DE102018209496A1 - Transportvorrichtung mit einer Sicherheitsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einer Transportvorrichtung (100), insbesondere einem Kinderwagen, mit mindestens drei Rädern (116, 118, 120, 122) und mit einem Handgriff (110) für einen Benutzer, wobei von den mindestens drei Rädern (116, 118, 120, 122) mindestens ein Rad (120, 122) als Antriebsrad (132) ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit (142) elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung (100) durch den Benutzer zu ermöglichen, sind eine Detektionseinheit (170) zur Detektion einer Beschleunigung (a) der Transportvorrichtung (100), und eine Sicherheitsvorrichtung zur Erkennung eines kritischen Zustands der Transportvorrichtung (100) in Abhängigkeit von einer jeweils detektierten Beschleunigung (a) vorgesehen.

Description

• Stand der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung, insbesondere einen Kinderwagen, mit mindestens drei Rädern und mit einem Handgriff für einen Benutzer, wobei von den mindestens drei Rädern mindestens ein Rad als Antriebsrad ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer zu ermöglichen.
• Aus dem Stand der Technik sind als Kinderwagen ausgebildete Transportvorrichtungen mit einer aktiven Unterstützung eines Benutzers im Schiebe- oder Ziehbetrieb durch elektromotorisch antreibbare Antriebsräder bekannt. Aus Sicherheitsgründen kann ein Antriebssystem einer Transportvorrichtung, insbesondere eines derartigen Kinderwagens, dazu ausgebildet sein, einen kritischen Zustand der Transportvorrichtung zu detektieren. Beispielsweise kann eine Abwesenheit eines Benutzers bzw. ein Loslassen des Kinderwagens ermittelt werden, so dass Unfälle durch einen sich selbsttätig und unkontrolliert fortbewegenden Kinderwagen zumindest im Wesentlichen verhindert werden können. Hierbei sind z.B. elektrifizierte Kinderwagen bekannt, bei denen durch mindestens einen Kraftsensor die Anwesenheit eines Benutzers detektierbar ist. Des Weiteren sind elektrifizierte Kinderwagen bekannt, bei denen eine Beschleunigung des Kinderwagens durch einen Beschleunigungssensor detektierbar ist.
• Offenbarung der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung, insbesondere einen Kinderwagen, mit mindestens drei Rädern und mit einem Handgriff für einen Benutzer, wobei von den mindestens drei Rädern mindestens ein Rad als Antriebsrad ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer zu ermöglichen. Eine Detektionseinheit zur Detektion einer Beschleunigung der Transportvorrichtung, und eine Sicherheitsvorrichtung zur Erkennung eines kritischen Zustands der Transportvorrichtung in Abhängigkeit von einer jeweils detektierten Beschleunigung sind vorgesehen.
• Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung einer Transportvorrichtung, bei der durch die Sicherheitsvorrichtung sicher und zuverlässig ein kritischer Zustand ermittelt werden kann. Somit kann leicht und unkompliziert zumindest ein ungewolltes Beschleunigen der Transportvorrichtung detektiert und somit verhindert werden.
• Der Sicherheitsvorrichtung ist vorzugsweise eine Kipperkennungseinheit zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, ein Kippen der Transportvorrichtung zu erkennen. Somit kann auf einfache Art und Weise eine sichere Transportvorrichtung bereitgestellt werden.
• Bevorzugt ist die Kipperkennungseinheit dazu ausgebildet, zwischen einer Bewegung der Transportvorrichtung auf einer schiefen Ebene und einem Kippen zu unterscheiden. Somit kann einfach und unkompliziert zwischen einem Kippen der Transportvorrichtung, um z.B. auf einen Randstein hochzufahren, oder einem Bewegen auf einer schiefen Ebene unterschieden werden, wodurch ein ungewolltes Beschleunigen verhindert werden kann.
• Gemäß einer Ausführungsform ist der Kipperkennungseinheit eine Kippwinkelermittlung zugeordnet, die auf Basis von Trigonometrie und der jeweils detektierten Beschleunigung der Transportvorrichtung einen Kippwinkel der Transportvorrichtung ermittelt. Somit kann sicher und zuverlässig ein Kippen der Transportvorrichtung ermittelt werden.
• Die Kipperkennungseinheit weist vorzugsweise eine Kipperkennung auf, die ein Kippen der Transportvorrichtung durch ein Vergleichen eines Neigungswinkels einer schiefen Ebene eines Untergrunds mit einem Kippwinkel der Transportvorrichtung ermittelt. Somit kann auf einfache Art und Weise ein Kippen der Transportvorrichtung von einer Bewegung auf einer schiefen Ebene unterschieden werden.
• Bevorzugt ermittelt die Detektionseinheit die jeweils detektierte Beschleunigung der Transportvorrichtung mittels eines Beschleunigungssensors. Somit kann eine einfache und leichte Ermittlung der Beschleunigung der Transportvorrichtung ermöglicht werden.
• Gemäß einer Ausführungsform ist eine Rechenvorrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, aus einer jeweils mittels des Beschleunigungssensors ermittelten Beschleunigung die Erdbeschleunigung herauszurechnen, um jeweils einen bereinigten Beschleunigungswert zu erhalten. Somit kann eine exakte und präzise Ermittlung der Beschleunigung erfolgen.
• Der Sicherheitsvorrichtung ist vorzugsweise eine Sensordatenfusionseinheit zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, auf Basis der jeweils detektierten Beschleunigung und einer Winkelbeschleunigung der Transportvorrichtung, die drei Kardanwinkel einer aktuellen Position der Transportvorrichtung zu berechnen. Somit kann eine Bewegung der Transportvorrichtung im dreidimensionalen Raum ermittelt werden.
• Die Rechenvorrichtung ermittelt bevorzugt auf Basis der jeweils detektierten Beschleunigung und der drei Kardanwinkel die jeweils bereinigte Beschleunigung der Transportvorrichtung. Somit kann einfach und unkompliziert eine Ermittlung der bereinigten Beschleunigung erfolgen.
• Vorzugsweise ermittelt die Detektionseinheit eine jeweilige Beschleunigung der Transportvorrichtung über eine Raddrehzahl des mindestens einen Antriebsrads. Somit kann eine alternative Ermittlung der Beschleunigung der Transportvorrichtung ermöglicht werden.
• Gemäß einer Ausführungsform ist der Sicherheitsvorrichtung eine Anstoßerkennung zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, ein Anstoßen der Transportvorrichtung zu erkennen. Somit kann die Sicherheitsvorrichtung einen weiteren relevanten Zustand der Transportvorrichtung ermitteln.
• Bevorzugt erkennt die Anstoßerkennung zum Detektieren eines auf die Transportvorrichtung einwirkenden Pulses ein Anstoßen, wobei die Anstoßerkennung zwischen einem Beschleunigen der Transportvorrichtung und einem Puls unterscheidet. Somit kann exakt und präzise eine Ermittlung eines Anstoßens der Transportvorrichtung ermöglicht werden.
• Vorzugsweise weist die Sicherheitsvorrichtung eine Masseermittlungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, eine Masse der Transportvorrichtung zu ermitteln. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Masse der Transportvorrichtung ermittelt werden.
• Die Masseermittlungseinheit ermittelt bevorzugt, auf Basis der auf das zumindest eine Antriebsrad wirkenden Kraft und der jeweils detektierten Beschleunigung, die Masse der Transportvorrichtung im Stillstand und/oder bei einem Bremsvorgang. Somit kann eine verbesserte Ansteuerung der Transportvorrichtung ermöglicht werden.
