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STEUEREINHEIT FÜR EIN ELEKTRISCHES FAHRZEUG, VORZUGWEISE
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FÜR BEHINDERTE Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit für ein
elektrisches Fahrzeug, vorzugsweise für Behinderte, zur Steuerung wenigstens zweier
verschiedener Funktionen, nämlich der Geschwindigkeit in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung
und des Kurses des Fahrzeuges nach links und rechts in Abhängigkeit davon daß eine
Übertragungseinheit aktiviert worden ist, um Eingangssignale der Steuereinheit zuzuführen,
um so elektrische Vorrichtungen zumindest für den Antrieb und die Kursänderung des
Fahrzeuges mit Hilfe von Steuersignalen zu speisen.
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Insbesondere für Behinderte ist es wichtig, ein elektrisches Fahrzeug
in einfacher und kraftsparender Weise zu manövrieren.
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Sehr oft ist dies mit Hilfe eines Steuerhebels mit zwei Freiheitsgraden
bewirkt worden. In einem solchen elektrischen Fahrzeug können zwei elektrische Signale
mit Hilfe eines Steuerhebels verändert werden. Das eine elektrische Signal beeinflußt
die Geschwindigkeit des Rollstuhls in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung, während
das andere Signal den Kurs des Fahrzeuges beeinflußt, d.h. die Winkelverschiebung
eines schwenkbaren Steuerrades und/oder die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den
Antriebsrädern des Fahrzeuges.
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Personen, die in ihren Bewegungen sehr schwer behindert sind, können
oft ein Analog-Steuerelement, wie einen Steuerhebel, nicht zur Manövrierung des
Rollstuhles verwenden. Bei gewissen Personen kann es unmöglich sein, die motorischen
Funktionen für die Koordination von analogen Steuerelementbefehlen zu finden.
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el der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Steuereinheit,
die in der Lage ist, die Steuerung eines elektrischen Fahrzeuges, in erster Linie
eines Fahrzeuges für behinderte Personen, die ein übliches analoges Steuerelement
nicht verwenden können, zu verbessern.
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Das Ziel wird erreicht durch eine Steuereinheit, die ein erstes und
ein zweites Paar von Eingängen und einen ersten und zweiten Steuerausgang sowie
Elemente enthält, um an einem der Eingänge in Abhängigkeit von der gewählten Aktivierung
der Übertragungseinheit eine bestimmte Anzahl digitaler Eingangssignale zu empfangen,
und weitere Elemente enthält, um an einem ihrer Steuerausgänge analoge Ausgangssignale
zu liefern, welche die Steuersignale bilden und welche in Abhängigkeit von dem Zustand
der Eingänge der Steuereinheit in Übereinstimmung mit folgenden Bedingungen veränderbar
sind: a) für jedes digitale Eingangssignal an einem Eingang des ersten Paares von
Eingängen erhöht sich das analoge Ausgangssignal am ersten Ausgang um einen vorbestimmten
Wert; b) für jedes digitale Eingangssignal am zweiten Eingang des ersten Paares
von Eingängen erniedrigt sich das analoge Ausgangssignal' am ersten Ausgang um einen
vorbestimmten Wert; c) für jedes digitale Eingangssignal an dem einen Eingang des
zweiten Paares von Eingängen erhöht sich das analoge Ausgangssignal am zweiten Ausgang
um einen vorbestimmten Wert und d) für jedes digitale Eingangssignal am zweiten
Eingang des zweiten Paares von'Eingängen erniedrigt sich das analoge Ausgangssignal
am zweiten Ausgang, wobei der Wert des einen Ausgangssignals eine gewählte Geschwindigkeit
in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung darstellt und das zweite Ausgangssignal einen
gewählten Kurs nach links oder rechts darstellt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen
näher erläutert.In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 schematisch einen elektrischen Rollstuhl
mit einer Steuereinheit gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen
Steuereinheit von oben, und zwar in einem größeren Maßstab,
Fig.
3 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Steuerung des Rollstuhles und
Fig. 4 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Steuereinheit.
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Der elektrische Rollstuhl nach der Erfindung, wie er in Fig.
