DE102019213024A1 - Handle part for a system for retrofitting a walking aid - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Griffteil zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben für eine fahrbare Gehhilfe (1) mit einem elektrischen Antrieb umfassend einen Grundkörper (24) mit einer länglichen Form, der eine mechanische Schnittstelle zur Befestigung an der Gehhilfe (1) aufweist, einen Verschiebekörper (25), der in Richtung der länglichen Form des Grundkörpers (24) entlang einer Schiene oder Nut auf diesem verschiebbar gelagert ist sowie einen Kraftsensor (21) zum Messen der Verschiebung des Verschiebekörpers (25).The invention relates to a handle part for receiving human control inputs for a mobile walking aid (1) with an electric drive comprising a base body (24) with an elongated shape which has a mechanical interface for attachment to the walking aid (1), a sliding body (25) , which is mounted displaceably in the direction of the elongated shape of the base body (24) along a rail or groove on this, and a force sensor (21) for measuring the displacement of the displacement body (25).
Description
Die Erfindung betrifft ein Griffteil zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben für eine fahrbare Gehhilfe mit einem elektrischen Antrieb sowie ein entsprechendes System.The invention relates to a handle part for receiving human control inputs for a mobile walking aid with an electric drive and a corresponding system.
Fahrbare Gehhilfen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie haben meist drei oder vier Räder und werden eingesetzt, um Menschen in höherem Alter oder mit körperlichen Einschränkungen beim aufrechten Gehen zu stützen und ihnen eine verbesserte Mobilität zu ermöglichen. Anders als Gehstöcke oder Gehgestelle ohne Räder, müssen fahrbare Gehhilfen während des Gehens nicht vom Boden gehoben werden, was für eine höhere Stabilität und verringerte Sturzgefahr sorgt. Fahrbare Gehhilfen können auch als Rollatoren oder Gehwagen bezeichnet werden.Mobile walking aids are known from the prior art. They usually have three or four wheels and are used to support people of old age or with physical limitations when walking upright and to enable them to improve mobility. Unlike walking sticks or walking frames without wheels, mobile walking aids do not have to be lifted from the ground while walking, which ensures greater stability and a reduced risk of falling. Mobile walking aids can also be referred to as rollators or walkers.
Zur Unterstützung des Benutzers sind auch fahrbare Gehhilfen bekannt, die einen elektrischen Antrieb aufweisen, so dass der Benutzer keine oder kaum Kraft aufwenden muss, um die Gehhilfe in Bewegung zu versetzen. Solche Gehhilfen weisen eine Antriebseinheit, Steuerelektronik und einen Energiespeicher auf. Das Bedienkonzept für solche elektrisch unterstützten Gehhilfen muss durch den Benutzer erlernt werden, da es sich deutlich von der Nutzung einer konventionellen fahrbaren Gehhilfe unterscheidet. Beispielsweise gibt es am Griffteil oft einzelne Knöpfe für eine Fahrt in Vorwärtsrichtung und ein Anhalten der Gehhilfe. Der Benutzer muss sich normalerweise an die Gehhilfe anpassen, weil diese nicht in der Lage ist, von festgelegten Fahrprofilen bzw. einer bestimmten Geschwindigkeit oder Beschleunigung abzuweichen.To support the user, mobile walking aids are also known which have an electric drive so that the user does not have to use any or little force to set the walking aid in motion. Such walking aids have a drive unit, control electronics and an energy store. The operating concept for such electrically assisted walking aids must be learned by the user, as it differs significantly from the use of a conventional mobile walking aid. For example, there are often individual buttons on the handle part for driving in the forward direction and stopping the walking aid. The user normally has to adapt to the walking aid because it is not able to deviate from defined driving profiles or a certain speed or acceleration.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung für die genannten Probleme anzugeben, die eine komfortable bzw. sichere Bedienung einer fahrbaren Gehhilfe erlaubt.It is therefore the object of the present invention to provide a solution to the problems mentioned, which allows comfortable and safe operation of a mobile walking aid.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Durch ausdrückliche Bezugnahme werden die Ansprüche an dieser Stelle zum Inhalt der Beschreibung gemacht.The object is achieved by the features of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims. The claims at this point are made part of the content of the description by express reference.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Griffteil zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben für eine fahrbare Gehhilfe mit einem elektrischen Antrieb einen Grundkörper mit einer länglichen Form, der eine mechanische Schnittstelle zur Befestigung an der Gehhilfe aufweist, einen Verschiebekörper, der in Richtung der länglichen Form des Grundkörpers entlang einer Schiene oder Nut auf bzw. relativ zu diesem verschiebbar gelagert ist sowie einen Sensor, insbesondere Kraftsensor, zum Erfassen der Verschiebung des Verschiebekörpers. Unter einem Verschiebekörper wird hierbei vorzugsweise ein Element verstanden, das nur durch laterale Verschiebung bewegt werden kann - ein drehbar gelagertes Element bzw. Hebel fällt also beispielsweise nicht unter den Begriff. Die längliche Form des Grundkörpers erstreckt sich vorzugsweise in Fahrtrichtung der fahrbaren Gehhilfe, insbesondere horizontal, wenn er daran montiert ist. Das Griffteil dient vorzugsweise der Erkennung einer Schubkraft durch den Nutzer in Axialrichtung. Dies ist beispielsweise durch einen Potentialsensor oder mit Hilfe eines Dehnmessstreifens möglich.According to one aspect of the invention, a handle part for receiving human control inputs for a mobile walking aid with an electric drive comprises a base body with an elongated shape, which has a mechanical interface for attachment to the walking aid, a sliding body that extends in the direction of the elongated shape of the base body a rail or groove is mounted displaceably on or relative to this, and a sensor, in particular a force sensor, for detecting the displacement of the displacement body. In this context, a displacement body is preferably understood to mean an element that can only be moved by lateral displacement - a rotatably mounted element or lever does not fall under the term, for example. The elongated shape of the base body preferably extends in the direction of travel of the mobile walking aid, in particular horizontally when it is mounted on it. The handle part is preferably used to detect a thrust force by the user in the axial direction. This is possible, for example, with a potential sensor or with the help of a strain gauge.
Der Verschiebekörper erlaubt beispielsweise gegenüber einem herkömmlichen Knopf oder Hebel eine intuitive Bedienung, so dass Nutzer die gleiche Funktionalität erfahren, wie mit jeder anderen nicht unterstützten fahrbaren Gehhilfe. Gleichzeitig müssen Nutzer aber nur wenige neue Fähigkeiten zur Nutzung der elektrisch angetriebenen Gehhilfe erwerben. Die mechanische Schnittstelle zur Befestigung an der Gehhilfe ist vorzugsweise so gestaltet bzw. dimensioniert, dass das Griffteil bei fahrbaren Gehhilfen verschiedener Art bzw. von verschiedenen Herstellern nachgerüstet werden kann. Dazu kann das System vorzugsweise Gummiringe umfassen, die je nach verwendeter Anzahl und Dicke als variierbare Unterlage dienen.The sliding body allows, for example, an intuitive operation compared to a conventional button or lever, so that users experience the same functionality as with any other unsupported mobile walking aid. At the same time, however, users only need to acquire a few new skills to use the electrically powered walking aid. The mechanical interface for attachment to the walking aid is preferably designed or dimensioned in such a way that the handle part can be retrofitted to mobile walking aids of different types or from different manufacturers. For this purpose, the system can preferably comprise rubber rings which, depending on the number and thickness used, serve as a variable base.