• Gemäß einer Ausführungsform schätzt die Masseermittlungseinheit eine Masse der Transportvorrichtung, wobei eine Mitkopplungsregelung vorgesehen ist, die, auf Basis der geschätzten Masse und einer durch einen Benutzer der Transportvorrichtung auf die Transportvorrichtung beaufschlagten Beschleunigung, die Masse der Transportvorrichtung anpasst. Somit kann eine einfache und exakte Ansteuerung der Transportvorrichtung ermöglicht werden, wobei eine Masseermittlung ohne direktes Messen der Masse erfolgen kann.
• Bevorzugt ist die Sicherheitsvorrichtung dazu ausgebildet, bei einer Detektion eines kritischen Zustands der Transportvorrichtung, aufgrund eines Kippens der Transportvorrichtung und/oder eines auf die Transportvorrichtung einwirkenden Pulses, eine Bremsvorrichtung zu aktivieren. Somit kann ein sicherer und zuverlässiger Betrieb der Transportvorrichtung ermöglicht werden.
• Figurenliste
• Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine schematische Seitenansicht einer als Kinderwagen ausgebildeten Transportvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung,
• 2 eine schematische Darstellung einer der Sicherheitsvorrichtung von 1 zugeordneten Steuervorrichtung,
• 3 eine schematische Darstellung der Sicherheitsvorrichtung von 2,
• 4 eine schematische Darstellung eines Kippermittlungssystems mit einer Aufteilung von der Transportvorrichtung von 1 zugeordneten Beschleunigungen,
• 5 einen schematischen Aufbau des Kippermittlungssystems von 4,
• 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Kippermittlungssystems mit einer Aufteilung von der Transportvorrichtung von 1 zugeordneten Beschleunigungen und Kräfte,
• 7 einen schematischen Aufbau des Kippermittlungssystems von 6,
• 8 einen schematischen Aufbau einer Sensorfusionseinheit zur Ermittlung der für die Kippermittlungssysteme benötigten Kardanwinkel,
• 9 eine vereinfachte Darstellung der Sensorfusionseinheit von 8,
• 10 eine schematische Darstellung von auf die Transportvorrichtung von 1 wirkenden Geschwindigkeiten und Beschleunigungen bei einer Bewegung der Transportvorrichtung,
• 11 einen schematischen Aufbau von auf die Transportvorrichtung von 1 wirkenden Geschwindigkeiten und Beschleunigungen eines weiteren Kippermittlungssystems,
• 12 eine schematische Darstellung des Kippermittlungssystems von 11,
• 13 eine schematische Darstellung einer dem Kippermittlungssystem von 11 und 12 zugeordneten Kipperkennung,
• 14 ein beispielhaftes dreidimensionales Diagramm mit vom Kippermittlungssystem von 11 bis 13 ermittelten Werten,
• 15 einen schematischen Aufbau einer der Sicherheitsvorrichtung von 1 bis 3 zugeordneten Anstoßerkennung,
• 16 ein beispielhaftes, der Anstoßerkennung von 15 zugeordnetes v-t-Diagramm,
• 17 ein beispielhaftes, der Anstoßerkennung von 15 zugeordnetes a-t-Diagramm,
• 18 ein beispielhaftes, der Anstoßerkennung von 15 zugeordnetes ȧ-t-Diagramm,
• 19 eine schematische Draufsicht auf die Transportvorrichtung von 1,
• 20 einen schematischen Aufbau einer der Sicherheitsvorrichtung von 1 bis 3 zugeordneten Masseermittlungseinheit,
• 21 ein beispielhaftes M-t-Diagramm sowie ein n-t-Diagramm zur Ermittlung eines Bremsvorgangs, und
• 22 einen schematischen Aufbau einer alternativen Masseermittlungseinheit.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• 1 zeigt eine lediglich exemplarisch als Kinderwagen ausgebildete Transportvorrichtung 100. Alternativ kann es sich bei der Transportvorrichtung 100 auch um eine Schubkarre, eine Sackkarre, ein Entsorgungsgefäß, insbesondere eine Mülltonne, einen Hubwagen oder dergleichen handeln.
• Der Kinderwagen 100 verfügt beispielhaft über ein zusammenlegbares Fahrgestell 101 und eine Liege- oder Sitzwanne 106 für ein nicht dargestelltes Kind. An dem Fahrgestell 101 ist bevorzugt ferner ein U-förmiger sowie vorzugsweise ergonomisch höhenverstellbarer Handgriff 110 für einen ebenfalls zeichnerisch nicht dargestellten Benutzer des Kinderwagens 100 vorgesehen.
• Bevorzugt weist der Kinderwagen 100 mindestens drei Räder 116, 118, 120, 122 auf. Vorzugsweise sind dabei zwei Räder an einer Hinterachse und ein Rad an einer Vorderachse angeordnet, jedoch können auch zwei Räder an der Vorderachse und ein Rad an der Hinterachse angeordnet sein. Von den mindestens drei Rädern 116, 118, 120, 122 ist bevorzugt mindestens ein Rad als Antriebsrad 132 ausgebildet. Das zumindest eine Antriebsrad 132 ist vorzugsweise mittels mindestens einer elektrischen Antriebseinheit 142 elektromotorisch antreibbar. Dabei kann das zumindest eine Antriebsrad 132 an der Vorderachse und/oder der Hinterachse angeordnet sein. Bevorzugt sind mindestens zwei Räder als Antriebsräder 120, 122 ausgebildet.
• Durch die elektrische Antriebseinheit 142 erfolgt eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs des Kinderwagens 100 in einer bevorzugten Schiebe- oder Ziehrichtung auf einem im Wesentlichen horizontalen Untergrund 115 oder auf einem um einen Winkel φ geneigten bzw. schräg verlaufenden Untergrund 114 bzw. einer schiefen Ebene. Illustrativ ist der Kinderwagen 100 auf der schiefen Ebene 114 angeordnet. Die elektrische Antriebseinheit 142 umfasst hier im Wesentlichen vorzugsweise einen Elektromotor, der zum Beispiel mit einem bürstenlosen, permanenterregten Gleichstrommotor realisiert sein kann und bevorzugt ein Getriebe zur Drehzahl- und Drehmomentanpassung an die Betriebserfordernisse des Kinderwagens bzw. der Transportvorrichtung 100 aufweist. Die Antriebseinheit 142 ist bevorzugt mittels einer elektronischen Regelvorrichtung regelbar.
• Zusätzlich oder alternativ können auch die beiden hinteren Räder 120, 122, wie oben beschrieben, als Antriebsräder 132 ausgebildet sein, wobei die Antriebsräder in einer derartigen Konstellation zur Realisierung des elektromotorisch unterstützten Schiebe- oder Ziehbetriebs des Kinderwagens 100 jeweils mittels einer elektrischen Antriebseinheit 142 bevorzugt individuell antreibbar und mit Hilfe der Regelvorrichtung unabhängig voneinander regelbar sind.
• An der Transportvorrichtung 100 bzw. dem Kinderwagen ist vorzugsweise eine Detektionseinheit 170 zur Detektion einer Beschleunigung der Transportvorrichtung 100 vorgesehen. Des Weiteren ist der Transportvorrichtung 100 eine Steuervorrichtung 160 zugeordnet, die in Abhängigkeit der von der Detektionseinheit 170 detektierten Signale, insbesondere von der Beschleunigung der Transportvorrichtung 100, die Transportvorrichtung steuert.
• Die Aufnahme und/oder die Aufrechterhaltung des manuellen, zumindest teilweise elektromotorisch unterstützten Schiebe- oder Ziehbetriebs vollzieht sich nur, wenn eine Benutzerkraft Fu an dem Handgriff 110 des Kinderwagens 100 wirkt. Auf den Kinderwagen 100 wirkt die von der elektrischen Antriebseinheit 142 unabhängige Gewichtskraft F_g = m * g, wobei m die im Allgemeinen unbekannte (Gesamt-)Masse des Kinderwagens 100 darstellt. Im Fall des um den Winkel φ geneigten schiefen Untergrunds 114 setzt sich die Gewichtskraft F_g vektoriell aus einer Normalkraft F_N und einer Hangabtriebskraft F_H gemäß der Beziehung F_H = m * g * sin (φ) zusammen, wobei die Normalkraft F_N senkrecht zum geneigten Untergrund 114 bzw. in negativer z-Richtung 103 eines Koordinatensystems 102 und die Hangabtriebskraft F_H parallel zu diesem bzw. in negativer x-Richtung 104 des Koordinatensystems 102 wirkt. Die mindestens eine elektrische Antriebseinheit 142 bewirkt zusammen mit der Benutzerkraft Fu Geschwindigkeitsänderungen Δv bezüglich der momentanen Geschwindigkeit des Kinderwagens 100. Dabei erfolgen die Geschwindigkeitsänderungen Δv parallel zum geneigten Untergrund 114 bzw. in x-Richtung 104 des Koordinatensystems 102.