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1 gezeigt ist, besteht im wesentlichen aus einem Rollstuhl-Fahrgestell
1 und einer Sitzeinheit 2, die von dem Rollstuhl-Fahrgestell getragen wird. Die
Sitzeinheit enthält einen Sitz 3, eine Rückenlehne 4, Armauflagen 5 sowie Bein-
und Fußstützen 6, 7. Das Fahrgesteli 1 enthält zwei Antriebsräder 8, die in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel auch Steuerräder sind, und ein oder zwei Schwenkräder
9. Die Antriebsräder 8 sind drehbar gelagert, und zwar jedes mit Hilfe einer Antriebsachse
10, während die Schwenkräder 9 jeweils mit Hilfe einer Schwenkachse 11 und eines
Schwenk-- 'sind zapfens 12l wodurch es den Schwenkrädern 9 ermöglicht wird, sich
selbst um den Schwenkzapfen entsprechend der Drehung des Rollstuhles zu justieren.
Die Steuerung des- Rollstuhles im Hinblick auf seinen Kurs erfolgt in dem darges'tellten
Ausführungsbeispiel durch ein die Antriebsräder 8 antreibendes Differential. Diese
Räder werden also individuell angetrieben, und es wird ein geänderter Kurs dadurch
erreicht, daß eine Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der Antriebsräder
erzeugt wird.
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Das Rollstuhl-Fahrgestell 1 trägt ferner eine Antriebs- und Steuervorrichtung
13, die-im wesentlichen einen elektrischen An'triebsmotor für jedes Antriebsrad,
ein zwischen jeden Antriebsmotor und das zugehörige Antriebsrad geschaltetes Getriebe
und eine Regeleinrichtung enthält, die beiden Antriebsmotoren gemeinsam ist. Der
elektrische Rollstuhl enthält auch eine Betätigungsvorrichtung 14 gemäß der Erfindung,
die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an einem Ende der'Armauflage 5 befestigt
ist und die über ein Kabel 15 in der Lage ist, die Regeleinrichtung zur Steuerung
des Antriebsmotors so zu steuern, wie es im'folgenden beschrieben wird. In dem dargestellten
Ausfährungsbeispiel
ist die Betätigungsvorrichtung 14 an der Armauflage
mit Hilfe eines Bügels 16 aufgehängt.
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Die äußere Konstruktion der Betätigungsvorrichtung ist am besten aus
Fig. 2 zu sehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Betätigungsvorrichtung
als kastenförmige Einheit ausgebildet, und sie umschließt die digitale Steuereinheit
gemäß der Erfindung, deren Arbeitsweise im folgenden im einzelnen beschrieben werden
soll.
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Die Betätigungsvorrichtung besteht ferner aus einer Übertragungseinheit
17 und einer Anzeigeeinheit 18. Die Ubertragungseinheit 17 besteht aus vier Ubertragern
19 - 22, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Druckknöpfe 19, 20, 21,
22 ausgebildet sind. Jeder Druckknopf 19 - 22 ist mechanisch mit einem elektrischen
Schalter gekoppelt, durch den eine elektrische Schaltung durch Drücken des jeweiligen
Druckknopfes zeitweise geschlossen oder unterbrochen werden kann.
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Die elektrischen Funktionen werden im einzelnen in Bezug auf die Fig.
3 und 4 beschrieben.
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Jeder Druckknopf 19- 22 stellt eine Art einer Instruktion für die
Steuerung des Rollstuhles dar. Die Geschwindigkeit des Rollstuhles in Vorwärtsrichtung
bzw. Rückwärtsrichtung wird mit Hilfe zweier Druckknöpfe 19, 20 bestimmt, während'
der gewünschte Kurs mit Hilfe der anderen beiden Druckknöpfe 21, 22 bestimmt wird.
Jedes Eindrücken eines der Druckknöpfe führt zu einer graduellen Äderung der Geschwindigkeit
bzw. des Kurses.