Es ist bevorzugt, dass die Beweglichkeit des Verschiebekörpers auf eine axiale Verschiebung in Richtung der länglichen Form des Grundkörpers beschränkt ist. Ein seitliches Abrutschen mit der Hand oder eine Verdrehung, insbesondere bei einem Sturz des Benutzers, wird somit nicht fälschlicherweise als Fahrwunsch erkannt. Die Beschränkung dient somit der Sicherheit. Vorzugsweise erfolgt eine Limitierung der ersten und / oder zweiten zeitlichen Ableitung der Kraft, um daraus eine ungewöhnliche Situation, wie einen Sturz zu erkennen und gegebenenfalls die Motoren zu bremsen.It is preferred that the mobility of the sliding body is limited to an axial displacement in the direction of the elongated shape of the base body. Slipping sideways with the hand or twisting, in particular if the user falls, is therefore not incorrectly recognized as a driving request. The restriction is therefore for safety. The first and / or second time derivative of the force is preferably limited in order to recognize an unusual situation, such as a fall, and, if necessary, to brake the motors.
Die Sicherheit wird vorzugsweise dadurch noch weiter erhöht, dass der Sensor so ausgebildet ist, dass eine Verschiebung des Verschiebekörpers nur in eine Richtung, insbesondere Druckrichtung, vom Sensor gemessen wird. Mit der Druckrichtung ist vorzugsweise die Vorwärtsrichtung der fahrbaren Gehhilfe gemeint bzw. die vom Benutzer hinwegführende Richtung. Weil der Sensor nur eine positive Wegstrecke misst und keine Zugkräfte erkennt, wird insbesondere verhindert, dass der Abstand zwischen Benutzer und Gehhilfe und damit die Sturzgefahr zu groß wird.The safety is preferably further increased in that the sensor is designed such that a displacement of the sliding body is measured by the sensor in only one direction, in particular the pressure direction. The pressure direction preferably means the forward direction of the mobile walking aid or the direction leading away from the user. Because the sensor only measures a positive distance and does not detect any tensile forces, it prevents the distance between the user and the walking aid and thus the risk of falling from becoming too great.
Es ist bevorzugt, dass der Verschiebekörper stufenlos verschiebbar ist, wobei der Sensor die Verschiebung in ein stufenloses Signal umwandelt. Durch die stufenlose Eingabe und Umsetzung des Fahrerwunsches ist keine Anpassung der Gehgeschwindigkeit des Nutzers an die Gehhilfe notwendig und eine besonders intuitive Bedienung wird ermöglicht.It is preferred that the sliding body is continuously displaceable, the sensor converting the displacement into a continuously variable signal. The stepless entry and implementation of the If the driver wishes, it is not necessary to adapt the walking speed of the user to the walking aid and particularly intuitive operation is made possible.
Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform, dass der Verschiebekörper mit dem Grundkörper über eine Rückstellfeder verbunden ist, die so ausgebildet ist, dass der Verschiebekörper ohne äußere Krafteinwirkung in eine Nullposition verschoben wird. Somit ist gewährleistet, dass die Gehhilfe nicht beschleunigen kann, wenn der Benutzer seine Hand nicht am Griffteil hat.It corresponds to a preferred embodiment that the displacement body is connected to the base body via a return spring which is designed such that the displacement body is displaced into a zero position without the action of external force. This ensures that the walking aid cannot accelerate if the user does not have his hand on the handle.
Einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend weist der Verschiebekörper eine Form auf, die an einen Handbereich zwischen Daumen und Zeigefinger angepasst ist, insbesondere als Negativform eines solchen Handbereichs ausgebildet ist. Es versteht sich, dass eine solche Negativform vorzugsweise auch grob angenähert sein kann. Der Verschiebekörper ist mit anderen Worten vorzugsweise ergonomisch an eine Hand angepasst.According to a preferred embodiment, the sliding body has a shape which is adapted to a hand area between thumb and forefinger, in particular is designed as a negative shape of such a hand area. It goes without saying that such a negative shape can preferably also be roughly approximated. In other words, the sliding body is preferably ergonomically adapted to a hand.
Es ist bevorzugt, dass an dem Grundkörper ein Bremshebel befestigt oder in diesen integriert ist. Dieser Bremshebel ist vorzugweise über einen Bowdenzug mit einer Radbremse und / oder einer Steuerelektronik verbunden.It is preferred that a brake lever is attached to or integrated into the base body. This brake lever is preferably connected to a wheel brake and / or control electronics via a Bowden cable.
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Griffteil eine Schaltvorrichtung, insbesondere Knopf oder Schalter, aufweist, mit der der Sensor und / oder der elektrische Antrieb aktiviert und deaktiviert werden kann. Die Gehhilfe lässt sich somit auch ohne Hilfsantrieb wie eine herkömmliche Gehhilfe verwenden.It is also preferred that the handle part has a switching device, in particular a button or switch, with which the sensor and / or the electric drive can be activated and deactivated. The walking aid can therefore also be used without an auxiliary drive like a conventional walking aid.
Vorzugsweise weist das Griffteil eine Anzeigevorrichtung, insbesondere ein Display, auf, das einen Ladezustand eines Energiespeichers und / oder eine Verfügbarkeit des elektrischen Antriebs anzeigt.The handle part preferably has a display device, in particular a display, which shows a charge status of an energy store and / or an availability of the electric drive.
Einer bevorzugten Ausführungsform nach ist die mechanische Schnittstelle zur Befestigung an der Gehhilfe als Klemmverbindung ausgebildet. Beispielsweise kann die Schnittstelle eine hohlzylinderförmige, gegebenenfalls innen leicht konische Form, aufweisen, mit der sich das Griffteil durch eine Presspassung am Gegenstück der Gehhilfe befestigen lässt. Zusätzlich ist beispielsweise eine Sicherung durch eine mit Schrauben festziehbare Schelle denkbar.According to a preferred embodiment, the mechanical interface for attachment to the walking aid is designed as a clamp connection. For example, the interface can have a hollow cylindrical shape, possibly slightly conical on the inside, with which the handle part can be fastened to the counterpart of the walking aid by means of a press fit. In addition, securing by means of a clamp that can be tightened with screws is conceivable.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein System zum Nachrüsten einer fahrbaren Gehhilfe ein Griffteil, wie beschrieben, als Benutzerschnittstelle zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben, ein Radmodul mit einem als Radnabenmotor ausgebildeten elektrischen Motor, an dessen drehbar gelagertem Rotor ein Rad befestigt ist sowie eine Verbindungseinrichtung zum Übertragen der Steuereingaben an das Radmodul.According to a further aspect of the invention, a system for retrofitting a mobile walking aid comprises a handle part, as described, as a user interface for receiving human control inputs, a wheel module with an electric motor designed as a wheel hub motor, on whose rotatably mounted rotor a wheel is attached, and a connecting device for Transfer of the control inputs to the wheel module.