• 2 zeigt die Steuervorrichtung 160 von 1. Dabei verdeutlicht 2 die der Steuervorrichtung 160 zugeordnete Detektionseinheit 170, die dazu ausgebildet ist, eine Beschleunigung a der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kinderwagens zu detektieren. Erfindungsgemäß wird dabei die detektierte Beschleunigung a an eine der Steuervorrichtung 160 zugeordnete Sicherheitsvorrichtung 200 übermittelt. Bevorzugt ist die Sicherheitsvorrichtung 200 zur Erkennung eines kritischen Zustands der Transportvorrichtung 100 in Abhängigkeit von der jeweils detektierten Beschleunigung a ausgebildet.
• 3 zeigt die Sicherheitsvorrichtung 200 von 2. Der Sicherheitsvorrichtung 200 ist vorzugsweise eine Kipperkennungseinheit 215 zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, ein Kippen der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kinderwagens zu erkennen. Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird unter einem „Kippen“ ein Neigen des Kinderwagens 100, um z.B. von einer Straße auf einen Gehweg zu fahren bzw. einen Randstein zu überwinden, verstanden. Jedoch hat dies nichts mit einem Umfallen des Kinderwagens 100 zu tun. Dabei ist die Kipperkennungseinheit 215 vorzugsweise dazu ausgebildet, zwischen einer Bewegung der Transportvorrichtung 100 auf einer schiefen Ebene 114 und einem Kippen zu unterscheiden. Somit kann ein ungewolltes Beschleunigen des Kinderwagens 100 aufgrund der Annahme, dass der Kinderwagen 100 eine schiefe Ebene 114 hochfährt, beim Neigen verhindert werden. Bevorzugt ist der Kipperkennungseinheit 215 eine Kippwinkelermittlung 210 zugeordnet, die vorzugsweise auf Basis von Trigonometrie und der jeweils detektierten Beschleunigung a der Transportvorrichtung 100 einen Kippwinkel a des Kinderwagens 100 ermittelt. Darüber hinaus weist die Kipperkennungseinheit 215 vorzugsweise eine Kipperkennung 220 auf, die ein Kippen des Kinderwagens 100 durch ein Vergleichen des Neigungswinkels φ der schiefen Ebene 114 eines Untergrunds mit dem Kippwinkel a der Transportvorrichtung 100 ermittelt. Wird ein Kippen der Transportvorrichtung 100 bzw. des Kinderwagens erkannt, so wird bevorzugt eine Bremsvorrichtung 250 aktiviert, die dazu ausgebildet ist, den Kinderwagen 100 zu bremsen.
• Darüber hinaus, oder alternativ hierzu, ist der Sicherheitsvorrichtung 200 eine Ansto-ßerkennung 230 zugeordnet, die dazu ausgebildet ist, ein Anstoßen der Transportvorrichtung 100 zu erkennen. Die Anstoßerkennung 230 erkennt dabei ein Anstoßen durch ein Detektieren eines auf die Transportvorrichtung 100 einwirkenden Pulses (1636 in 18). Bevorzugt unterscheidet die Anstoßerkennung 230 dabei zwischen einem Beschleunigen der Transportvorrichtung 100 und einem Puls. Ein Puls ist dabei die zeitliche Ableitung der Beschleunigung des Kinderwagens bzw. eine vergleichsweise hohe Beschleunigung in einem vordefinierten Zeitabschnitt, wobei ein Schwellwert festgelegt werden kann, ab wann die Beschleunigung ein Puls ist. Analog zur Kipperkennungseinheit 215 wird bei einem detektierten Puls bzw. einem Anstoßen die Bremsvorrichtung 250 aktiviert.
• Des Weiteren weist die Sicherheitsvorrichtung 200 zusätzlich oder alternativ eine Masseermittlungseinheit 240 auf, die dazu ausgebildet ist, die Masse m der Transportvorrichtung 100 zu ermitteln. Dabei ermittelt die Masseermittlungseinheit 240 vorzugsweise die Masse m in Abhängigkeit der Beschleunigung a der Transportvorrichtung 100 und des Kippwinkels a. Insbesondere ermittelt die Masseermittlungseinheit 240 die Masse m im Stillstand und/oder bei einem Bremsvorgang auf Basis der auf das zumindest eine Antriebsrad 132 wirkenden Kraft (F_Mot1, F_Mot2 in 19) und der jeweils detektierten Beschleunigung a. Darüber hinaus kann die Masseermittlungseinheit 240 die Masse m der Transportvorrichtung 100 alternativ oder optional auch schätzen, wobei eine Mitkopplungsregelung (2300 in 22) vorgesehen ist, die auf Basis der geschätzten Masse und einer durch einen Benutzer der Transportvorrichtung 100 auf die Transportvorrichtung 100 beaufschlagten Beschleunigung da/dt die Masse (m_supp in 22) der Transportvorrichtung 100 anpasst. Es wird darauf hingewiesen, dass der Sicherheitsvorrichtung 200 die Kipperkennungseinheit 215 und/oder die Anstoßerkennung 230 und/oder Masseermittlungseinheit 240 zugeordnet sein können.
• 4 zeigt einen der Kipperkennungseinheit 215 von 3 zugeordneten Aufbau 400 zur Ermittlung des Kippwinkels a. Dabei zeigt 4 den horizontalen Untergrund 115, dem ein Koordinatensystem 402 zugeordnet ist, sowie den geneigten Untergrund bzw. die schiefe Ebene 114 von 1 mit dem beispielhaften Rad 120 des Kinderwagens 100, dem ein Koordinatensystem 410 zugeordnet ist. Das Koordinatensystem 402 weist dabei parallel zum horizontalen Untergrund 115 beispielhaft eine x-Richtung auf einer Abszisse x und senkrecht bzw. auf einer Ordinate z eine z-Richtung auf. Des Weiteren weist das Koordinatensystem 410 eine Abszisse 411 auf, auf der eine Beschleunigung a_xR aufgetragen ist, sowie eine Ordinate 412, auf der eine Beschleunigung a_zR aufgetragen ist. Darüber hinaus ist ein Koordinatensystem 420 vorgesehen, das um den Kippwinkel α geneigt ist und eine Abszisse 421 hat, auf der eine Beschleunigung ax aufgetragen ist, sowie eine Ordinate 422, auf der eine Beschleunigung az aufgetragen ist. Die Koordinatensysteme 410, 420 haben dabei ihren Ursprung am beispielhaften Rad 120. Des Weiteren ist eine Erdbeschleunigung g in Richtung der z-Richtung des Koordinatensystems 402 ausgehend von einem Mittelpunkt des Rades 120 dargestellt.
• Bevorzugt werden die Beschleunigungen ax, ay, az mit einem Beschleunigungssensor (811 in 8), vorzugsweise einem MEMS-Sensor, ermittelt. Um den Kippwinkel a zu ermitteln, müssen die Beschleunigungen a_xR , a_zR bzw. ax, az des Koordinatensystems 410, 420, dem sogenannten körperfesten System, in das Koordinatensystem 402 bzw. das Ausgangssystem umgerechnet werden. Das Umrechnen der Beschleunigungen erfolgt vorzugsweise mit einer Transformationsmatrix T mittels der drei Kardan-Winkel ψ, θ, ϕ.
• 5 zeigt eine Ausführungsform 450 der Kipperkennungseinheit 215 von 3. Dabei weist die Kipperkennungseinheit 450 eine Rechenvorrichtung 510 auf, die dazu ausgebildet ist, aus einer jeweils durch den Beschleunigungssensor (811 in 8) ermittelten Beschleunigung ax, ay, az, die Erdbeschleunigung g herauszurechnen, um jeweils einen bereinigten Beschleunigungswert a_xR , a_yR , a_zR zu erhalten. Bevorzugt erfolgt in der Rechenvorrichtung 510 zuerst eine Umrechnung der Beschleunigungen a_xR , a_zR bzw. ax, az des Koordinatensystems 420 in das Koordinatensystem 402 mit der Transformationsmatrix T. Dabei lautet die Transformationsmatrix T bzw. T_{420 402:} $$\begin{array}{c}{T}_{420402}=T_{\psi }*T_{\theta }*T_{\Phi }\\ =\left[\begin{array}{lll}\text{cos}\psi \hfill & -\text{sin}\psi \hfill & 0\hfill \\ \text{sin}\psi \hfill & \text{cos}\psi \hfill & 0\hfill \\ 0\hfill & 0\hfill & 1\hfill \end{array}\right]\ast \left[\begin{array}{lll}\text{cos}\theta \hfill & 0\hfill & \text{sin}\theta \hfill \\ 0\hfill & 1\hfill & 0\hfill \\ -\text{sin}\theta \hfill & 0\hfill & \text{cos}\theta \hfill \end{array}\right]\ast \left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \text{cos}\Phi & -\text{sin}\Phi \\ 0& \text{sin}\Phi & \text{cos}\Phi \end{array}\right].\end{array}$$