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Im einzelnen führt jedes Eindrücken des Druckknopfes 19 bei einem
Stillstand als Ausgangsposition zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung,
während jedes Eindrücken des Druckknopf es 20 zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit
in Rückwärtsrichtung führt. Jedes Eindrücken des Druckknopfes 21 führt zu einem
gewissen Grad der Änderung des Kurses nach links, während jedes Eindrücken des Druckknopfes
22 zu einer gewissen Änderung des Kurses nach rechts führt.
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Der gewählte Stellschritt wird mit Hilfe der Anzeigeeinheit 18 angezeigt,
und zwar mit Hilfe mehrerer Anzeigeelemente 23 bis 35, die alle optische Anzeigeelemente
sind und in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Leuchtdioden oder Signallampen
bestehen. Die Position eines leuchtenden Anzeigeelements zeigt somit den mit Hilfe
der übertragungseinheit 17 gewählten Schritt an. Die Anzeigeelemente 23 bis 35 sind
in zwei Reihen angeordnet, die miteinander ein Kreuz bilden mit einer ersten Reihe
von Anzeigeelementen 2-3 bis 29 in Längsrichtung der Betätigungsvorrichtung, die
die gewählte Geschwindigkeit des Fahrzeuges in Vorwärtsrichtung bzw.
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Rückwärtsrichtung anzeigen, und mit einer zweiten Reihe von Anzeigeelementen
23, 30 - 32, 33 - 35 in Querrichtung der Betätigungsvorrichtung, welche den gewählten
Kurs des Fahrzeuges nach rechts bzw. links anzeigen. Das Anzeigeelement 23, das
im Schnittpunkt der sich kreuzenden Reihen liegt, zeigt im leuchtenden Zustand,
daß sich der Rollstuhl im Stillstand befindet oder daß sich die Steuerung in einer
neutralen Position befindet. Die drei Anzeigelemente' 24, 25, 26 zeigen drei Geschwindigkeitsstufen
in Vorwärtsrichtung an, wobei -26 die höchste Geschwindigkeit anzeigt, während die
drei Anzeigeelemente 27, 28, 29 die drei Geschwindigkeitsstufen in Rückwärtsrichtung
anzeigen. Die -drei Anzeigeelemente 30, 31, 32 zeigen drei Kursänderungen nach links
an, während die drei Anzeigeelemente 33, 34, 35 drei Kursänderungsstufen nach rechts
anzeigen. Das Anzeigeelement 32 zeigt die volle Schwenkung nach links an, während
das Anzeigeelement 35 die volle Schwenkung nach rechts anzeigt. Somit sichern drei
Stufen in jede Richtung eine ausreichende stufenweise Regulierung eines elektrischen
Rollstuhles für den Innengebrauch. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, diese Stufen
bei 25, 50 bzw.' 160 % des maximalen Wertes zu wählen. Die Wahlmöglichkeiten während
der Steuerung sind somit 49 an der Zahl. Somit geben die Licht-Anzeigeelemente eine
leichtverständliche Information über die gewählte Einstellung als Ergebnis davon,
daß höchstens zwei Anzeigeelemente gleichzeitig aufleuchten, d.h. ein Anzeigeelement
für
die Geschwindigkeit vorwärts/rückwärts und ein Anzeigeelement für den gewählten
Kurs rechts/links.
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Ein Beispiel eines Systems für die Steuerung eines elektrischen Rollstuhls
und die Konstruktion einer Steuereinheit, die in einem solchen System gemäß der
Erfindung verwendet ist, werden unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.
Die Übertragungseinheit 17 ist mit der Steuereinheit 36 über vier Eingänge 37 bis
40 verbunden, während ein getrennter Übertrager 41 für einen Nothalt mit der Steuereinheit
über einen fünften Eingang 42 verbunden ist. Die übertragungseinheit 17 wird somit
in dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Satz von Druckknöpfen
dargestellt, der aus vier Druckknöpfen für die Steuerung des Rollstuhles besteht,
die für die Wahl der Geschwindigkeit vorwärts/rückwärts und des Kurses links/rechts
vorgesehen sind. Der getrennte Übertrager 41 für einen Nothalt kann beispielsweise
aus einem Druckknopf oder'einem Tastkontakt bestehen, der ein ständiges Abwärtsdrücken
oder eine ständige Abwärtsberührung erfordert. Wenn der Druckknopf losgelassen wird
oder die Berührung des Berührungskontaktes unterbr9chen wird, wird der Eingang 42
aktiviert, was bedeutet, daß der Rollstuhl anhält. Die Funktion ist wichtig im Hinblick
auf ein schnelles Anhalten des Rollstuhles aufgrund einer unerwarteten Situation
oder weil beispielsweise die in dem Rollstuhl sitzende Person plötzlich nicht in
der Lage ist, den Rollstuhl zu steuern. Die Anzeigeeinheit 18 ist mit der Steuereinheit
36 verbunden, um die Antriebsinstruktionen, die mit Hilfe der Übertragungseinheit
17 gewählt worden sind, anzuzeigen. Von der Steuereinheit 36 gehen im wesentlicheezwei
Steuerausgänge 43, 44 aus, die mit den Eingängen 45, 46 der Antriebs-und Steuervorrichtung
13 des Rollstuhles verbunden sind.
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Diese Antriebs- und Steuervorrichtung i3 kann im wesentlichen bekannter
Art sein und aus einer Regeleinrichtung 47 bestehen, die zwei Ausgänge 48, 49 besitzt,
mit denen zwei parallele Zweige verbunden sind. Jeder dieser Zweige enthält eine
Impulsdauer-Modulationseinheit 50, 51, die so ausgebildet ist, daß sie eine Speisespannung
mit veränderbarer
Impulsdauer an jeden der beiden Antriebsmotoren
52, 53 liefert, von denen jeder dazu vorgesehen ist, sein eigenes Antriebsrad 8
über ein Getriebe 54, 55 anzutreiben. Die Vorrichtung enthält ferner eine Gleichspannungsquelle
57, welche die elektronischen Komponenten und die Antriebsmotoren 52, 53 speist.
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Neben den obenbeschriebenen primären Steuerfunktionen kann die Steuereinheit
36 auch für andere Steuerungen verwendet werden, wie es in den Fig. dargestellt
ist. Für diesen Zweck sind mehrere Zusatzeinheiten 58, 59, z. B. vier Zusatzeinheiten
vorgesehen, die mit der Steuereinheit 36 in einer Weise verbunden sind, wie es im
folgenden im einzelnen beschrieben wird. Die eine Zusatzeinheit 58 kann bestimmt
sein für die Steuerung der Sitzeinheit in Bezug auf den Winkel ihrer Rückenlehne
und beispielsweise in Bezug auf die Fuß stütze.
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In diesem Falle ist die Sitzeinheit mit nichtgezeigten elek- -trischen
Motoren versehen, die über die Zusatzeinheit 58 angetrieben werden. Die Zusatzeinheit
enthält im wesentlichen Dekoder, eine Anzeigeeinheit und Relais. Die zweite Zusatzeinheit
59 kann beispielsweise bestimmt.sein für das ferngesteuerte öffnen von Türen oder
dergleichen. In diesem Falle besteht die Einheit nicht nur aus Dekodern und einer
Anzeigeeinheit, sondern auch aus Übertragern für die drahtlose Übertragung eines
Steuersignals in an sich bekannter Weise. Andere Zusatzeinheiten können für andere
Fernsteuerungen bestimmt sein; beispielsweise für die Fernsteuerung von Fernseh-
und Radiogeräten, Kücheneinrichtungen usw. Das Adressieren und Aktivieren der Zusatzeinheiten
erfolgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß Signalimpulse den Eingängen
zugeführt werden, so daß die höchsten oder niedrigsten Werte eines der beiden Ausgänge
-überschritten oder unterschritten werden. Die folgenden Impulse wirken somit auf
die adressierte Zusatzeinrichtung in der Weise, daß die Zahl der fo-lgenden Impulse
eine bestimmte Funktion festlegt.