Bevorzugt umfasst das System zwei der Radmodule, zwei der Griffteile sowie zwei Verbindungseinrichtungen zum Übertragen der Steuereingaben an das Radmodul.The system preferably comprises two of the wheel modules, two of the handle parts and two connecting devices for transmitting the control inputs to the wheel module.
Es ist bevorzugt, dass nur eines der beiden Griffteile mit der Anzeigevorrichtung und der Schaltvorrichtung ausgebildet ist. Dadurch wird die Bedienung der Gehhilfe übersichtlicher und es können Kosten gespart werden.It is preferred that only one of the two handle parts is designed with the display device and the switching device. This makes the operation of the walking aid clearer and costs can be saved.
Ein Radmodul zur Montage an einer fahrbaren Gehhilfe umfasst vorzugsweise ein Rad und einen als Radnabenmotor ausgebildeten elektrischen Motor, an dessen drehbar gelagertem Rotor das Rad befestigt ist. Der Rotor des Motors ist entsprechend mit dem Rad mechanisch verbunden und der Stator des Motors kann an dem Gestell bzw. der Radhalterung der Gehhilfe befestigt werden. Es bietet sich an, einen bürstenlosen Gleichstrommotor, auch BLDC zu verwenden. Die Kommutierung kann in bekannter Weise mit Hilfe einer B6-Brücke auf Grundlage der mittels Hallsensor erkannten Rotorlage erfolgen.A wheel module for mounting on a mobile walking aid preferably comprises a wheel and an electric motor designed as a wheel hub motor, on whose rotatably mounted rotor the wheel is attached. The rotor of the motor is correspondingly mechanically connected to the wheel and the stator of the motor can be attached to the frame or the wheel holder of the walking aid. It is advisable to use a brushless DC motor, also BLDC. The commutation can take place in a known manner with the aid of a B6 bridge on the basis of the rotor position detected by the Hall sensor.
Zur Ansteuerung des Motors dient vorzugsweise eine elektrische Steuereinrichtung. Diese regelt bevorzugt das Drehmoment bzw. die Drehzahl des Motors, beispielsweise durch ein PWM-Signal, das etwa von einem Microcontroller, der einen Leistungstransistor ansteuert, ausgegeben wird. Um die Motordrehzahl bei Laständerung zu regeln und eine Sollwertänderung der Drehzahl durchzusetzen, ist an dem Motor zumindest ein Hallsensor angebracht, der die Position an den steuernden Mikrocontroller übergibt.An electrical control device is preferably used to control the motor. This preferably regulates the torque or the speed of the motor, for example by means of a PWM signal that is output, for example, by a microcontroller that controls a power transistor. In order to regulate the motor speed when the load changes and to implement a setpoint change in the speed, at least one Hall sensor is attached to the motor, which transfers the position to the controlling microcontroller.
Das Radmodul umfasst vorzugsweise auch einen Energiespeicher zur Versorgung des elektrischen Motors mit Energie. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um einen Lithium-Ionen-Akkumulator handeln, der dem Motor eine elektrische Spannung bereitstellt.The wheel module preferably also includes an energy store for supplying the electric motor with energy. The energy store can be, for example, a lithium-ion accumulator that provides the motor with an electrical voltage.
Weiterhin umfasst das Radmodul vorzugsweise eine Schnittstelle zur Montage an der fahrbaren Gehhilfe. Die Schnittstelle ist bevorzugt so ausgebildet, dass der feststehende Teil des Radmoduls, also alles außer dem Rotor und dem Rad, starr mit der Gehhilfe verbunden werden kann. Die Rotorachse kann an der Gehhilfe an der gleichen Stelle drehbar gelagert werden, an der sonst die Achse eines herkömmlichen, nicht angetriebenen Rades gelagert ist.Furthermore, the wheel module preferably comprises an interface for mounting on the mobile walking aid. The interface is preferably designed in such a way that the stationary part of the wheel module, that is to say everything except the rotor and the wheel, can be rigidly connected to the walking aid. The rotor axle can be rotatably mounted on the walking aid at the same point at which the axle of a conventional, non-driven wheel is otherwise mounted.
Das Rad, der Motor, die Steuereinrichtung und der Energiespeicher, gegebenenfalls auch Sensoren oder weitere Komponenten, bilden bevorzugt eine kompakte Einheit. Dies hat zur Folge, dass die Erweiterung von einer herkömmlichen zu einer angetriebenen Gehhilfe deutlich vereinfacht wird.The wheel, the motor, the control device and the energy store, possibly also Sensors or other components preferably form a compact unit. As a result, the expansion from a conventional to a powered walking aid is significantly simplified.
Die Kompaktheit der Einheit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass alle oder einige der genannten Komponenten unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sind. Bevorzugt sind sie dabei mechanisch miteinander verbunden, wobei sich Temperaturprobleme durch eine geeignete thermische Isolierung vermeiden lassen. Einer bevorzugten Ausführungsform zufolge sind die Komponenten an einer gemeinsamen Tragstruktur befestigt und / oder von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen bzw. darin eingebettet. Anders als bei einer bisher schon im Vorentwicklungs- bzw. Entwicklungsprozess üblichen gezielten Platzierung von Antriebskomponenten als Grundlage für die Entwicklung einer elektrisch angetriebenen fahrbaren Gehhilfe, erlaubt die Ausführung als kompakte Einheit eine einfache Nachrüstung einer bisher nicht motorunterstützten Gehhilfe, so dass auf eine völlige Neuanschaffung verzichtet werden kann.The compactness of the unit can be achieved, for example, in that all or some of the components mentioned are arranged directly adjacent to one another. They are preferably mechanically connected to one another, with temperature problems being able to be avoided by suitable thermal insulation. According to a preferred embodiment, the components are attached to a common support structure and / or enclosed by a common housing or embedded therein. In contrast to the targeted placement of drive components as the basis for the development of an electrically powered mobile walking aid, which has been customary in the pre-development or development process, the design as a compact unit allows simple retrofitting of a previously non-motor-assisted walking aid, so that there is no need to purchase a completely new one can be.
Es ist bevorzugt, dass die Schnittstelle ein Befestigungselement zur Befestigung des Radmoduls an der Radhalterung der fahrbaren Gehhilfe umfasst. Zur Entlastung von Gelenken und zur Mobilitätssteigerung weist eine fahrbare Gehhilfe allgemein eine Stützstruktur auf, meist als Rahmen aus Aluminium oder aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, mit Öffnungen zur drehbaren Lagerung der Räder. Unter der Radhalterung wird bevorzugt diese Stützstruktur bzw. ein radtragendes Bein bzw. der Bereich um die Öffnungen verstanden.It is preferred that the interface comprises a fastening element for fastening the wheel module to the wheel holder of the mobile walking aid. To relieve the stress on joints and to increase mobility, a mobile walking aid generally has a support structure, usually as a frame made of aluminum or a carbon fiber-reinforced plastic, with openings for the rotatable mounting of the wheels. The wheel mount is preferably understood to mean this support structure or a wheel-bearing leg or the area around the openings.
Das Befestigungselement umfasst vorzugsweise eine Klemmvorrichtung zum Festklemmen des Radmoduls an der Radhalterung. Mit Hilfe von Schrauben kann die nötige Klemmkraft erzeugt werden. Die Klemmvorrichtung kann ein elastisches Element umfassen, das sich an verschiedene Formen einer Radhalterung anpasst und diese zumindest teilweise umschließt. Somit kann das Radmodul als kompakte Einheit an beliebige Ausführungen eine herkömmlichen Gehhilfe montiert werden.The fastening element preferably comprises a clamping device for clamping the wheel module to the wheel holder. The necessary clamping force can be generated with the help of screws. The clamping device can comprise an elastic element that adapts to various shapes of a wheel mount and at least partially encloses it. Thus, the wheel module can be mounted as a compact unit on any version of a conventional walking aid.
Motor, Steuereinrichtung und Energiespeicher sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet oder zumindest auf einer gemeinsamen Trägerstruktur befestigt. Somit müssen nicht mehrere Einzelkomponenten montiert werden.The motor, control device and energy store are preferably arranged in a common housing or at least fastened to a common support structure. This means that there is no need to assemble several individual components.
Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform, dass das Gehäuse umlaufend um die Drehachse des Rades ausgebildet ist. Mit anderen Worten umschließt das Gehäuse einen Raum in allen radialen Richtungen um die Drehachse. Auf diese Weise lässt sich eine besonders platzsparende und bezüglich verschiedener Gehhilfentypen flexible Montage verwirklichen.It corresponds to a preferred embodiment that the housing is designed to run around the axis of rotation of the wheel. In other words, the housing encloses a space in all radial directions around the axis of rotation. In this way, a particularly space-saving and flexible assembly with regard to different types of walking aids can be achieved.
Bevorzugt umfasst das Rad ein integriertes Wälzlager. Dies erlaubt zum einen eine Anpassung des Lagers an die Bedingungen einer angetriebenen Gehhilfe und ermöglicht andererseits den Austausch eines herkömmlichen mit einem hier beschriebenen Radmodul auch in Fällen, in denen ein Austausch nur zusammen mit Lager möglich ist.The wheel preferably comprises an integrated roller bearing. On the one hand, this allows the bearing to be adapted to the conditions of a powered walking aid and, on the other hand, enables a conventional wheel module to be exchanged with a wheel module described here, even in cases where an exchange is only possible together with the bearing.
Es ist bevorzugt, dass das Radmodul einen oder mehrere Inertialsensoren zur Bewegungserfassung umfasst. Die Inertialsensoren sind vorzugsweise ebenfalls in dem Gehäuse angeordnet. Unter den Begriff Inertialsensor fällt neben einem einzelnen Drehraten- oder Beschleunigungssensor in diesem Zusammenhang vorzugsweise ebenso eine inertiale Messeinheit, auch IMU genannt, die durch eine räumliche Kombination mehrerer Inertialsensoren wie Beschleunigungssensoren und Drehratensensoren, auch gyroskopische Sensoren genannt, gebildet wird. Besonders bevorzugt handelt es sich um einen bzw. mehrere Inertialsensoren, die zur Erfassung von Beschleunigungen in drei Raumrichtungen sowie zur Erfassung von Drehbewegung um diese drei Achsen ausgebildet sind, so dass eine sehr präzise Lageerfassung möglich ist.It is preferred that the wheel module comprises one or more inertial sensors for detecting movement. The inertial sensors are preferably also arranged in the housing. In addition to a single rotation rate or acceleration sensor, the term inertial sensor preferably also includes an inertial measuring unit, also called IMU, which is formed by a spatial combination of several inertial sensors such as acceleration sensors and rotation rate sensors, also called gyroscopic sensors. It is particularly preferably one or more inertial sensors that are designed to detect accelerations in three spatial directions and to detect rotational movements about these three axes, so that very precise position detection is possible.
Das Radmodul ist gemäß einem weiteren Aspekt Teil eines Systems zum Nachrüsten einer fahrbaren Gehhilfe, die außerdem eine Benutzerschnittstelle, auch HMI genannt, zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben sowie eine Verbindungseinrichtung zum Übertragen der Steuereingaben an das Radmodul umfasst. Ein solches System enthält alle Komponenten, die für die Elektrifizierung einer fahrbaren Gehhilfe von Nöten sind, kann aber dennoch an einer bestehenden Gehhilfe montiert werden, ohne dass diese modifiziert werden muss. Die Komponenten können einfach an der Stützstruktur der Gehhilfe befestigt werden, beispielsweise mit schellenartigen Klemmvorrichtungen, so dass eine Eingabe an der Benutzerschnittstelle über die Verbindungseinrichtung die Steuereinrichtung des Motors erreichen und den Benutzer beim Gehen unterstützen kann.According to a further aspect, the wheel module is part of a system for retrofitting a mobile walking aid, which also includes a user interface, also called HMI, for receiving human control inputs and a connection device for transmitting the control inputs to the wheel module. Such a system contains all the components that are necessary for the electrification of a mobile walking aid, but can still be mounted on an existing walking aid without it having to be modified. The components can easily be attached to the support structure of the walking aid, for example with clip-like clamping devices, so that an input at the user interface via the connecting device can reach the control device of the motor and support the user when walking.
Es entspricht einer bevorzugten Ausführungsform, dass die Benutzerschnittstelle einen Handgriff umfasst, wobei der Handgriff einen Verschiebekörper umfasst, der zur Aufnahme von Kräften, insbesondere ausschließlich, in einer axialen Richtung ausgebildet ist. Dadurch wird gewährleistet, dass keine unbeabsichtigten Steuereingaben erfolgen.It corresponds to a preferred embodiment that the user interface comprises a handle, the handle comprising a sliding body which is designed to absorb forces, in particular exclusively, in an axial direction. This ensures that no unintentional control inputs are made.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungseinrichtung als Leitung zur Übertragung elektrischer Signale ausgebildet. Eine solche Leitung in Form eines Elektrokabels kann entlang der Stützstruktur verlegt werden und in beiden Richtungen verschiedenste Signale übertragen. Alternativ ist die Verbindungseinrichtung zur kabellosen Übertragung der Signale ausgebildet.According to a preferred embodiment, the connecting device is designed as a line for transmitting electrical signals. Such a line in the form of an electric cable can be along the Support structure are laid and various signals are transmitted in both directions. Alternatively, the connection device is designed for wireless transmission of the signals.
Die elektrische Steuereinrichtung des Radmoduls ist vorzugsweise dazu ausgebildet, das Drehmoment und / oder die Drehzahl des Motors abhängig von den über die Leitung übertragenen Signalen, vorzugsweise zusätzlich abhängig von Messdaten zumindest eines Inertialsensors, anzupassen. Der Motor ist vorzugsweise für einen 4-Quadranten-Betrieb ausgelegt, also zur Einstellung von Drehgeschwindigkeit und von Drehmoment in positiven und negativen Richtungen.The electrical control device of the wheel module is preferably designed to adapt the torque and / or the speed of the motor as a function of the signals transmitted via the line, preferably additionally as a function of measurement data from at least one inertial sensor. The motor is preferably designed for 4-quadrant operation, i.e. for setting the rotational speed and torque in positive and negative directions.
Alternativ ist die Verbindungseinrichtung als Bowdenzug ausgebildet. Dabei handelt es sich bevorzugt um ein bewegliches Maschinenelement zur Übertragung einer mechanischen Bewegung sowie von Druck- und Zugkräften mittels einer biegsamen Kombination aus einem Drahtseil und einer in Verlaufsrichtung druckfesten Hülle. Dies erlaubt eine flexible Anpassung der Verbindungseinrichtung an verschiedene Gehhilfen und stellt eine besonders zuverlässige Möglichkeit der Signalübertragung dar.Alternatively, the connecting device is designed as a Bowden cable. This is preferably a movable machine element for the transmission of a mechanical movement as well as compressive and tensile forces by means of a flexible combination of a wire rope and a sleeve that is pressure-resistant in the direction of travel. This allows flexible adaptation of the connection device to different walking aids and represents a particularly reliable way of signal transmission.
Bevorzugt weist das Radmodul eine Vorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, über den Bowdenzug übertragene Kräfte in elektrische Signale zu übersetzen, wobei die elektrische Steuereinrichtung des Radmoduls dazu ausgebildet ist, das Drehmoment und / oder die Drehzahl des Motors abhängig von den elektrischen Signalen, vorzugsweise zusätzlich abhängig von Messdaten zumindest eines Inertialsensors, anzupassen. Die Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, über den Bowdenzug übertragene Kräfte in elektrische Signale zu übersetzen, kann beispielsweise ein durch das Zugseil des Bowdenzugs bewegliches Hebelelement umfassen, dessen Bewegung von einem Sensor erfasst wird.The wheel module preferably has a device which is designed to translate forces transmitted via the Bowden cable into electrical signals, the electrical control device of the wheel module being designed to measure the torque and / or the speed of the motor as a function of the electrical signals, preferably additionally adapt depending on measurement data of at least one inertial sensor. The device, which is designed to translate forces transmitted via the Bowden cable into electrical signals, can for example comprise a lever element which is movable by the pull cable of the Bowden cable and whose movement is detected by a sensor.
Gemäß einer weiteren Alternative umfasst die die Verbindungseinrichtung sowohl eine Leitung zur Übertragung elektrischer Signale als auch einen Bowdenzug. Bevorzugt ist der Bowdenzug mit einer Bremse und die Leitung mit einem Beschleunigungsschieber, bzw. -griff, bzw. -knopf funktional verbunden. Diese Aufteilung erlaubt eine sichere und unkomplizierte Bedienung, wobei trotzdem eine einfache Nachrüstung der fahrbaren Gehhilfe gewährleistet ist.According to a further alternative, the connecting device comprises both a line for transmitting electrical signals and a Bowden cable. Preferably, the Bowden cable is functionally connected to a brake and the line to an acceleration slide, handle, or button. This division allows safe and uncomplicated operation, while still ensuring easy retrofitting of the mobile walking aid.
Das System umfasst gemäß einer vor allem bei Gehhilfen mit zwei Hinterrädern vorteilhaften Ausführungsform zwei Radmodule, zwei Benutzerschnittstellen zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben sowie zwei Verbindungseinrichtung zum Übertragen der Steuereingaben an das Radmodul. Dabei ist bevorzugt je ein Radmodul, eine Benutzerschnittstelle und eine Verbindungseinrichtung einer Seite der Gehhilfe zugeordnet.According to an embodiment which is particularly advantageous in the case of walking aids with two rear wheels, the system comprises two wheel modules, two user interfaces for receiving human control inputs and two connecting devices for transmitting the control inputs to the wheel module. A wheel module, a user interface and a connecting device are preferably assigned to one side of the walking aid.
Ein weiterer Vorteil liegt in einer fahrbaren Gehhilfe, die eine auf Rädern getragene Stützstruktur zum Stützen eines Menschen sowie ein System wie beschrieben umfasst. Das System lässt sich auf Grund seiner Einfachheit auf unkomplizierte Weise von der Gehhilfe demontieren bzw. wieder auf dieser oder einer Gehhilfe eines anderen Herstellers montieren.Another advantage lies in a mobile walking aid which comprises a support structure carried on wheels for supporting a person and a system as described. Due to its simplicity, the system can be easily dismantled from the walking aid or reassembled on it or on a walking aid from another manufacturer.
Das Radmodul umfasst vorzugsweise neben einem Rad, einen als Radnabenmotor ausgebildeten elektrischen Motor, an dessen drehbar gelagertem Rotor das Rad befestigt ist, eine elektrische Steuereinrichtung zur Ansteuerung des Motors und eine Bewegungssteuereinheit zum Berechnen der Motorunterstützung des Radmoduls sowie einen oder mehrere Inertialsensoren zur Bewegungserfassung. Das System umfasst vorzugsweise außerdem eine Benutzerschnittstelle zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben sowie eine Verbindungseinrichtung zum Übertragen der Steuereingaben an das Radmodul, wobei die Bewegungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, abhängig von den über die Verbindungseinrichtung übertragenen Signalen und von Messdaten des zumindest einen Inertialsensors das Drehmoment und / oder die Drehzahl des Motors anzupassen. Die Motorunterstützung ist somit nicht nur von der Eingabe des Benutzers über die Benutzerschnittstelle abhängig, sondern auch von den Messdaten des Inertialsensors. Somit lassen sich auf einfache Weise verschiedene Anwendungsfälle so in das Bedienkonzept integrieren, dass die Benutzung der Gehhilfe stets komfortabel ist. Bezüglich dieses Konzepts werden nachfolgend weitere bevorzugte Ausführungsformen erläutert.In addition to a wheel, the wheel module preferably comprises an electric motor designed as a wheel hub motor, on whose rotatably mounted rotor the wheel is attached, an electric control device for controlling the motor and a movement control unit for calculating the motor support of the wheel module and one or more inertial sensors for detecting movement. The system preferably also comprises a user interface for receiving human control inputs as well as a connection device for transmitting the control inputs to the wheel module, the movement control unit being designed to, depending on the signals transmitted via the connection device and on the measurement data of the at least one inertial sensor, the torque and / or the Adjust the engine speed. The motor assistance is therefore not only dependent on the input of the user via the user interface, but also on the measurement data of the inertial sensor. In this way, various applications can be easily integrated into the operating concept in such a way that the walking aid is always comfortable to use. With regard to this concept, further preferred embodiments are explained below.
Es ist bevorzugt, dass die Bewegungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, einen von dem zumindest einen Inertialsensor erfassten positiven oder negativen Neigungswinkel des Systems zu unterscheiden und das Drehmoment und / oder die Drehzahl des Motors und / oder deren Richtung abhängig davon anzupassen. Ein positiver Neigungswinkel bezieht sich vorzugsweise auf eine horizontale Ebene und beschreibt eine Aufwärtsneigung in Fahrtrichtung. Ein negativer Neigungswinkel beschreibt vorzugsweise entsprechend eine Abwärtsneigung. Durch die Unterscheidung zwischen bergauf- und bergabfahrt, kann das Drehmoment bzw. die Drehzahl dem Wunsch des Benutzers entsprechend reguliert werden.It is preferred that the movement control unit is designed to distinguish a positive or negative angle of inclination of the system detected by the at least one inertial sensor and to adapt the torque and / or the speed of the motor and / or its direction as a function thereof. A positive angle of inclination preferably relates to a horizontal plane and describes an upward inclination in the direction of travel. A negative angle of inclination preferably describes a downward inclination accordingly. By differentiating between uphill and downhill travel, the torque or the speed can be regulated according to the user's wishes.
Vorzugsweise ist die Bewegungssteuereinheit dazu ausgebildet, einen von dem zumindest einen Inertialsensor erfassten positiven oder negativen Neigungswinkel des Systems zu unterscheiden und das Drehmoment und / oder die Drehzahl des Motors mit einer davon abhängigen Änderungsrate anzupassen. Mit anderen Worten wird somit ein Beschleunigungs- bzw. Bremsgradient an die Fahrsituation angepasst.The movement control unit is preferably designed to distinguish a positive or negative angle of inclination of the system detected by the at least one inertial sensor and the torque and / or the speed of the motor with a rate of change that depends on it. In other words, an acceleration or braking gradient is adapted to the driving situation.
Es ist bevorzugt, dass die Bewegungssteuereinheit so ausgebildet ist, dass im Fall eines positiven Neigungswinkels der Motor mit einem Drehmoment in einer beschleunigenden Drehrichtung angesteuert wird und im Fall eines negativen Neigungswinkels in einer bremsenden Drehrichtung, jeweils bezogen auf das gleiche über die Verbindungseinrichtung übertragene Signal. Mit anderen Worten verläuft der Anstieg des unterstützenden Drehmoments - aufgetragen über die Kraft der Benutzereingabe bzw. Verschiebung des Verschiebekörpers am Griffteil - steiler, wenn eine Bergauffahrt erkannt wird und weniger steil, wenn eine Bergabfahrt erkannt wird. Dass der Motor in einer bremsenden Drehrichtung angesteuert wird, ist bevorzugt so zu verstehen, dass der Motor in einen Generatorbetrieb versetzt wird. Dabei entsteht eine Bremswirkung und es wird Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt, die vorzugsweise zum Laden des Energiespeichers verwendet wird.It is preferred that the movement control unit is designed so that in the case of a positive angle of inclination the motor is controlled with a torque in an accelerating direction of rotation and in the case of a negative angle of inclination in a braking direction of rotation, each based on the same signal transmitted via the connecting device. In other words, the increase in the assisting torque - plotted against the force of the user input or displacement of the sliding body on the handle part - is steeper when driving uphill and less steep when driving downhill is detected. The fact that the motor is controlled in a braking direction of rotation is preferably to be understood to mean that the motor is put into generator mode. This creates a braking effect and kinetic energy is converted into electrical energy, which is preferably used to charge the energy store.
Die Bewegungssteuereinheit ist vorzugsweise so ausgebildet ist, dass der Motor mit einem Drehmoment in einer bremsenden Drehrichtung angesteuert wird, wenn die Drehzahl einen festgelegten Maximalwert erreicht bzw. überschreitet. Für das Szenario des bergaufwärts Laufens kann bevorzugt eine andere, insbesondere höhere, maximale Geschwindigkeit definiert werden als für das bergab Laufen.The motion control unit is preferably designed in such a way that the motor is controlled with a torque in a braking direction of rotation when the speed reaches or exceeds a specified maximum value. For the scenario of running uphill, a different, in particular higher, maximum speed can preferably be defined than for running downhill.
Vorzugsweise umfasst das System eine Bremse für das Rad, wobei die Bewegungssteuereinheit so ausgebildet ist, dass der Motor mit einem Drehmoment in einer bremsenden Drehrichtung angesteuert wird, wenn die Bremse betätigt wird. Der Motor wird bevorzugt im sogenannten 4-Quadranten-Betrieb betrieben, kann also in beiden Richtungen sowohl beschleunigen als auch bremsen.The system preferably comprises a brake for the wheel, the movement control unit being designed such that the motor is controlled with a torque in a braking direction of rotation when the brake is actuated. The motor is preferably operated in so-called 4-quadrant operation, so it can both accelerate and brake in both directions.
Es ist bevorzugt, dass die Bewegungssteuereinheit im Fall eines negativen Neigungswinkels den Motor in einer der Drehrichtungen, insbesondere einer rückwärtsgewandten Drehrichtung, blockiert. Somit kann ein ungewolltes Zurückrollen der Gehhilfe am Hang und somit gegebenenfalls ein Unfall verhindert werden.It is preferred that the movement control unit blocks the motor in one of the directions of rotation, in particular a backward-facing direction of rotation, in the event of a negative angle of inclination. This prevents the walking aid from rolling back unintentionally on the slope and thus preventing an accident.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Inertialsensor dazu ausgebildet, Beschleunigungen in allen drei Achsen des Raumes sowie Drehbeschleunigungen um jede dieser Achsen zu messen. Ein solcher Inertialsensor wird auch 6-Achsen-Sensor genannt. Er kann beispielsweise durch eine Anzahl verteilter Sensoren oder durch eine kompakte inertiale Messeinheit realisiert werden.According to a preferred embodiment, the inertial sensor is designed to measure accelerations in all three axes of space and rotational accelerations about each of these axes. Such an inertial sensor is also called a 6-axis sensor. It can be implemented, for example, by a number of distributed sensors or by a compact inertial measuring unit.
Eine Fahrbare Gehhilfe umfasst vorzugsweise eine auf Rädern getragene Stützstruktur zum Stützen eines Menschen sowie ein hier beschriebenes System.A mobile walking aid preferably comprises a support structure carried on wheels for supporting a person and a system described here.
Die Bewegungssteuereinheit führt vorzugsweise das Verfahren aus, wonach abhängig von den über die Verbindungseinrichtung übertragenen Signalen und von Messdaten des zumindest einen Inertialsensors das Drehmoment und / oder die Drehzahl des Motors angepasst wird. Es versteht sich, dass auch weitere Merkmale in Verfahrensschritte umformuliert und für ein solches Verfahren ebenfalls ein oder mehrere Schutzansprüche formuliert werden können.The movement control unit preferably executes the method according to which the torque and / or the speed of the motor is adapted as a function of the signals transmitted via the connecting device and of measurement data from the at least one inertial sensor. It goes without saying that further features can also be reformulated in process steps and one or more protection claims can likewise be formulated for such a process.
Als Subsystem des schon beschriebenen Systems kann ein Antriebssystem betrachtet werden, das vorzugsweise zwei Radmodule zur Montage an einer fahrbaren Gehhilfe aufweist, jeweils jedes der Radmodule umfassend ein Rad, einen als Radnabenmotor ausgebildeten elektrischen Motor, an dessen drehbar gelagertem Rotor das Rad befestigt ist. Der Rotor des Motors ist entsprechend mit dem Rad mechanisch verbunden und der Stator des Motors kann an dem Gestell bzw. der Radhalterung der Gehhilfe befestigt werden. Es bietet sich an, einen bürstenlosen Gleichstrommotor, auch BLDC zu verwenden. Die Kommutierung kann in bekannter Weise mit Hilfe einer B6-Brücke auf Grundlage der mittels Hallsensor erkannten Rotorlage erfolgen.A drive system can be considered as a subsystem of the system already described, which preferably has two wheel modules for mounting on a mobile walking aid, each of the wheel modules comprising a wheel, an electric motor designed as a wheel hub motor, on whose rotatably mounted rotor the wheel is attached. The rotor of the motor is correspondingly mechanically connected to the wheel and the stator of the motor can be attached to the frame or the wheel holder of the walking aid. It is advisable to use a brushless DC motor, also BLDC. The commutation can take place in a known manner with the aid of a B6 bridge on the basis of the rotor position detected by the Hall sensor.
Zur Ansteuerung des Motors dient vorzugsweise eine elektrische Steuereinrichtung. Diese regelt bevorzugt das Drehmoment bzw. die Drehzahl des Motors, beispielsweise durch ein PWM-Signal, das etwa von einem Microcontroller, der einen Leistungstransistor ansteuert, ausgegeben wird. Um die Motordrehzahl bei Laständerung zu regeln und eine Sollwertänderung der Drehzahl durchzusetzen, ist an dem Motor zumindest ein Hallsensor angebracht, der die Position an den steuernden Mikrocontroller übergibt.An electrical control device is preferably used to control the motor. This preferably regulates the torque or the speed of the motor, for example by means of a PWM signal that is output, for example, by a microcontroller that controls a power transistor. In order to regulate the motor speed when the load changes and to implement a setpoint change in the speed, at least one Hall sensor is attached to the motor, which transfers the position to the controlling microcontroller.
Die Radmodule umfassen vorzugsweise jeweils auch einen Energiespeicher zur Versorgung des elektrischen Motors mit Energie. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um einen Lithium-Ionen-Akkumulator handeln, der dem Motor eine elektrische Spannung bereitstellt. Vorzugsweise ist der Energiespeicher so ausgeführt, dass er sich induktiv aufladen lässt.The wheel modules preferably each also include an energy store for supplying the electric motor with energy. The energy store can be, for example, a lithium-ion accumulator that provides the motor with an electrical voltage. The energy store is preferably designed in such a way that it can be charged inductively.
Weiterhin umfasst jedes der Radmodule vorzugsweise eine Schnittstelle zur Montage an der fahrbaren Gehhilfe. Die Schnittstelle ist bevorzugt so ausgebildet, dass der feststehende Teil des Radmoduls, also alles außer dem Rotor und dem Rad, starr mit der Gehhilfe verbunden werden kann. Die Rotorachse kann an der Gehhilfe an der gleichen Stelle drehbar gelagert werden, an der sonst die Achse eines herkömmlichen, nicht angetriebenen Rades gelagert ist.Furthermore, each of the wheel modules preferably includes an interface for mounting on the mobile walking aid. The interface is preferably designed in such a way that the stationary part of the wheel module, that is to say everything except the rotor and the wheel, can be rigidly connected to the walking aid. The rotor axis can be in the same place on the walking aid be rotatably mounted on which the axle of a conventional, non-driven wheel is otherwise mounted.
Eines der Radmodule ist bevorzugt als Slave-Radmodul und das andere Radmodul als Master-Radmodul ausgebildet. Mit anderen Worten gibt es eine hierarchische Form der Verwaltung des Zugriffs auf eine gemeinsame Ressource in Form eines gemeinsamen Datenkanals, in diesem Fall bezüglich der Regelung bzw. Steuerung der Antriebsmotoren.One of the wheel modules is preferably designed as a slave wheel module and the other wheel module as a master wheel module. In other words, there is a hierarchical form of managing access to a common resource in the form of a common data channel, in this case with regard to the regulation or control of the drive motors.
Die Steuereinrichtung des Master-Radmoduls weist daher bevorzugt eine Bewegungssteuereinheit zum Berechnen der jeweiligen Motorunterstützung des Master-Radmoduls sowie des Slave-Radmoduls auf. Die Bewegungssteuerung kann also zentral bzw. singulär durchgeführt und für beide Radmodule genutzt werden. Eine eigene Bewegungssteuereinheit des Slave-Radmoduls ist somit nicht nötig, daher weist das Slave-Radmodul eine solche vorzugsweise nicht auf.The control device of the master wheel module therefore preferably has a movement control unit for calculating the respective motor assistance of the master wheel module and of the slave wheel module. The movement control can therefore be carried out centrally or singularly and used for both wheel modules. The slave wheel module therefore does not need its own movement control unit, which is why the slave wheel module preferably does not have one.
Es ist bevorzugt, dass jedes der Radmodule ein drahtloses Verbindungsmodul aufweist, das jeweils dazu ausgebildet ist, mit dem anderen Verbindungsmodul bidirektional zu kommunizieren. Zweckmäßigerweise ist das Verbindungsmodul des Master-Radmoduls dazu ausgebildet, zumindest die von der Bewegungssteuereinheit berechnete Motorunterstützung des Slave-Radmoduls, also vorzugsweise Drehmoment und / oder Drehzahl, an das Verbindungsmodul des Slave-Radmoduls zu senden.It is preferred that each of the wheel modules has a wireless connection module which is each designed to communicate bidirectionally with the other connection module. The connection module of the master wheel module is expediently designed to send at least the motor support of the slave wheel module calculated by the motion control unit, ie preferably torque and / or speed, to the connection module of the slave wheel module.
Das Slave-Radmodul ist vorzugsweise dazu ausgebildet, über sein Verbindungsmodul ein Signal an das Verbindungsmodul des Master-Radmoduls zu übertragen, das eine Antriebseingabe eines Benutzers, einen Batteriestatus, einen Istwert der Motordrehzahl und / oder einen Funktionsstatus wiedergibt. Indem diese Signale drahtlos übertragen werden, sind alle Informationen vorhanden, um mit nur einer Bewegungssteuereinheit eine sichere Bewegungssteuerung der Gehhilfe zu gewährleisten.The slave wheel module is preferably designed to transmit a signal to the connection module of the master wheel module via its connection module, which signal represents a drive input from a user, a battery status, an actual value of the engine speed and / or a functional status. As these signals are transmitted wirelessly, all information is available to ensure safe movement control of the walking aid with just one movement control unit.
Es ist bevorzugt, dass die Verbindungsmodule jeweils mehrere Kommunikationskanäle zum gleichzeitigen Senden und Empfangen von Daten aufweisen, um einen zügigen und zuverlässigen Datenaustausch zu ermöglichen.It is preferred that the connection modules each have a plurality of communication channels for the simultaneous sending and receiving of data in order to enable a rapid and reliable exchange of data.
Vorzugsweise umfassen die Verbindungsmodule jeweils einen
WLAN-Kommunikationschip. Der WLAN-Kommunikationschip ist vorzugsweise zur Realisierung mehrerer WLAN-Standards bzw. IEEE 802.11-Standards ausgebildet.The connection modules preferably each comprise one
WLAN communication chip. The WLAN communication chip is preferably designed to implement several WLAN standards or IEEE 802.11 standards.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt, dass die Verbindungsmodule jeweils einen Bluetooth-Kommunikationschip umfassen.Alternatively or additionally, it is preferred that the connection modules each include a Bluetooth communication chip.
Vorzugsweise umfasst eines oder umfassen beide Radmodule einen oder mehrere Inertialsensoren zur Bewegungserfassung. Die Lage des Antriebssystems bzw. der Gehhilfe im Raum lässt sich somit feststellen und die Ansteuerung des Antriebs entsprechend anpassen.One or both wheel modules preferably comprise one or more inertial sensors for detecting movement. The position of the drive system or the walking aid in the room can thus be determined and the control of the drive can be adjusted accordingly.
Es ist bevorzugt, dass die Bewegungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, das Drehmoment und / oder die Drehzahl des jeweiligen Motors abhängig von den über die Leitung übertragenen Signalen, vorzugsweise zusätzlich abhängig von Messdaten zumindest eines Inertialsensors, anzupassen.It is preferred that the movement control unit is designed to adapt the torque and / or the speed of the respective motor as a function of the signals transmitted via the line, preferably additionally as a function of measurement data from at least one inertial sensor.
Das Antriebssystem weist vorzugsweise zwei Benutzerschnittstellen zur Aufnahme menschlicher Steuereingaben auf sowie eine Verbindungseinrichtung zum Übertragen der Steuereingaben an die Radmodule. Die Benutzerschnittstellen sind vorzugsweise durch ergonomisch angepasste Griffteile realisiert.The drive system preferably has two user interfaces for receiving human control inputs and a connection device for transmitting the control inputs to the wheel modules. The user interfaces are preferably implemented by ergonomically adapted handle parts.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst eine fahrbare Gehhilfe eine auf Rädern getragene Stützstruktur zum Stützen eines Menschen sowie ein Antriebssystem wie beschrieben.According to a further aspect, a mobile walking aid comprises a support structure carried on wheels for supporting a person and a drive system as described.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen.The properties, features and advantages of this invention described above and the manner in which they are achieved will become more clearly and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments in connection with the drawings.
FigurenlisteFigure list
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1 eine fahrbare Gehhilfe mit einem angedeuteten erfindungsgemäßen System nach einem Ausführungsbeispiel1 a mobile walking aid with an indicated system according to the invention according to an embodiment -
2 eine elektrisch-elektronische Architektur nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel2 an electric-electronic architecture according to an embodiment of the invention -
3 ein Griffteil als Schnittstelle zum Benutzer und ein Diagramm, das die Signalumsetzung der Eingabe wiedergibt,3rd a handle as an interface to the user and a diagram showing the signal conversion of the input, -
4 eine Kennlinie zur Ermittlung der Motorunterstützung in Abhängigkeit von Gefälle oder Steigung,4th a characteristic curve for determining the motor support depending on the downhill or uphill gradient, -
5 eine Aufteilung der Steuereinrichtungen innerhalb der Radmodule,5 a division of the control devices within the wheel modules, -
6 bis12 verschiedene beispielhafte Anwendungsfälle nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.6th to12th various exemplary applications according to an embodiment of the invention.
Die in
Die Benutzerschnittstelle
Die vom Verschiebekörper
Nur die Steuereinrichtung
Die Komponenten des Systems sind so ausgeführt, dass sie mit einfachen Mitteln, wie Klemmverbindern, an der Gehhilfe
Weiterhin umfasst jedes der Radmodule
Ein Ausführungsbeispiel für eine elektrisch-elektronische Architektur ist in
Über eine Ladestation ist es möglich, die Gehhilfe
Die Aufnahme menschlicher Steuereingaben erfolgt über die beiden als Griffteile ausgebildeten Benutzerschnittstellen
Die menschlichen Steuereingaben werden zusammen mit den Daten des Inertialsensors
Der Energiespeicher
Für das Aufladen über das induktive Ladesystem
Die Verschiebekraft wird mittels des Kraftsensors
Die Motorunterstützung kann mittels der an den Kraftsensoren
Dabei ist das unterstützende Drehmoment auf der Ordinate und die am Griffteil aufgenommene Kraft auf der Abszisse für den Fall einer sich in Vorwärtsrichtung bewegenden Gehhilfe
Die Motorunterstützung wird immer dann null oder negativ, wenn die der Benutzereingabe entsprechend angeforderte Geschwindigkeit kleiner als die aktuelle Geschwindigkeit ist oder wenn die aktuelle Geschwindigkeit die definierte Höchstgeschwindigkeit erreicht oder wenn der Benutzer die Betriebsbremse aktiviert hat.The motor assistance is always zero or negative if the speed requested according to the user input is less than the current speed or if the current speed reaches the defined maximum speed or if the user has activated the service brake.
Eine mögliche Partitionierung des in
In
Bei dem Anwendungsfall der
Im Anwendungsfall der
Wird durch den Inertialsensor
Um Lenkbewegungen zu ermöglichen, wird bei einer asymmetrischen Eingabe des Benutzers das Rad des kurvenäußeren Radmoduls
In dem in
In den dargestellten und in weiteren Anwendungsfällen wird somit die Geschwindigkeit der Gehhilfe
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