  
• Die drei Kardanwinkel ψ, θ, ϕ werden dabei durch eine Sensorfusionseinheit (800 in 8 und 9) ermittelt, die näher in 8 und 9 beschrieben wird. Danach erfolgt die Ermittlung der bereinigten Beschleunigungswerte a_xR , a_yR , a_zR , wobei hierfür die Erdbeschleunigung g analog zu den Beschleunigungen ins Koordinatensystem 402 mit folgender Formel transformiert werden muss: $$\begin{array}{c}{g}_{420}=T_{420402}{}^{-1}\ast g_{402}\\ =T_{420402}{}^{-1}\ast \left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ g_{402}\end{array}\right)\\ =\left(\begin{array}{c}\text{sin}\theta \\ -\text{cos}\theta \ast \text{sin}\Phi \\ -\text{cos}\theta \ast \text{cos}\Phi \end{array}\right)\ast g_{402}\end{array}$$

  
• Daraus sind die bereinigten Beschleunigungswerte a_xR , a_yR , a_zR wie folgt zu berechnen: $$\begin{array}{c}a=\left(a_{\text{xR}},a_{\text{yR}},a_{\text{zR}}\right)\text{'}\\ =\left(ax,ay,az\right)\text{'}-g_{420}\end{array}$$

  
• Die bereinigten Beschleunigungswerte a_xR , a_yR , a_zR sind dadurch wie folgt formuliert: $$a_{\text{xR}}\ast \text{sin }a+a_{\text{zR}}\ast \text{cos }a=0$$

  

  $$a_{\text{xR}}\ast \text{cos }a-a_{\text{zR}}\ast \text{sin }a=a_{Rad}$$

  
• Es wird darauf hingewiesen, dass die Beschleunigung a_Rad bevorzugt der Beschleunigung a_xR entspricht und die Beschleunigung a_zR null ist. In einer Ausführungsform 520 der Kippwinkelermittlung 210 von 3 erfolgt danach die Ermittlung des Kippwinkels a. Dieser kann vorzugsweise aus der 1. Gleichung bzw. der folgenden Formel ermittelt werden: $$a={\text{tan}}^{-1}\left(\frac{-a_{\text{zR}}}{a_{\text{xR}}}\right)$$

  
• Der ermittelte Kippwinkel a wird dann an die Kipperkennung 220 weitergeleitet, die überprüft, ob der Kinderwagen 100 gekippt ist oder auf einer schiefen Ebene 114 fährt.
• 6 zeigt den Kinderwagen 100 von 1, wobei ein der Kipperkennungseinheit 215 von 3 zugeordneter Aufbau 400 zur Ermittlung des Kippwinkels a verdeutlicht ist. In 6 sind die Benutzerkraft F_U sowie die Gewichtskraft F_g jeweils in Kräfte F_UX , F_gx in x-Richtung und in Kräfte F_UY , F_gY in y-Richtung aufgeteilt. Des Weiteren ist in 6 die Beschleunigung ax des Kinderwagens 100 eingetragen. Analog zum Aufbau 400 von 4 weist der Aufbau 600 ein körperfestes Koordinatensystem 610 auf. Das Koordinatensystem 610 weist eine Ordinate 612 auf, in welche eine Beschleunigung a_ZB in z-Richtung erfolgt, sowie eine Abszisse 611, in welche eine Beschleunigung a_XB in x-Richtung erfolgt. Die Beschleunigung ax ist dabei im Kippwinkel a zur Abszisse 611 bzw. zur Beschleunigungsrichtung a_XB eingezeichnet. Darüber hinaus ist dem Antriebsrad 132 eine Raddrehzahl n zugeordnet, wobei gemäß einer Ausführungsform die Detektionseinheit 170, insbesondere durch eine Kippwinkelermittlung (710 in 7), eine jeweilige Beschleunigung a_x , a_y , a_z , insbesondere die Beschleunigung a_x des Kinderwagens 100 über die Raddrehzahl n des mindestens einen Antriebsrads 132, ermittelt.
• 7 zeigt eine Ausführungsform 650 der Kipperkennungseinheit 215 von 3, die die Rechenvorrichtung 510 von 5 aufweist, wobei die Rechenvorrichtung 510 in 7 mit Hilfe der Kardanwinkel ψ, θ, ϕ und den gemessenen Beschleunigungen ax, ay, az die transformierten und bereinigten Beschleunigungen a_XB , a_YB , a_ZB ermittelt. Dabei wird wie in 5 die Erdbeschleunigung g aus den gemessenen Beschleunigungen, wie nachfolgend gezeigt, herausgerechnet: $$\left[\begin{array}{c}{a}_{XB}\\ a_{YB}\\ a_{ZB}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{a}_X\\ a_Y\\ a_Z\end{array}\right]-g*\left(\begin{array}{c}\text{sin}\theta \\ -\text{cos}\theta \ast \text{sin}\Phi \\ -\text{cos}\theta \ast \text{cos}\Phi \end{array}\right).$$

  
• Gemäß des Aufbaus 600 von 6 wird die Radbeschleunigung a_Rad vorzugsweise über die abgeleitete Raddrehzahl n mit folgender Formel berechnet: $$a_{Rad}=\frac{\Delta n}{\Delta t}$$

  
• Sobald der Kinderwagen 100 beschleunigt wird, ermittelt eine Ausführungsform 710 der Kippwinkelermittlung 210 den Kippwinkel a mit folgender Formel: $$a={\text{cos}}^{-1}\frac{a_{XB}}{a_X}$$

  
• Analog zur Kipperkennungseinheit 450 wird der ermittelte Kippwinkel a an die Kipperkennung 220 weitergeleitet. Die Kipperkennung 220 überprüft dann vorzugsweise, ob der Kinderwagen 100 gekippt ist oder auf einer schiefen Ebene 114 fährt.
• 8 zeigt eine der Sicherheitsvorrichtung 200 zugeordnete Sensorfusionseinheit 800, die vorzugsweise dazu ausgebildet ist, auf Basis der jeweils detektierten Beschleunigung a_x , a_y , a_z und bevorzugt einer Winkelbeschleunigung ω_x, ω_y, ω_z der Transportvorrichtung 100 die drei Kardanwinkel θ, ϕ, ψ einer aktuellen Position der Transportvorrichtung 100 zu berechnen. Die Sensorfusionseinheit 800 weist vorzugsweise die Detektionseinheit 170 auf, der vorzugsweise zumindest ein Beschleunigungssensor 811 zugeordnet ist. Bevorzugt ist der zumindest eine Beschleunigungssensor 811 als MEMS-Sensor ausgebildet. Mithilfe der durch den zumindest einen Beschleunigungssensor 811 ermittelten Beschleunigung kann anschließend mittels einer Lageberechnungseinheit 812 eine Lageberechnung des Kinderwagens 100 erfolgen. Die ermittelten Daten werden nachfolgend einer weiteren Einheit 815 übermittelt, die ein Gyroskop 813 sowie einen Kalmannfilter 814 aufweist. In der Einheit 815 werden dann die ermittelten Werte transformiert, berechnet und/oder gefiltert, um die Kardanwinkel ψ, θ, ϕ zu erhalten.
• 9 zeigt die Sensorfusionseinheit 800 von 8, wobei als Eingangsgrößen die gemessenen Beschleunigungen ax, ay, az sowie die Winkelbeschleunigungen ω_x, ω_y, ω_z des Kinderwagens 100 dienen und die Kardanwinkel ψ, θ, ϕ als Ausgangsgrößen ausgegeben werden. Dabei werden die Kardanwinkel ψ, θ, ϕ mit folgenden Formeln berechnet: $$\left[\begin{array}{c}{a}_X\\ a_Y\\ a_Z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\dot{u}\\ \dot{v}\\ \dot{w}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}0& w& -v\\ -w& 0& u\\ v& -u& 0\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}p\\ q\\ r\end{array}\right]+g*\left(\begin{array}{c}sin\theta \\ -\text{cos}\theta \ast \text{sin}\Phi \\ -\text{cos}\theta \ast \text{cos}\Phi \end{array}\right)$$

  
• Dabei ist u die Geschwindigkeit in x-Richtung, v die Geschwindigkeit in y-Richtung und w die Geschwindigkeit in z-Richtung. Des Weiteren ist p die Winkelbeschleunigung in x-Richtung, q die Winkelbeschleunigung in y-Richtung und r die Winkelbeschleunigung in z-Richtung.
• Wenn p = q = r = 0 und u̇ = v̇ = ẇ = 0, bei einer konstanten Geschwindigkeit, dann gilt folgende Formel: $$\left[\begin{array}{c}{a}_X\\ a_Y\\ a_Z\end{array}\right]=g\ast \left(\begin{array}{c}sin\theta \\ -\text{cos}\theta \ast \text{sin}\Phi \\ -\text{cos}\theta \ast \text{cos}\Phi \end{array}\right)$$

  
• Infolge dessen können die beiden Winkel θ und ϕ über folgende Formel berechnet werden: $$\theta ={\text{sin}}^{-1}\frac{-a_X}{g}$$

  

  $$\Phi ={\text{sin}}^{-1}\frac{-a_Y}{g\ast cos\theta }$$

  
• Die beiden Winkel θ und ϕ werden unter anderem benötigt, um die Erdbeschleunigung g aus den von dem Beschleunigungssensor 811 gemessenen Beschleunigungen herauszurechnen. Dabei werden schnelle Drehvorgänge aus den Winkelgeschwindigkeiten berechnet. Die von dem Beschleunigungssensor 811 ermittelten Beschleunigungswerte werden vorzugsweise zur absoluten Winkelberechnung verwendet. Dadurch wird der Drehwinkel unabhängig von der Nutzerbeschleunigung.
• 10 zeigt den Kinderwagen 100 von 1 bei einer Bewegung. Um den Kippwinkel a auch bei einer Bewegung des Kinderwagens 100 berechnen zu können, müssen die Kinderwagenbeschleunigung und die Zentrifugalbeschleunigung kompensiert werden. Dabei setzt sich die Beschleunigung wie folgt zusammen: $$a_X=g\ast \text{sin}\theta \text{+}{a}_{X\_Wagen}$$

  
• Stellt man die Formel nach θ um, so erhält man: $$\theta ={\text{sin}}^{-1}\frac{-\left(a_X-a_{X\_Wagen}\right)}{g}$$

  
• Bei einer Drehung errechnet sich die Beschleunigung wie folgt: $$a_Y=g\ast \text{sin}\Phi \ast \text{sin}\theta {\text{+a}}_{YZen}.$$

  
• Die Wagenbeschleunigung in x-Richtung kann vorzugsweise, wie oben beschrieben, aus der Raddrehzahl n berechnet werden: $$a_{X\_Wagen}=\frac{d{\omega }_{Rad}\ast r_{Rad}}{dt}$$

  
• Die Zentrifugalkraft wird aus dem Rotationsradius r und der Radgeschwindigkeit berechnet: $$a_{YZen}={\omega }^2\ast r$$

  

  $$r=\frac{d}{2}\ast \frac{v_L+v_R}{v_R-v_L}$$

  

  $$\Phi ={\text{sin}}^{-1}\left(\frac{-\left(a_Y-a_{Y_{Zen}}\right)}{g\ast cos\theta }\right)$$

  
• Die Transformation der Winkelgeschwindigkeit in Euler bzw. ins körperfeste Koordinatensystem erfolgt dabei über folgende Formel: $$\left[\begin{array}{c}\dot{\Phi }\\ \dot{\theta }\\ \dot{\psi }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& \text{sin}\Phi \ast \text{tan}\theta & \text{cos}\Phi \ast \text{tan}\theta \\ 0& \text{cos}\Phi & -\text{sin}\Phi \\ 0& \frac{\text{sin}\Phi }{\text{cos}\theta }& \frac{\text{cos}\Phi }{\text{cos}\theta }\end{array}\right]\ast \left[\begin{array}{c}p\\ q\\ r\end{array}\right]$$

  

  wobei ϕ der Roll-Winkel ist und θ der Pitch-Winkel ist. Mit Hilfe des Kippwinkels a kann die Hangabtriebskraft kompensiert werden, um das Fahrverhalten und/oder das Bremsverhalten des Kinderwagens 100 zu verbessern.
• 11 zeigt einen der Kipperkennungseinheit 215 von 3 zugeordneten Aufbau 1100 zur Ermittlung des Kippwinkels a. 11 verdeutlicht trigonometrische Zusammenhänge der einzelnen, auf den Kinderwagen 100 wirkenden Vektoren. Dabei weist ein erstes rechtwinkliges Dreieck 1112 eine Hypotenuse auf, die als Radabstand r1 von einem Vorderrad zu einem Hinterrad des Kinderwagens 100 definiert ist. Des Weiteren ist zwischen der Hypotenuse und der Ankathete v1 der Kippwinkel a angeordnet und die Gegenkathete y1 definiert eine Höhe, bevorzugt die Höhe, die das gekippte Rad des Kinderwagens 100 aufweist. Ein zweites rechtwinkliges Dreieck 113 weist dabei eine Hypotenuse s1 auf, die eine Strecke auf einer schiefen Ebene, der bevorzugt eine Geschwindigkeit v2 zugeordnet ist, definiert. Die Strecke s1 weist dabei einen Neigungswinkel φ auf, wobei die Gegenkathete des zweiten Dreiecks 113 die Gegenkathete des ersten Dreiecks 1112 ist. Darüber hinaus ist ein allgemeines Dreieck 1114 vorgesehen, das den Radabstand r1, den Kippwinkel a mit dem Vektor v1 sowie die Strecke s1 aufweist.
• Der vorliegende Aufbau 1100 weist vorzugsweise drei Zustände auf, wobei ein Übergangszustand existiert, wenn gerade ein Kippvorgang stattgefunden hat, und in dem der Neigungswinkel φ gleich dem Kippwinkel a ist. Des Weiteren ist ein nicht gekippter Zustand vorgesehen, in dem eine Strecke s1_φ, die dem Dreieck 1113 mit dem Winkel φ zugeordnet ist, gleich einer Strecke s1_α ist, die dem Dreieck 1114 mit dem Winkel α zugeordnet ist. Darüber hinaus gibt es einen gekippten Zustand, bei dem der Betrag der Ableitung des Kippwinkels a größer null ist und die Geschwindigkeit v null ist, also |α̇| > 0 und ν = 0.
• 12 zeigt eine dem Aufbau 1100 von 11 zugeordnete Ausführungsform 1105 der Kippwinkelermittlung 210 von 3. Dabei ist die Kippwinkelermittlung 1105 dazu ausgebildet, den Kippwinkel a über die trigonometrischen Beziehungen der beiden rechtwinkligen Dreiecke 1112, 1113 zu ermitteln, wobei hierfür die Strecke y1 in beiden Dreiecken 1112, 1113 gleich groß ist. Bevorzugt wird die Strecke y1 im Dreieck 1112 mit dem Kippwinkel α, bzw. eine Strecke y1_α, ermittelt und die Strecke y1 wird im Dreieck 1113 mit dem Neigungswinkel φ, bzw. eine Strecke y1_φ, ermittelt. Die beiden Strecken y1_α, y1_φ werden mit folgenden Formeln berechnet: $$y{1}_{\alpha }=\text{sin}\alpha \ast r_1$$

  

  $$y{1}_{\phi }=\text{sin}\phi \ast s_1$$

  
• Aus dem Gleichungssystem der beiden Formeln lässt sich so der Kippwinkel α berechnen, der vorzugsweise in der Recheneinheit 1102 mit bevorzugt folgenden Formeln ermittelt wird: $$y{1}_{\alpha }=y{1}_{\phi }$$

  

  $$\text{sin}\alpha \ast r_1=\text{sin}\phi \ast s_1$$

  

  $$\alpha =\text{arcsin}\left(\frac{\text{sin}\phi \ast {\text{s}}_1}{r_1}\right)$$

  
• 13 zeigt eine Ausführungsform 1150 der Kipperkennung 220 von 3, die bevorzugt dem Kinderwagen 100 einen der in 11 beschriebenen Zustände zuordnet. Dabei ist für jeden der vorzugsweise drei Zustände eine Erkennungseinheit 1110, 1120, 1130 vorgesehen, wobei die Erkennungseinheit 1110 in Abhängigkeit der Strecken s1_α und s1_φ, den zweiten, nicht gekippten Zustand erkennt, die Erkennungseinheit 1120 in Abhängigkeit des Kippwinkels a und des Neigungswinkels φ einen Übergang nach einem Kippen erkennt, und wobei die Erkennungseinheit 1130 in Abhängigkeit des Betrags der Ableitung des Kippwinkels |α̇| bzw. einer Kippwinkeländerung und einer Geschwindigkeit v des Kinderwagens 100, ein Kippen erkennt. Bevorzugt werden die von den Erkennungseinheiten 1110, 1120, 1130 ermittelten Zustände an eine Auswerteeinheit 1140 gesendet, die bei einer Detektion eines Kippens bevorzugt die Bremsvorrichtung 250 aktiviert. Alternativ oder optional kann die Auswerteeinheit 1140 dazu ausgebildet sein, bei einer Detektion eines Kippens die Hangabtriebskomponente, insbesondere des Antriebsrads 132, abzuschalten. Dabei werden die benötigten Eingangsgrößen der Erkennungseinheiten 1110, 1120, 1130, bzw. die Strecken s1_α und s1_φ, der Neigungswinkel φ und/oder der Betrag der Ableitung des Kippwinkels |α̇| und die Geschwindigkeit v des Kinderwagens 100, über folgende Formeln ermittelt: $$\nu 1=r_{Rad}\ast \left({\omega }_{Motor}-{\omega }_y\right)$$

  

  $$\alpha =\text{arcsin}\left(\frac{\text{sin}\phi \ast {\text{s}}_1}{r_1}\right)$$

  

  $$\dot{\alpha }=\dot{\theta }$$

  

  $$\dot{\alpha }=\frac{1}{\underset{\approx 1}{\underbrace{\sqrt{1-\frac{s{1}^2\ast \text{sin}{\phi }^2}{r{1}^2}}}}}\ast \nu 1\ast \frac{\text{sin}\phi }{r1}$$

  

  $$\dot{\alpha }=\nu 1\ast \frac{\text{sin}\phi }{r1}$$

  

  $$\phi =arcsin\left(\frac{r1\ast \dot{\alpha }}{\nu 1}\right)$$

  

  $$s{1}_{\alpha }=\frac{\text{sin}\alpha }{\text{sin}\phi }\ast r1$$

  

  $$s{1}_{\nu }={\displaystyle \int \nu 1\left(t\right)\ast dt}$$

  
• 14 zeigt ein beispielhaftes dreidimensionales Diagramm 1210, wobei an einer Achse 1211 die Geschwindigkeit v in m/s aufgetragen ist, an einer Achse 1212 die negative Winkelbeschleunigung ω in rad/s, sowie an einer Achse 1213 der Kippwinkel a und der Neigungswinkel φ, jeweils in Grad, dargestellt sind. Dabei verdeutlicht 14, dass vorzugsweise ab einem Neigungswinkel φ > 20° die Steigung, bzw. Neigung, eliminiert wird. Darüber hinaus wird das Kippen vorzugsweise nur bei einer geringen Geschwindigkeit bzw. Fahrgeschwindigkeit v des Kinderwagens 100 erkannt. Dabei erfolgt die Ermittlung eines Kippens durch eine Plausibilisierung der Steigung bzw. des Neigungswinkels φ.
• 15 zeigt eine Ausgestaltung der Anstoßerkennung 230 von 2, die in Abhängigkeit von der Beschleunigung a ein Anstoßen des Kinderwagens 100 detektiert. Vorzugsweise unterscheidet die Anstoßerkennung 230 dabei zwischen einem Anfahren des Kinderwagens 100 und einem Anstoßen bzw. Wegschubsen, wobei dies anhand der Höhe der Beschleunigungsänderung des Kinderwagens 100 erfolgt.
• Der Anstoßerkennung 230 ist dabei eine Recheneinheit 1510 zugeordnet, die vorzugsweise dazu ausgebildet ist, eine Ableitung a der Beschleunigung a, einen sogenannten Puls ä, zu berechnen. Der Puls a wird anschließend in einer Vergleichseinheit 1520 mit einem vorgegebenen, bevorzugt einstellbaren Schwellwert SW, verglichen. Ist der ermittelte Puls a größer als der Schwellwert SW, so liegt ein Anstoßen vor und die Anstoßerkennung 230 aktiviert vorzugsweise die Bremsvorrichtung 250.
• 16 zeigt ein Diagramm 1600 mit einem Koordinatensystem 1613, das eine Abszisse 1611 aufweist, auf der eine Zeit t in Sekunden s aufgetragen ist, und das eine Ordinate 1612 aufweist, auf der eine Geschwindigkeit v, insbesondere des Kinderwagens 100 in m/s, aufgetragen ist. Dem Diagramm 1600 ist dabei eine Geschwindigkeits-Zeit-Kurve 1615 zugeordnet, wobei die Kurve 1615 ab einem Zeitpunkt t1 einen beispielhaften exponentiellen Verlauf aufweist. Bevorzugt befindet sich der Kinderwagen 100 bis zum Zeitpunkt t1 im Stillstand und beginnt sich ab dem Zeitpunkt t1 zu bewegen.
• 17 zeigt ein Diagramm 1620 mit einem Koordinatensystem 1623, das eine Abszisse 1621 aufweist, auf der eine Zeit t in Sekunden s aufgetragen ist, und das eine Ordinate 1622 aufweist, auf der eine Beschleunigung a in m/s² aufgetragen ist. Dem Diagramm 1620 ist dabei eine Beschleunigungs-Zeit-Kurve 1625 zugeordnet, die zum Zeitpunkt t1 eine vergleichsweise steile Steigung aufweist und nach Erreichen eines Höhepunkts flach abfällt.
• 18 zeigt ein Diagramm 1630 mit einem Koordinatensystem 1633, das eine Abszisse 1631 aufweist, auf der eine Zeit t in Sekunden s aufgetragen ist, und das eine Ordinate 1632 aufweist, auf der ein Puls ȧ in m/s³ aufgetragen ist. Dem Diagramm 1630 ist dabei eine Puls-Zeit-Kurve 1635 zugeordnet, sowie ein Schwellwert 1637. Die Kurve 1635 steigt zum Zeitpunkt t1 vergleichsweise steil an, bis zu einem Höhepunkt 1636, und fällt danach wieder relativ schnell ab. Der Höhepunkt 1636 liegt illustrativ oberhalb des Schwellwerts 1637, wodurch die Anstoßerkennung 230 ein Anstoßen detektiert und vorzugsweise die Bremsvorrichtung 260 aktiviert.
• 19 zeigt den Kinderwagen 100 von 1 mit der Masseermittlungseinheit 240 von 3. Dabei zeigt 19 die illustrativ vier Räder 116-122, wobei die beiden Räder 116, 118 als Lenkrollen zum Lenken des Kinderwagens 100 ausgebildet sind und wobei die Räder 120, 122 als Antriebsräder 132 ausgebildet sind. Dabei sind die Antriebsräder 132 in Längsrichtung 2119 um einen Abstand I1 von einem Schwerpunkt S des Kinderwagens 100 entfernt angeordnet. Des Weiteren sind die beiden Antriebsräder 132 um einen Abstand D in Querrichtung 2118 des Kinderwagens 100 voneinander beabstandet. In dem Schwerpunkt S greift dabei auch die y-Komponente Fgy der Gewichtskraft Fg an. Bevorzugt wirken bei einer Bewegung des Kinderwagens 100 auf die Antriebsräder 132 jeweils eine Kraft F_Mot1 , F_Mot2 , die in 19 illustrativ nach rechts gerichtet eingezeichnet ist.
• Vorzugsweise ermittelt die Masseermittlungseinheit 240, auf Basis der auf das zumindest eine Antriebsrad 132 wirkenden Kraft F_Mot1 , F_Mot2 und der jeweils detektierten Beschleunigung a, die Masse m des Kinderwagens 100 im Stillstand und/oder bei einem Bremsvorgang. Dabei erfolgt eine Masseermittlung im Stillstand, wenn der Kinderwagen 100 durch eine Positionsregelung an einem Hang bzw. auf der schiefen Ebene 114 von 1 gehalten wird und ein Nutzer den Kinderwagen 100 nicht festhält, d.h. wenn der Kinderwagen 100 alleinig durch die Positionsregelung im Stillstand gehalten wird. Eine derartige Positionsregelung ist aus dem Stand der Technik bekannt, weshalb hier Zwecks Knappheit der Erfindung auf eine eingehende Beschreibung verzichtet wird. Dabei wird die Masse über folgende Formel ermittelt: $$m=\frac{\left(F_{Mot1}+F_{Mot2}\right)}{g\ast \text{sin}{\phi }_x}$$

  
• Erkennt die Positionsregelung eine Anwesenheit eines Nutzers, so wird die Masseermittlungseinheit 240 abgeschaltet.
• 20 zeigt die Masseermittlungseinheit 240 von 3, die zur Masseschätzung während eines Bremsvorgangs ausgebildet ist, wobei die Masseermittlungseinheit 240 gemäß einer Ausführungsform mit einem RLS-Algorithmus 2110 realisiert wird. Dabei wird während eines Bremsvorgangs die Masse m mit dem RLS-Algorithmus 2110 geschätzt, um das Bremsverhalten zu verbessern. Folgende Gleichung wird dabei durch den RLS-Algorithmus 2110 gelöst: $$F_{Mot}=m\ast a-\left(F_u+F_{Reibung}\right)$$

  
• Vorzugsweise weist der RLS-Algorithmus 2110 als Eingangsgrößen zumindest die beispielhaft beiden Kräfte F_Mot1 , F_Mot2 , die Beschleunigung a und eine Negation -1 auf; optional kann der Neigungswinkel φ als Eingangsgröße ausgebildet sein. Als geschätzte Ausgangsgrößen liefert der RLS-Algorithmus 2110 die Nutzerkraft Fu sowie die Masse m.
• 21 zeigt ein der Masseermittlungseinheit 240 von 3 zugeordnetes Drehmoment-Zeit-Diagramm 2210 sowie ein Drehzahl-Zeit-Diagramm 2220. Das Drehmoment-Zeit-Diagramm 2210 weist eine Kurve 2215 auf, wobei eine Abszisse 2211, auf der eine Zeit t aufgetragen ist, und eine Ordinate 2212, auf der ein Drehmoment M aufgetragen ist, vorgesehen sind. Die Kurve 2215 weist vorzugsweise einen annähernd exponentiell steigenden Verlauf auf. An einem Zeitpunkt t2 ist eine beispielhafte Schwelle 2202 des Drehmoments überschritten, die charakteristisch für einen Bremsvorgang ist.
• Das Drehmoment-Zeit-Diagramm 2210 weist bevorzugt eine Abszisse 2221 auf, auf der eine Zeit t aufgetragen ist, und eine Ordinate 2222, auf der eine Drehzahl n des Antriebsrads 132 aufgetragen ist. Illustrativ verläuft eine dem Drehmoment-Zeit-Diagramm 2210 zugeordnete Kurve 2225 bis zum Zeitpunkt t2 annähernd konstant und fällt anschließend bis zum Stillstand des Kinderwagens 100 ab. Dabei beschreibt ein Bereich 2229, bzw. das Abfallen der Kurve 2225, einen Bremsvorgang des Kinderwagens 100.
• 22 zeigt eine weitere Ausführungsform 2300 der Masseermittlungseinheit 240 von 3, wobei analog zur Masseermittlungseinheit 240 eine Masse m des Kinderwagens 100 geschätzt wird und wobei eine Mitkopplungsregelung 2300 vorgesehen ist. Die Mitkopplungsregelung 2300 passt vorzugsweise die auf Basis der geschätzten Masse und einer durch einen Benutzer des Kinderwagens 100 auf den Kinderwagen 100 beaufschlagten Beschleunigung da/dt die Masse m bzw. m_supp des Kinderwagens 100 an. Somit kann ein Massewert bzw. ein Unterstützungsgrad ohne eine direkte Masseschätzung auskommen. Dabei wird durch die Änderung der Beschleunigung da und durch die Beschleunigung a eine Masse, bzw. eine Unterstützung des Kinderwagens 100, eingestellt, welche sich je nach dem Verhalten des Nutzers einstellt. Wenn der Nutzer beschleunigt, wird durch die Mitkopplungsregelung 2300 der Massewert m_supp und damit die Unterstützung erhöht. Wird zu viel unterstützt, leitet der Nutzer eine Verringerung des Beschleunigungswertes und damit eine Änderung der Beschleunigung da ein. Dadurch wird der Unterstützungsgrad beibehalten oder verringert und der Unterstützungsgrad stellt sich selbstständig ein.
• Die Mitkopplungsregelung 2300 weist vorzugsweise eine Regelstrecke 2310 auf, der die Nutzerkraft Fu, der Term g * sin φ für die schiefe Ebene 114, und eine Motorkraft, bzw. die beiden Kräfte F_Mot1 , F_Mot2 , zugeführt werden, die in einem Summationspunkt 2311 addiert werden. Anschließend erfolgt eine Rechenstufe 2312, bzw. 1/m, in der die Beschleunigung a und die Beschleunigung a einer Rechenstufe 2313, bzw. 1/s, zugeführt werden, um die Geschwindigkeit v zu bestimmen. Die Beschleunigung a wird vorzugsweise weiter zur Erstellung an eine Referenz-Kennlinie 2320 und an eine weitere Rechenstufe 2322, bzw. da/dt, geleitet. Dabei wird mittels der Referenz-Kennlinie 2320 eine geschätzte Masse m in Abhängigkeit von der Beschleunigung a ermittelt. Mit der in der Regelstufe 2322 ermittelten Änderung der Beschleunigung da wird in einer Rechenstufe K anschließend ein Verstärkungsgrad für da zur Steuerung des Unterstützungsgrades ermittelt und als Änderung der Masse dm ausgegeben. An einem Summationspunkt 2324 werden dann die geschätzte Masse m und die Änderung der Masse dm summiert, wobei die geschätzte Masse m vorzugsweise addiert wird und die Änderung der Masse dm bevorzugt subtrahiert wird. Darauf folgen vorzugsweise eine Rechenstufe 2325 und eine Rechenstufe 2326, wobei der Rechenstufe 2326 vorzugsweise eine Zeitkonstante Ts eines Tiefpasses zugeordnet ist. Nach den bevorzugt zwei Rechenstufen 2325, 2326 erhält man den Massewert m_supp. Der Massewert m_supp wird anschließend mit der Gewichtskraft und dem sin φ bzw. g * sin φ kombiniert, wobei das Ergebnis daraus als Motorkraft wiederum der Regelstrecke 2310 zugeführt wird.

Claims (16)

1. Transportvorrichtung (100), insbesondere Kinderwagen, mit mindestens drei Rädern (116, 118, 120, 122) und mit einem Handgriff (110) für einen Benutzer, wobei von den mindestens drei Rädern (116, 118, 120, 122) mindestens ein Rad (120, 122) als Antriebsrad (132) ausgebildet ist, das mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit (142) elektromotorisch antreibbar ist, um eine zumindest teilweise elektromotorische Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung (100) durch den Benutzer zu ermöglichen, gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit (170) zur Detektion einer Beschleunigung (a) der Transportvorrichtung (100), und eine Sicherheitsvorrichtung (200) zur Erkennung eines kritischen Zustands der Transportvorrichtung (100) in Abhängigkeit von einer jeweils detektierten Beschleunigung (a).
2. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsvorrichtung (200) eine Kipperkennungseinheit (215) zugeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, ein Kippen der Transportvorrichtung (100) zu erkennen.
3. Transportvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipperkennungseinheit (215) dazu ausgebildet ist, zwischen einer Bewegung der Transportvorrichtung (100) auf einer schiefen Ebene (114) und einem Kippen zu unterscheiden.
4. Transportvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipperkennungseinheit (215) eine Kippwinkelermittlung (210) zugeordnet ist, die auf Basis von Trigonometrie und der jeweils detektierten Beschleunigung (a) der Transportvorrichtung (100) einen Kippwinkel (a) der Transportvorrichtung (100) ermittelt.
5. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kipperkennungseinheit (215) eine Kipperkennung (220) aufweist, die ein Kippen der Transportvorrichtung (100) durch ein Vergleichen eines Neigungswinkel (φ) einer schiefen Ebene (114) eines Untergrunds mit einem Kippwinkel (a) der Transportvorrichtung (100) ermittelt.
6. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (170) die jeweils detektierte Beschleunigung (a) der Transportvorrichtung (100) mittels eines Beschleunigungssensors (811) ermittelt.
7. Transportvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rechenvorrichtung (510) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, aus einer jeweils mittels des Beschleunigungssensors (811) ermittelten Beschleunigung (a_x, a_y, a_z), die Erdbeschleunigung herauszurechnen, um jeweils einen bereinigten Beschleunigungswert (a_xR, a_yR, a_zR; a_xB, a_yB, a_zB) zu erhalten.
8. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsvorrichtung (200) eine Sensordatenfusionseinheit (800) zugeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, auf Basis der jeweils detektierten Beschleunigung (a_X, a_y, a_z) und einer Winkelbeschleunigung (ω_x, ω_y, ω_z) der Transportvorrichtung (100) die drei Kardanwinkel (θ, ϕ, ψ) einer aktuellen Position der Transportvorrichtung (100) zu berechnen.
9. Transportvorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenvorrichtung (510) auf Basis der jeweils detektierten Beschleunigung (a_X, a_y, a_z) und der drei Kardanwinkel (θ, ϕ, ψ) die jeweils bereinigte Beschleunigung (a_xR, a_yR, a_zR; a_xB, a_yB, a_zB) der Transportvorrichtung (100) ermittelt.
10. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (170) eine jeweilige Beschleunigung (a_x, a_y, a_z) der Transportvorrichtung (100) über eine Raddrehzahl (n) des mindestens einen Antriebsrads (132) ermittelt.
11. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitsvorrichtung (200) eine Anstoßerkennung (230) zugeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, ein Anstoßen der Transportvorrichtung (100) zu erkennen.
12. Transportvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anstoßerkennung (230) zum Detektieren eines auf die Transportvorrichtung (100) einwirkenden Pulses (1636) ein Anstoßen erkennt, wobei die Anstoßerkennung (230) zwischen einem Beschleunigen der Transportvorrichtung (100) und einem Puls (1636) unterscheidet.
13. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung (200) eine Masseermittlungseinheit (240) aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Masse (m) der Transportvorrichtung (100) zu ermitteln.
14. Transportvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseermittlungseinheit (240), auf Basis der auf das zumindest eine Antriebsrad (132) wirkende Kraft (F_Mot1, F_Mot2) und der jeweils detektierten Beschleunigung (a), die Masse (m) der Transportvorrichtung (100) im Stillstand und/oder bei einem Bremsvorgang ermittelt.
15. Transportvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseermittlungseinheit (240) eine Masse (m) der Transportvorrichtung (100) schätzt und wobei eine Mitkopplungsregelung (2300) vorgesehen ist, die auf Basis der geschätzten Masse und einer durch einen Benutzer der Transportvorrichtung (100) auf die Transportvorrichtung (100) beaufschlagte Beschleunigung (da/dt) die Masse (m_supp) der Transportvorrichtung (100) anpasst.
16. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsvorrichtung (200) dazu ausgebildet ist, bei einer Detektion eines kritischen Zustands der Transportvorrichtung (100), aufgrund eines Kippens der Transportvorrichtung (100) und/oder eines auf die Transportvorrichtung (100) einwirkenden Pulses, eine Bremsvorrichtung (250) zu aktivieren.

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