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Wie sich aus Fig. 4 ergibt, ist die digitale Steuereinheit
36
mit zwei Aufwärts-/Abwärtszählern 60, 61 versehen. Von den vier Eingängen 37 - 40
der Steuereinheit 36 sind zwei Eingänge 37, 38 mit dem einen Zähler 60 verbunden,
während die anderen beiden Eingänge mit dem anderen Zähler 61 verbunden sind. Die
Eingänge 37 bis 40 können zweckmäßig TTL-oder CMOS-Eingänge mit sogenanntem Aufzieh-Widerstand
(pullup resistance) sein, in welchem Falle die Anpassung an die übertragungseinheit
17 und auch den getrennten Übertrager 41 einfach ist. Die Übertrager können beispielsweise
aus einer einfachen Schließfunktion zum schnellenNSchlieBen eines Kreises zwischen
dem zugehörigen Eingang und der Signalerde bestehen. Dies gilt'sowohl für die Druckknöpfe
19 -22 als auch für andere Arten von Übertragern, beispielsweise Saug-Blas-Signalübertrager.
Diese bestehen aus Mikroschaltern, die durch eine Membran betätigt werden. Durch
Anpassung der Elektronik für die Verstärkung und die Pegelmessung können andere
interessierende Arten von Übertragern verwendet werden, wie EMG (Elektromyographie)
- Elektroden, wodurch die Regelung des Rollstuhles durch willkürlich gesteuerte
Muskelspannung bewirkt werden kann. Mikrofone können auch als übertrager verwendet
werden. Sie machen eine Steuerung mit Hilfe von Befehlsworten oder einfacheren Tönen
möglich, beispielsweise durch Töne innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches.
Für solche übertrager sind jedoch verhältnismäßig komplizierte elektronische Schaltungen
erforderlich für die jedoch verschiedene Lösungen bekannt sind. Jedem der beiden
Aufwärts-/Abärtszähler 60, 61 ist ein Digitale Analog-Wandler 62, 63 nachgeschaltet,
welcher die digitalen Signale in analoge Signale umwandelt. Mit jedem der Digital-Analog-Wandler
62, 63 ist ein Analog-Filter 64, 65 verbunden. Diese Filter sind Tiefpassfilter,
welche plötzliche Änderungen im Ausgangssignal ausschalten. Die Ausgänge der Analog-Filter
64, 65 bilden die obenerwähnten Steuerausgänge-43, 44 von der Steuereinheit 36.
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Somit enthält die Steuereinheit 36 zwei Kanäle, von denen der erste
Kanal für die Geschwindigkeitsregelung und die
Umschaltung zwischen
Vorwärtsantrieb und Rückwärtsantrieb bestimmt ist, während der andere Kanal für
die Änderung des Kurses des Rollstuhles bestimmt ist, d.h. zur Richtungsänderung
rechts/links. Somit besteht der erste Kanal aus zwei der Eingänge 37, 38, dem einen
Aufwärts-Abwärts-Zähler 60, dem einen Digital-Analog-Wandler 62, dem einen Analog-Filter,
64und dem einen Steuerausgang 43. Der andere Kanal besteht aus den anderen beiden
Eingängen 39, 40, dem anderen Aufwärts-Abwärts-Zähler 61, dem anderen Digital-Analog-Wandler
63, dem anderen Analog-Filter 65 und dem anderen Steuerausgang 44.
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Die digitale Steuereinheit 36 enthält ferner zwei BCD-Dezimal -Dekodie'rer
66, 67 zur Steuerung der Anzeigeeinheit 18 in an sich bekannter Weise. Diese beiden
Dekodierer 66, 67 sind an die Ausgänge der Aufwärts-Abwärts-Zähler 60, 61 angeschaltet,
wie es schematisch in Fig. 4 gezeigt ist. Von die sen Ausgängen werden auch logische
Schaltungen 68 für die Adressierung, die Aktivierung und die Rückstellung der Zusatzeinheiten
58, 59 angetrieben, was mit Hilfe der beiden Ausgänge 69, 70 und einem Eingang 71
symbolisiert ist. Ein dritter Ausgang 76 von den logischen Schaltungen führt zu
den Null-Einstell-Eingängen 74, 75 der Aufwärts-Abwärts-Zähler 60, 61. Von jedem
der Eingänge 3 - 40 führt ein Ausgang 77 bis 80 von der Steuereinheit, zu jeder
der Zusatzeinheiten.
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Die digitale Steuereinheit 36 nach der Erfindung arbeitet in folgender
Weise. Die Übertragereinheit 17 ist so ausgebildet, daß sie bei Betätigung, beispielsweise
durch einmaliges oder mehrmaliges Niederdrücken der dargestellten Druckknöpfe 19
- 22 eine Anzahl von Impulsen beliebiger Dauer entsprechend der Anzahl an Betätigungen,
d.h. gewünscht ten Schritte liefert. In der übertragungseinheit 17 sind somit die
Übertrager in Paaren über Paare von Eingängen 37, 38 bzw. 39,'40 mit ihren eigenen
Aufwärts-Abwärts-Zählern 60, 61 verbunden. Die Übertrager sind so geschaltet, daß
die Übertrag er mit zueinander entgegengesetzten Instruktionen
jeweils
mit ihrem eigenen Eingang in jedem Paar-verbunden sind. So ist in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel der übertrager 19 mit dem Eingang 37 verbunden, der mit dem
Eingang es Aufwärts-Abwärts-Zählers für die Aufwärts zählung verbunden ist, während
der Übertrager 20 mit dem Eingang 38 verbunden ist, welcher zum Eingang des Zählers
für die Abwärtszählung führt. In entsprechender Weise ist der über trager 21 beispielsweise
nit dem Eingang 39 verbunden, der zum Eingang des anderen Aufwärts-Abwärts-Zählers
61 für die Aufwärtszählung führt, während der übertrager 22 mit dem Eingang 40 verbunden
ist, der zum Eingang des Zählers für die Abwärtszählung führt. über die Digital-Analog-Wandler
62, 63 und die Analog-Filter 64, 65 werden analoge Ausgangssignale -zu den beiden
Ausgängen 43, 44 der Steuereinheit 36 geliefert, und zwar mit einem Signalpegel,
der sich s'tufenweise in Abhängigkeit von der Zahl der än den Eingängen 37 bis 40
der Steuereinheit 4 erscheinenden Impulse. Abhängig davon, an welchen Eingang ein
Impuls gegeben wird, wird der PGegel eines der Ausgangssignale um einen vorbestimmten
Wert erhöht oder erniedrigt. Somit tritt eine stufenweise Änderung für jeden ankommenden
Impuls auf. Für jeden Impuis, der an dem einen Eingang 37 zu dem einen Zähler 60
erscheint, wird somit eine Erhöhung des Pegels an den zugehörigen Steuerausgang
43 erhalten, während für jeden Impuls, der an dem anderen Eingang 38 des gleichen
Zählers 60 erscheint, eine Pegelerniedrigung um einen Schritt an dem gleichen Steuerausgang
erhalten wird. In entsprechender Weise tritt eine Erhöhung des Pegels zum einen
Schritt am Steuerausgang 44 für jeden Impuls auf, der an dem einen Eingang 39 des
anderen Zählers 61 erscheint, während eine entsprechende Erniedrigung meinen Schritt
an diesem Ausgang für jeden Impuls erhalten wird, der an dem anderen Eingang 40
dieses anderen Zählers 61 erscheint. Wenn ein Impuls an dem fünften Eingang 42 für
einen Nothalt erscheint, wird eine Nullstellung beider Digital-Analog-Konverter
62, 63 über ihre Nullstellungs-Eingängc 72, 73 erhalten, was zu einer Pegeländerung
an beiden Ausgängen 43, 44 auf einen Null-Pegel führt, wodurch der Rollstuhl anhält.
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Wenn der Rollstuhl stillsteht und sich die Steuerung in einer neutralen
Position befindet, wird kein Impuls an irgendeinen der vier Eingänge 37 bis 40 geliefert,
so daß die Ausgangssignale an den beiden Ausgängen 43, 44 sich auf einen neutralen
Ausgangspegel, beispielsweise dem Null-Pegel, befinden.
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Gleichzeitig leuchtet das Anzeigeelement 23 für die Anzeige einer
neutralen Position auf. