DE10309621A1

DE10309621A1 - Motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug mit intuitiver Haltegriffsteuerung

Info

Publication number: DE10309621A1
Application number: DE10309621A
Authority: DE
Inventors: Birgit Dipl.-Inf. Graf; José Manuel Hostalet Wandosell
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug, das ein Fahrgestell mit einem Antrieb und zumindest einen Haltegriff zum Schieben des Fahrzeuges durch gerichtete Krafteinwirkung umfasst. Am Haltegriff und/oder an Verbindungsstellen, an denen auf den Haltegriff ausgeübte Kräfte und/oder Momente auf das Fahrgestell und/oder den Antrieb übertragen werden, sind ein oder mehrere Sensoren angeordnet, die die Kräfte und/oder Momente erfassen und erfasste Messdaten an eine Auswerte- und Steuereinrichtung weiterleiten, die den Antrieb in Abhängigkeit von den erfassten Messdaten zumindest zur Unterstützung der durch die Kräfte und/oder Momente verursachten Bewegung des Fahrzeugs ansteuert. DOLLAR A Die vorliegenden Transportfahrzeuge weisen eine intuitive Haltegriffsteuerung auf, mit der sie von einer Bedienperson in gleicher Weise wie ein Transportfahrzeug des gleichen Typs ohne Motorantrieb bewegt werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug, insbesondere einen elektrischen Rollstuhl, das ein Fahrgestell mit einem Antrieb und zumindest einen Haltegriff zum Schieben des Fahrzeuges durch gerichtete Krafteinwirkung umfasst. Unter handgeführtem Transportfahrzeug wird dabei ein Fahrzeug zum Transport von durch das Fahrzeug aufnehmbare Lasten verstanden, das von einer Bedienperson an einem oder mehreren entsprechenden Haltegriffen erfasst und über entsprechende Krafteinwirkung in die richtige Richtung bewegt wird. Die Bedienperson läuft dabei in der Regel hinter dem Fahrzeug her. Derartige handgeführte Transportfahrzeuge können beispielsweise auf Baustellen, im Gartenbau oder in Lagerhallen eingesetzt werden, insbesondere jedoch für den Personentransport in Form elektrischer Rollstühle.

Elektrische Rollstühle werden üblicherweise vom Benutzer, der im Rollstuhl sitzt, über einen Joystick gesteuert. Soll der elektrische Rollstuhl von einem Helfer geschoben werden, muss dieser aufgrund des hohen, im Wesentlichen durch den Antrieb bedingten Eigengewichts des Rollstuhls und der Trägheit der mit den Rädern verbundenen Getriebe sehr viel Kraft aufwenden. Es wurden daher auch Systeme entwickelt, bei denen ein zusätzlicher Joystick an einem der Haltegriffe des Rollstuhls angebracht ist, den der Helfer zur Fortbewegung des Rollstuhls betätigen kann. Die Bedienung eines derartigen Systems ist jedoch wenig intuitiv, so dass bei wechselnden Bedienpersonen Probleme in der Bedienung auftreten können.

Ähnliche Problemstellungen ergeben sich beim Fortbewegen anderer handgeführter Transportfahrzeuge, wie bspw. elektrischer Golfwagen, die ebenfalls nur mit Hilfe eines Joysticks oder über eine komplexe Bedienkonsole bewegt werden können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug der genannten Art bereitzustellen, das eine einfachere Bedienung ohne großen Kraftaufwand ermöglicht.

Die Aufgabe wird mit dem Transportfahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Transportfahrzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Das vorliegende motorgetriebene, handgeführte Transportfahrzeug umfasst ein Fahrgestell mit einem Antrieb und zumindest einem Haltegriff zum Schieben des Fahrzeuges durch gerichtete Krafteinwirkung. Das Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass am Haltegriff und/oder an Verbindungsstellen, an denen auf den Haltegriff ausgeübte Kräfte und/oder Momente auf das Fahrgestell und/oder den Antrieb übertragen werden, ein oder mehrere Sensoren angeordnet sind, die die Kräfte und/oder Momente erfassen und die erfassten Messdaten an eine Auswerte- und Steuereinrichtung weiterleiten, die den Antrieb in Abhängigkeit von den erfassten Messdaten zumindest zur Unterstützung der durch die Kräfte und/oder Momente verursachten Bewegung des Fahrzeugs ansteuert.

Bei dem vorliegenden Transportfahrzeug werden die von der Bedienperson über den oder die Halte- bzw. Handgriffe eingebrachten Schub- bzw. Zugkräfte mit einem oder mehreren Sensoren gemessen. Für die Anordnung dieser Sensoren sind je nach Konstruktion des Fahrzeuges unterschiedliche Positionen möglich. Sie müssen jedoch derart angeordnet sein, dass mit ihnen wenigstens zwei unterschiedliche Freiheitsgrade oder Richtungen der von der Bedienperson ausgeübten Kräfte erfasst werden können, aus denen die von der Bedienperson beabsichtigte Bewegungsrichtung des Fahrzeuges hervorgeht, bspw. die Schubkraft nach vorne sowie die Rotation oder die Schub- und Zugkräfte auf zwei voneinander beabstandete Haltegriffe. Die Art der eingesetzten Sensoren hängt von deren Position ab. So können bspw. Kraft- oder Wegaufnehmer direkt in den Haltegriffen eingesetzt werden. Alternativ können diese oder auch ein einzelner Kraft-Momentesensor an tieferer Stelle, bspw. am Ansatzpunkt der Rückenlehne eines Rollstuhls oder in der Aufhängung eines Golfwagen-Haltegriffs, angebracht werden. Durch diese Sensoren werden die von der Bedienperson eingebrachten Schub- oder Zugkräfte und gegebenenfalls Momente, die in direktem Zusammenhang mit der beabsichtigten Steuerung bzw. Lenkung des Fahrzeuges stehen, direkt oder indirekt erfasst und an die Auswerte- und Steuereinheit weitergeleitet, die diese Messdaten auswertet und in entsprechende Bewegungskommandos für den Antrieb umrechnet. Die Bewegungskommandos werden als Steuersignale zum Antrieb geleitet, der das Fahrzeug entsprechend diesen Steuersignalen bewegt. Die Ansteuerung kann dabei derart erfolgen, dass die Bedienperson durch den Antrieb lediglich in der beabsichtigten Bewegung des Fahrzeuges unterstützt wird, so dass der dafür erforderliche Kraftaufwand reduziert ist. Die Ansteuerung kann jedoch auch derart erfolgen, dass die Bedienperson keine Anschubkraft für die Bewegung des Fahrzeuges mehr aufbringen muss. In diesem Fall lässt sich das Fahrzeug nur durch leichte Einwirkung der Bedienperson auf die Haltegriffe bewegen.

In der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Fahrzeuges werden die von den Sensoren erfassten Messdaten in der Auswerteeinheit zunächst einer Filterung unterzogen, um Unregelmäßigkeiten bzw. fehlerhafte Sensorwerte auszugleichen. Die Umsetzung der gemessenen Daten in Bewegungskommandos, insbesondere die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebsräder, kann beliebig parametriert werden. So ist es bspw. möglich, das Kraft-Geschwindigkeitsverhalten an nicht-motorisierte Transportfahrzeuge des gleichen Aufbaus anzupassen. In diesem Fall kann bspw. ein elektrischer Rollstuhl von der Bedienperson mit einer Kraft analog zur Bewegung eines nicht-motorisierten Rollstuhls oder anderen Fahrzeugs bewegt werden. Die erforderlichen Kräfte werden in jedem Fall stark reduziert, so dass die vorliegende intuitive Haltegriffsteuerung als Kraftverstärker arbeitet.

Durch die vorliegende Ausgestaltung des handgeführten Transportfahrzeuges wird eine intuitive Fahrzeugsteuerung ermöglicht. Die Bedienperson kann das Fahrzeug genauso steuern, wie ein vergleichbares Fahrzeug ohne Antrieb. Die Bedienung erfolgt analog zur Bedienung nicht-motorisierter Transportfahrzeuge gleichen Typs durch das Schieben oder Ziehen an den am Fahrzeug angebrachten Haltegriffen. Die erforderlichen Kräfte zum Bewegen des Fahrzeugs werden in jedem Fall stark reduziert. Selbst schwerere Transportfahrzeuge können damit durch ein leichtes Schieben oder Ziehen an den Haltegriffen bewegt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung werden somit handgeführte, motorbetriebene Transportfahrzeuge mit einer neuartigen intuitiven Haltegriffsteuerung bereitgestellt. Mit dieser intuitiven Haltegriffsteuerung lassen sich handgeführte Transportfahrzeuge aus den unterschiedlichsten Einsatzgebieten ausstatten. So kann die Haltegriffsteuerung bspw. zum Bewegen elektrischer Rollstühle oder anderer motorgetriebener Transportfahrzeuge wie Golfwagen eingesetzt werden.

Das vorliegende handgeführte Transportfahrzeug bietet insbesondere als Rollstuhl eine erhöhte Sicherheit bei der Bewegung in Gefällen. Da die Geschwindigkeit des Fahrzeuges alleine aus den auf die Griffe eingebrachten Kräften errechnet wird, müssen beim Bergaufschieben keine zusätzlichen Kräfte im Vergleich zur Fortbewegung in der Ebene aufgebracht werden. Bei der Bewegung auf einer abfallenden Strecke besteht nicht die Gefahr, dass das Fahrzeug selbständig herabrollt oder dass der Benutzer das Fahrzeug ständig zurückziehen muss.

Das vorliegende handgeführte Transportfahrzeug lässt sich auch auf einfache Weise durch Umrüsten bereits vorhandener motorgetriebener Transportfahrzeuge realisieren, die eine bekannte Joystick-Steuerung aufweisen. Dabei wird für die Übermittlung der Steuersignale durch die Auswerte- und Steuereinheit die bereits existierende Schnittstelle der Joystick-Steuerung verwendet. Das Fahrzeug muss dann noch mit den entsprechenden Sensoren und evtl. neuen, angepassten Haltegriffen ausgestattet werden. Das Format der Bewegungskommandos wird von der Auswerteeinheit an das vom schon existierenden Bewegungsregler der Fahrzeugsteuerung geforderte Datenformat angepasst. Durch diese Umrüstmöglichkeit bereits bestehender Transportfahrzeuge wird der Aufwand zur Integration der vorliegenden intuitiven Haltegriffsteuerung und somit zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Transportfahrzeuges deutlich verringert.

Als Antrieb können beim vorliegenden Transportfahrzeug beliebig steuerbare Antriebe eingesetzt werden, die selbstverständlich für den gewünschten Vortrieb des Fahrzeuges dimensioniert sein müssen. Es ist offensichtlich, dass an die Art dieses Antriebes lediglich anwendungsspezifische Anforderungen gestellt werden, die jedoch nichts mit der vorliegenden Erfindung zu tun haben. Vorzugsweise umfassen die eingesetzten Antriebe eine Antriebsachse mit zwei Antriebsrollen oder -Rädern sowie zumindest eine weitere Achse mit einem oder mehreren Rollen oder Rädern, die eine geeignete Lenkbarkeit des Fahrzeuges sicherstellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
1 ein erstes Beispiel für ein motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug mit einer intuitiven Haltegriffsteuerung;
2 ein zweites Beispiel für ein motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug mit einer intuitiven Haltegriffsteuerung;
3 ein Beispiel für die Verarbeitung der von den Sensoren erfassten Daten durch die Auswerte- und Steuereinheit; und
4 ein Beispiel für eine Ausgestaltung der Haltegriffe des vorliegenden motorgetriebenen, handgeführten Transportfahrzeuges mit integrierten Sensoren.
Wege zur Ausführung der Erfindung
1 zeigt ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen motorgetriebenen, handgeführten Transportfahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung. Es handelt sich dabei um einen elektrischen Rollstuhl, dessen Räder 1 elektrisch angetrieben werden, wobei die hintere Achse die Antriebsachse darstellt und die vorderen Räder in bekannter Weise drehbar gelagert sind. Dieser elektrische Rollstuhl weist an der Armauflage eine Joystick-Steuerung 3 auf, über die der Benutzer den Antrieb geeignet ansteuern kann. Die Haltegriffe 2 sind bei diesem Rollstuhl mit integrierten Sensoren 6 versehen, über die die von einer Bedienperson, die den Rollstuhl schiebt, ausgeübten Schub- und Zugkräfte erfasst werden. Die Haltegriffe 2 sind dabei in Richtung ihrer Längsachse federnd mit dem Fahrgestell des Rollstuhls verbunden, wobei über die Sensoren 6 der Weg der Haltegriffe gegenüber dem Fahrgestell bei Ausübung einer Schub- oder Zugkraft gemessen wird. Die von den Sensoren 6 erfassten Messdaten werden von einer in dieser Darstellung nicht sichtbaren Auswerte- und Steuereinheit verarbeitet und in Bewegungskommandos für den Antrieb umgesetzt, die das gleiche Format aufweisen, wie die Bewegungskommandos, die der Antrieb von der Joystick-Steuerung 3 erhält.
Bei dieser Ausgestaltung kann die Bedienperson, bspw. ein Helfer oder ggf. der Benutzer selbst, den Rollstuhl in der üblichen Weise, d. h. wie einen Rollstuhl ohne motorischen Antrieb, bedienen bzw. schieben. Durch die Sensoren 6 werden die dabei ausgeübten Kräfte direkt oder indirekt erfasst und in entsprechende Bewegungskommandos für den Antrieb umgewandelt. Die Bedienperson muss sich somit keinerlei Gedanken über die Steuerung des Rollstuhls machen. Die Bewegung des Rollstuhls wird dennoch aufgrund der eingebauten Sensorik und der Auswerte- und Steuer einheit erleichtert, da der Antrieb in Abhängigkeit von dem Verhalten der Bedienperson die gewünschte Bewegung unterstützt, so dass der Kraftaufwand reduziert wird.
2 zeigt ein weiteres Beispiel eines motorgetriebenen, handgeführten Transportfahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei handelt es sich um einen Golfwagen mit elektrischem Antrieb 4, der in gleicher Weise über den Haltegriff 2 bewegt werden kann, wie ein Golfwagen ohne einen derartigen Antrieb. In diesem Beispiel ist an der Verbindungsstelle zwischen der rohrförmigen Verlängerung des Haltegriffes 2 und dem Fahrgestell des Golfwagens ein Kraft-Momentesensor 5 angeordnet, der die an dieser Stelle durch die Krafteinwirkung der Bedienperson über den Haltegriff 2 auf den Wagen auftretenden Kräfte und Momente misst und die erfassten Messdaten an die hier ebenfalls nicht explizit dargestellte Auswerte- und Steuereinheit weiterleitet. Diese steuert den Antrieb 4 entsprechend der berechneten Bewegungsrichtung und – geschwindigkeit an, um auf diese Weise ebenfalls den Kraftaufwand für die Bedienperson zu reduzieren.
3 zeigt beispielhaft die Verarbeitung der Messdaten bei einem Transportfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung. Die von der Bedienperson 8 auf die Haltegriffe 2 des Fahrzeuges, im vorliegenden Beispiel ein Rollstuhl, ausgeübten Schub- und Zugkräfte werden von den integrierten Sensoren erfasst. Die erfassten Messdaten 14 werden über die Auswerteeinheit eingelesen und verarbeitet. Zunächst wird eine Filterung 9 der Messdaten 14 durchgeführt, um Unregelmäßigkeiten oder fehlerhafte Sensorwerte auszugleichen. Die gefilterten Messdaten 15 werden dann in der Datenverarbeitung 10 aufbereitet, und in Bewegungskommandos 16, d.h. Kommandos für die geforderte Linear- bzw. Rotationsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, umgesetzt. Über ein Interface 11 zum Bewegungsregler des Antriebs werden dann diese Bewegungskommandos 16 zur Ansteuerung des Antriebs übermittelt.
4 zeigt schließlich beispielhaft einen Haltegriff 2 für ein motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem integrierten Sensor 6. Der Haltegriff 2 ist hierbei über eine Feder 12 mit dem rohrförmigen Ausläufer 13 des Fahrzeuggestells verbunden. Der Haltegriff 2 lässt sich hierbei gegen die Federkraft über den rohrförmigen Ausläufer 13 schieben oder in entgegengesetzter Richtung ziehen. In der Figur ist ein am Ausläufer 13 angeordneter Wegesensor 6 zu erkennen, der die Verschiebung des Haltegriffes 2 relativ zum Ausläufer 13 misst. Bei einer Bedienung dieses Haltegriffes 2 durch Ziehen oder Drücken in der bekannten Art und Weise lässt sich somit über den zurückgelegten Weg des Haltegriffes 2 die aufgebrachte Schub- oder Zugkraft erfassen. Dies erfolgt an beiden Haltegriffen 2 des Fahrzeuges, so dass aus den jeweils erfassten Kräften unter Berücksichtigung des Abstandes der Haltegriffe 2 die von der Bedienperson gewünschte Geschwindigkeit und Fahrtrichtung des Fahrzeuges ermittelt werden kann. Das vorliegende Beispiel zeigt selbstverständlich nur eine mögliche Ausführungsform, aus der die Einfachheit der Realisierung der Halte griffsteuerung der erfindungsgemäßen Fahrzeugs deutlich wird.

1: Räder
2: Haltegriff
3: Joystick-Steuerung
4: Antrieb
5: Kraft-Momentesensor
6: Sensoren
7: Auswerte- und Steuereinheit
8: Bedienperson
9: Filter
10: Datenverarbeitung
11: Interface
12: Federelement
13: rohrförmiger Ausläufer
14: Messdaten
15: gefilterte Messdaten
16: Bewegungskommandos

Claims

Motorgetriebenes, handgeführtes Transportfahrzeug, insbesondere elektrischer Rollstuhl, das ein Fahrgestell mit einem Antrieb (4) und zumindest einen Haltegriff (2) zum Schieben des Transportfahrzeuges durch gerichtete Krafteinwirkung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass am Haltegriff (2) und/oder an Verbindungsstellen, an denen auf den Haltegriff (2) ausgeübte Kräfte und/oder Momente auf das Fahrgestell und/oder den Antrieb (4) übertragen werden, ein oder mehrere Sensoren (5, 6) angeordnet sind, die die Kräfte und/oder Momente erfassen und erfasste Messdaten an eine Auswerte- und Steuereinrichtung (7) weiterleiten, die den Antrieb (4) in Abhängigkeit von den erfassten Messdaten zumindest zur Unterstützung der durch die Kräfte und/oder Momente verursachten Bewegung des Transportfahrzeuges ansteuert.
Transportfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei voneinander beabstandete, annähernd parallel verlaufende Haltegriffe (2) vorgesehen sind.
Transportfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Haltegriffe (2) bei der Führung des Transportfahrzeuges durch eine Bedienperson (8) in Richtung auf die Bedienperson (8) gerichtet sind.
Transportfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der beiden Haltegriffe (2) ein Sensor (6) angeordnet ist, der auf die Haltegriffe (2) ausgeübte Schub- oder Zugkräfte erfasst.
Transportfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltegriffe (2) über ein Federelement (12) am Fahrgestell befestigt sind und der Sensor (6) den bei Einwirkung einer Schub- oder Zugkraft gegen die Federkraft zurückgelegten Weg des Haltegriffes (2) misst.
Transportfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (7) eine Filtereinheit (9) umfasst, die Stör- und/oder Fehlsignale aus den Messdaten heraus filtert.
Transportfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (7) den Antrieb (4) so ansteuert, dass eine vorgegebene oder vorgebbare Unterstützung der durch eine Bedienperson (8) aufgebrachten Kraft zur Bewegung des Transportfahrzeugs erreicht wird.
Transportfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Transportfahrzeug ein Joystick (3) angeordnet ist, über den der Antrieb (4) ohne Krafteinwirkung auf den Haltegriff (2) ansteuerbar ist, wobei der Joystick (3) und die Auswerte- und Steuereinheit (7) das gleiche Format für Steuersignale und den gleichen Datenkanal für die Steuerung des Antriebs (4) verwenden.
Transportfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das als Rollstuhl ausgebildet ist.