades solange beibehalten wird, bis der nächste Abstand zwischen den Vorderrädern oder den Hinterrädern und der vertikalen Oberfläche der Stufen als der Sensoreinstellwert erkannt wird, solange der nächste Abstand noch nicht als der Sensoreinstellwert erkannt worden ist. Bei einem weiteren Schritt wird ein an den angehaltenen Rädern montierter Stufenkletterunterstützer gedreht, wobei der vordere Stufenkletterunterstützer oder der hintere Stufenkletterunterstützer, der an dem angehaltenen Rad montiert ist, auf die horizontale Oberfläche der oberen Stufe tritt und einmal dreht.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die stufenkletternde Fahrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, dass sie als ein Rollstuhl für Menschen mit Behinderungen oder als eine Klettervorrichtung mit einem Roboter zum Feuerlöschen oder zum industriellen Gebrauch zum Stufensteigen verwendet wird, wobei die stufenkletternde Fahrvorrichtung Stufen sicher klettern kann und dabei eine stabile Haltung bewahrt. Insbesondere stellt die stufenkletternde Fahrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen bemerkenswerten Effekt bereit, indem die Bewegungsbandbreite von Menschen mit Behinderungen erweitert wird. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße stufenkletternde Fahrvorrichtung das Problem des Rutschens der Raupenketten lösen, da sie wie eine Person auf den Stufen treten kann, anders als wie es bei der herkömmlichen Klettervorrichtung mit Raupenketten ist.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich:
- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Reihenfolge beim Fahren einer stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 und 3 sind perspektivische Explosionsansichten der stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht der stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Fahren einer stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 6 ist eine Seitenansicht, die eine Reihenfolge beim Fahren der stufenkletternden Fahrvorrichtung zeigt; und
- 7 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Fahren der stufenkletternden Fahrvorrichtung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Nachstehend wird im Detail Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genommen.
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Zunächst ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein vorderer Stufenkletterunterstützer 50 (Treppensteigunterstützer) oder ein hinterer Stufenkletterunterstützer 51 (Treppensteigunterstützer) vorgesehen sind, die auf eine horizontale Oberfläche von Stufen (Treppe) treten und die Klettervorrichtung 10 über die Stufen hinauf anheben können. Der vordere Stufenkletterunterstützer 50 ist an der Vorderseite einer Klettervorrichtung 10 (Steigvorrichtung) angebracht, und der hintere Stufenkletterunterstützer 51 ist an der Hinterseite der Klettervorrichtung 10 angebracht. Der vordere Stufenkletterunterstützer 50 oder der hintere Stufenkletterunterstützer dreht sich entsprechend einem Abtastsignal eines vorderen Sensors 25 beziehungsweise eines hinteren Sensors 26 in einem Zustand, in dem Vorderräder 30 beziehungsweise Hinterräder 31 nahe an eine vertikale Oberfläche der Stufen herankommen.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Reihenfolge beim Fahren einer stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 ist gezeigt, dass wenn die Klettervorrichtung 10 auf einer ebenen Straßenoberfläche fährt und dann auf Stufen trifft, klettert die Klettervorrichtung 10 Stufen, während der vordere Stufenkletterunterstützer 50 oder der hintere Stufenkletterunterstützer 51 abwechselnd oder gleichzeitig operieren, wie wenn eine Person die Stufen geht.
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Eine Fahrvorrichtung mit vier Rädern, die Menschen normalerweise im täglichen Leben sehen können, ist ein elektronischer Rollstuhl für Menschen mit Behinderungen. Solch ein Rollstuhl hat einen Sitz, der an einem oberen Teil der Fahrvorrichtung mit vier Rädern angebracht ist. Um sich in einer U-Bahnstation oder einem Gebäude auf und ab bewegen zu können, wird der elektronische Rollstuhl in einen Aufzug oder auf eine Hubvorrichtung für Stufen verladen.
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Um jedoch Stufen, die in einem Wohngebiet, einem Gehsteig, einem Park oder an einem anderen Ort angebracht sind, auf und ab zu gehen, muss der Fahrer der Fahrvorrichtung mit vier Rädern andere Personen um Hilfe bitten.
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Wie in 1 gezeigt, hat die erfindungsgemäße stufenkletternde Fahrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen an ihrem oberen Abschnitt montierten Sitz und einen für den Betrieb erforderlichen allgemeinen Mechanismus, so dass sie die Stufen ohne Weiteres leicht und ohne Hilfe von anderen erklimmen kann, wodurch die Bequemlichkeit beim Fahren verbessert wird.
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Zur Information sei erwähnt, dass da der Sitz und der Betätigungsmechanismus der Rollstuhlausrüstung oder der Fahrvorrichtung mit vier Rädern, die an dem oberen Abschnitt montiert sein können, bekannte Strukturen und Systeme sind und eine zusätzliche Erklärung nicht im Einklang mit dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung stehen, werden detaillierte Beschreibungen des Sitzes und des Betätigungsmechanismus der Rollstuhlausrüstung oder der Fahrvorrichtung mit vier Rädern weggelassen.
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2 und 3 sind jeweils perspektivische Explosionsansichten der stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 und 3 gezeigt, ist ein Rahmen 20 der Klettervorrichtung 10 vorgesehen. Der Rahmen 20 ist in einer rechteckigen Form ausgebildet und in einen vorderen Teil und einen hinteren Teil unterteilbar.
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In den Zeichnungen umfasst der Rahmen 20: ein erstes langes Radbefestigungsgestell 21, das an einem Abschnitt seiner linken Seite angeordnet ist; ein zweites Radbefestigungsgestell 22, das an einem Abschnitt der rechten Seite angeordnet ist; ein vorderes Motorbefestigungsgestell 23, das vorne zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell 21 und dem zweiten Radbefestigungsgestell 22 angeordnet ist, um einen vorderen Stufenklettermotor 40 (Treppensteigmotor) zu montieren; und ein hinteres Motorbefestigungsgestell 24, das hinten zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell 21 und dem zweiten Radbefestigungsgestell 22 angeordnet ist, um einen hinteren Stufenklettermotor 41 zu montieren. Die Befestigungsgestelle sind miteinander verbunden.
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Die Vorderräder 30, in denen Radnabenmotoren (In-Wheel-Motoren) 32 montiert sind, sind an der Vorderseite des ersten Radbefestigungsgestells 21 montiert. Die Hinterräder 31, an denen Radnabenmotoren 32 montiert sind, sind an der Hinterseite des ersten Radbefestigungsgestells 21 montiert.
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Des Weiteren ist der vordere Stufenkletterunterstützer 50, der auf eine horizontale Oberfläche von Stufen tritt und die Klettervorrichtung 10 über die Stufen (Treppe) anhebt, direkt unter dem vorderen Motorbefestigungsgestell 23 an der Vorderseite zwischen dem ersten Radrahmen 20 und dem zweiten Radrahmen 20 angebracht. Wie in 2 gezeigt, ist ein Paar der vorderen Stufenkletterunterstützer 50 symmetrisch an der rechten und linken Seite auf der Basis des Verbinders 52 angeordnet. Ein Slave-Getriebe 53 ist auf dem Verbinder 52 montiert. Wie in 3 gezeigt, ist das Slave-Getriebe 53 mit einem Antriebszahnrad 42 verzahnt, das an dem vorderen Stufenklettermotor 40 angebracht ist.
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Wie in 2 gezeigt, ist zusätzlich das vordere Motorbefestigungsgestell 23 in der Mitte der Vorderseite zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell 21 und dem zweiten Radbefestigungsgestell 22 montiert. Vordere hohle Abschnitte 27 sind zwischen dem vorderen Motorbefestigungsgestell 23 und dem ersten Radbefestigungsgestell 21 ausgebildet und zwischen dem vorderen Motorbefestigungsgestell 23 und dem zweiten Radbefestigungsgestell 22 ausgebildet, so dass die vorderen Stufenkletterunterstützer 50, die an der Vorderseite des ersten Radbefestigungsgestells 21 und des zweiten Radbefestigungsgestells 22 angebracht sind, ohne irgendeine Störung reibungslos betrieben werden können beim Drehen entsprechend der Betätigung des vorderen Stufenklettermotors 40.
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Die Vorderräder 30, in denen die Radnabenmotoren 32 montiert sind, sind an der Vorderseite des zweiten Radbefestigungsgestells 22 montiert. Die Hinterräder 31, in denen die Radnabenmotoren 32 angeordnet sind, sind an der Hinterseite des zweiten Radbefestigungsgestells 22 montiert. Darüber hinaus ist der hintere Stufenkletterunterstützer 51, der auf eine horizontale Oberfläche von Stufen tritt und die Klettervorrichtung 10 über die Stufen (Treppe) beziehungsweise die jeweilige Stufe einer Treppe anhebt, direkt unterhalb des hinteren Motorbefestigungsgestells 24 an der Hinterseite zwischen dem ersten Radrahmen 20 und dem zweiten Radrahmen 20 montiert. Wie in 2 gezeigt, ist ein Paar der hinteren Stufenkletterunterstützer 51 symmetrisch auf der rechten und der linken Seite auf der Basis des Verbinders 52 angeordnet. Ein Slave-Getriebe 53 ist auf dem Verbinder 52 montiert. Wie in 3 gezeigt, ist das Slave-Getriebe 53 mit einem Antriebszahnrad 42 verzahnt, das an dem hinteren Stufenklettermotor 41 angebracht ist.
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Wie zudem in 2 gezeigt, ist das hintere Motorbefestigungsgestell 24 in der Mitte der Hinterseite zwischen dem ersten Radbefestigungsgestell 21 und dem zweiten Radbefestigungsgestell 22 montiert. Hintere hohle Abschnitte 28 sind zwischen dem hinteren Motorbefestigungsgestell 24 und dem ersten Radbefestigungsgestell 21 ausgebildet und zwischen dem hinteren Motorbefestigungsgestell 24 und dem zweiten Radbefestigungsgestell 22 ausgebildet, so dass die hinteren Stufenkletterunterstützer 51, die an der Hinterseite des ersten Radbefestigungsgestells 21 und des zweiten Radbefestigungsgestells 22 angebracht sind, ohne irgendeine Störung reibungslos betrieben werden können beim Drehen entsprechend der Betätigung des hinteren Stufenklettermotors 41.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist ein vorderer Sensor 25 an einer Stelle des vorderen Motorbefestigungsgestells 23 angebracht. Der vordere Sensor 25 erfasst eine vertikale Oberfläche der Stufe(n) und stellt einen Abstand zwischen der vertikalen Oberfläche der Stufe(n) und dem Vorderrad 30 entsprechend einem eingegebenen Einstellwert ein, so dass das Vorderrad 30 fährt, bis es sich der vertikalen Oberfläche der Stufe(n) nähert, und stoppt dann.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist zudem ein hinterer Sensor 26 an einer Stelle des hinteren Motorbefestigungsgestells 24 angebracht. Der hintere Sensor 26 tastet eine vertikale Oberfläche der Stufe(n) ab und stellt einen Abstand zwischen der vertikalen Oberfläche der Stufe(n) und dem Hinterrad 31 entsprechend einem eingegebenen Einstellwert ein, so dass das Hinterrad 31 fährt, bis es sich der vertikalen Oberfläche der Stufe(n) nähert, und stoppt dann.
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Der vordere Sensor 25 und der hintere Sensor 26 erfassen einen nächsten Abstand zwischen der vertikalen Oberfläche der Stufe(n) und dem Vorderrad 30 beziehungsweise dem Hinterrad 31, stoppen die Räder und senden ein Signal zum Drehen der vorderen Stufenkletterunterstützer 50 und der hinteren Stufenkletterunterstützer 51, um es der Stufenklettervorrichtung 10 zu ermöglichen, die Stufe(n) sicher hinaufzusteigen.
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Wenn die vorderen Stufenkletterunterstützer 50 und die hinteren Stufenkletterunterstützer 51 der Stufenklettervorrichtung 10 durch eine gleichförmige Drehbewegung auf die horizontale Oberflächen der Stufen treten, sind jedoch Stützpunkte in einem instabilen Zustand, so dass es schwierig ist, das Klettern der Stufen stabil auszuführen. Dies liegt beispielsweise darin begründet, dass die Höhe und die Breite der Stufen abhängig von deren Ort unterschiedlich sind.
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Um daher Stufen sicher und in Abhängigkeit von Höhen und Breiten unterschiedlicher Stufen zu steigen, wird die Drehbewegung der vorderen Stufenkletterunterstützer 50 und der hinteren Stufenkletterunterstützer 51 durch die Funktion des vorderen Sensors 25 beziehungsweise des hinteren Sensors 26 in demjenigen Zustand ausgeführt, in dem sich das Vorderrad 30 beziehungsweise das Hinterrad 31 den jeweiligen Stufen nähern.
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4 ist eine perspektivische Ansicht der stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 4(a) gezeigt, fährt die Klettervorrichtung 10, wenn die Klettervorrichtung 10 auf einem flachen Gelände fährt, sicher in einem Zustand, in dem die vorderen Stufenkletterunterstützer 50 und die hinteren Stufenkletterunterstützer 51 in dem vorderen hohlen Abschnitt 27 und dem hinteren hohlen Abschnitt 28 eingebettet sind, ohne dass diese hervorstehen. Wie in 4(b) gezeigt, steigt die Klettervorrichtung 10, wenn die Klettervorrichtung 10 während des Fahrens auf Stufen trifft, die Stufen hoch während sie die Drehbewegung in einem Zustand ausführt, in dem die vorderen Stufenkletterunterstützer 50 und die hinteren Stufenkletterunterstützer 51 aus dem vorderen hohlen Abschnitt 27 und dem hinteren hohlen Abschnitt 28 herausragen.
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5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Fahren einer stufenkletternden Fahrvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wenn die Klettervorrichtung 10 auf einem flachen Gelände fährt und dann auf Stufen trifft, betätigt ein Fahrer ein bekanntes Steuerungssystem, um den Fahrmodus in einen Klettermodus umzuwandeln.
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Wenn die Klettervorrichtung 10 in den Klettermodus versetzt ist, behalten die Räder eine gleichmäßige Geschwindigkeit bei und fahren mit niedriger Geschwindigkeit. Wenn der Sensor die vertikale Oberfläche der Stufen erfasst, berechnet der Sensor einen nächsten Abstand zwischen den Rädern und der vertikalen Oberfläche der Stufen entsprechend dem eingestellten Wert und stoppt die entsprechenden Räder.
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Wenn der nächste Abstand zwischen den Rädern und der vertikalen Oberfläche der Stufen nicht unterhalb des zuvor eingestellten Sensorwerts fällt und die vertikale Oberfläche der Stufen nicht erfasst wurde, dann behalten die Räder selbstverständlich eine gleichmäßige Geschwindigkeit bei und fahren weiter mit langsamer Geschwindigkeit.
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Wenn unterdessen die entsprechenden Räder in dem Zustand anhalten, in dem sich die Räder der vertikalen Oberfläche der Stufen gemäß dem Signal des Sensors nähern, führen die vorderen Stufenkletterunterstützer 50 und die hinteren Stufenkletterunterstützer 51 die Drehbewegung aus und treten auf die horizontale Oberfläche der oberen Stufe und heben die Klettervorrichtung 10 um eine Stufe nach oben.
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6 ist eine Seitenansicht, die eine Reihenfolge beim Fahren der stufenkletternden Fahrvorrichtung zeigt. 7 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens zum Fahren der stufenkletternden Fahrvorrichtung. Bezugnehmend auf 6 und 7 wird nachfolgend das Verfahren zum Fahren der Klettervorrichtung 10 im Detail beschrieben.
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In 6(a) ist gezeigt, dass wenn die auf einem flachen Gelände fahrende Klettervorrichtung 10 auf Stufen trifft, betätigt der Fahrer ein allgemein bekanntes Steuerungssystem durch Drücken eines Knopfes oder durch Ändern einer Richtung eines Bedienungshebels (Schritt S10 zum Ändern des Klettermodus).
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Wie oben beschrieben, wenn die Klettervorrichtung 10 in den Klettermodus überführt wird, wie durch den Pfeil mit der gepunkteten Linie in 6(a) angezeigt ist, werden der vordere Sensor 25 und der hintere Sensor 26 betätigt, ein Rückwärtsfahren der Vorderräder 30 und Hinterräder 31 wird aus Sicherheitsgründen unterbunden, und die Vorderräder 30 und Hinterräder 31 fahren mit niedriger Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils mit der eingekreisten Zahl 1 vorwärts, während die gleichmäßige Geschwindigkeit beibehalten wird (Schritt S20 zum Fahren mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bei niedriger Geschwindigkeit).
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Wenn der vordere Sensor 25 oder der hintere Sensor 26 die vertikale Oberfläche der Stufen erfasst, während die Klettervorrichtung 10 bei niedriger Geschwindigkeit mit gleichmäßiger Geschwindigkeit vorwärts fährt, entscheidet der Sensor, ob der erfasste Sensorwert gleich dem vorbestimmten Einstellwert ist (Schritt S30 zum Erfassen einer vertikalen Oberfläche von Stufen durch einen Sensor).
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Wie in 6(b) gezeigt wird, stoppt die Klettervorrichtung 10, die mit niedriger Geschwindigkeit fährt, während die Stufen durch den Sensor erfasst werden, das Hinterrad 31 zu dem Zeitpunkt, zu dem der nächste Abstand zwischen dem Hinterrad 31 und der vertikalen Oberfläche der Stufen als der vorbestimmte Einstellwert (Sollwert) erkannt ist, um das Klettern vorzubereiten (Schritt S40 zum Anhalten der Räder, nachdem die vertikale Oberfläche der Stufen erreicht worden ist).
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In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass, während die Klettervorrichtung 10 geneigte Stufen hinaufklettert, ein Rückwärtsfahren des Hinterrades 31 unterbunden und ein Zustand beibehalten wird, um ohne Antriebsleistung vorwärts fahren zu können.
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Wie in 6(b) gezeigt, in der Zwischenzeit, da sich das Vorderrad 30 in dem Zustand befindet, in dem der vordere Sensor 25 keine vertikale Oberfläche der Stufen mehr erfasst, nachdem der vordere Sensor 25 den nächsten Abstand zwischen dem Vorderrad 30 und der vertikalen Oberfläche der Stufen als den Sollwert erfasst hat, fährt das Vorderrad 30 vorwärts, während es sich in Richtung des Pfeils mit der eingekreisten Zahl 2 dreht, bis das Vorderrad 30 angehalten wird (Schritt S50 zum fortgesetzten Fahren bei niedriger Geschwindigkeit mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, nachdem keine vertikale Oberfläche der Stufen mehr erfasst wird).
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Wie in 6(b) gezeigt, wenn die Hinterräder 31 in dem Zustand angehalten werden, in dem sich die Hinterräder der vertikalen Oberfläche der Stufen nähern, während sich ein Paar der hinteren Stufenkletterunterstützer 51, die an den angehaltenen Hinterrädern 31 angebracht sind, einmal drehen, dann treten die Hinterräder 31 auf die horizontale Oberfläche der Stufen und heben die Klettervorrichtung 10 an, wie in 6(c) gezeigt (Schritt S60 zum Drehen des jeweiligen, an den angehaltenen Rädern montierten Stufenkletterunterstützers).
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Wie in 6(c) gezeigt, selbst in dem Moment in der Zwischenzeit, in dem die Klettervorrichtung 10 durch die eine Drehung des hinteren Stufenkletterunterstützers 51 angehoben ist, weil der vordere Sensor 25 den nächsten Abstand zwischen dem Vorderrad und der vertikalen Oberfläche der Stufen nicht mehr wahrnimmt, dann fährt das Vorderrad 30 mit geringer Geschwindigkeit entlang der horizontalen Oberfläche der Stufe, während es sich in Richtung des Pfeils mit der eingekreisten Zahl 3 dreht, so dass der Klettervorgang zusammen mit der Drehbewegung des hinteren Stufenkletterunterstützers 51 leicht durchgeführt wird.
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Wie in 6(d) gezeigt, selbst wenn die Klettervorrichtung 10 durch die eine Drehung des vorderen Stufenkletterunterstützers 50 angehoben ist, weil der hintere Sensor 26 den nächsten Abstand zwischen dem Hinterrad 31 und der vertikalen Oberfläche der Stufen nicht mehr erfasst, dann fährt das Hinterrad 31 mit geringer Geschwindigkeit entlang der horizontalen Oberfläche der Stufen, während es sich in der Richtung des Pfeils mit der eingekreisten Zahl 4 dreht, so dass der Klettervorgang zusammen mit der Drehbewegung des vorderen Stufenkletterunterstützers 50 leicht ausgeführt wird und die Klettervorrichtung 10 die letzte Stufe sicher erreichen kann.
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In dem Schritt S60, bei dem der an dem angehaltenen Rad angebrachte Stufenkletterunterstützer eine Drehung ausführt, können der vordere Stufenkletterunterstützer 50 und der hintere Stufenkletterunterstützer 51 gleichzeitig oder abwechselnd betrieben werden.
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Wie oben beschrieben, ermöglicht die stufenkletternde Fahrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Klettervorrichtung, dass sie als ein Rollstuhl für Menschen mit Behinderungen verwendet wird, oder dass die Klettervorrichtung mit einem Roboter zum Feuerlöschen oder für den industriellen Gebrauch verwendet wird, um die Stufen sicher zu klettern, während sie eine stabile Haltung bewahrt. Insbesondere stellt die stufenkletternde Fahrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen bemerkenswerten Effekt bereit, indem die Bewegungsbandbreite von Menschen mit Behinderungen erweitert wird. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße stufenkletternde Fahrvorrichtung das Problem des Rutschens der Raupenketten lösen, da sie wie eine Person auf den Stufen treten kann, anders als wie es bei der herkömmlichen Klettervorrichtung mit Raupenketten ist.
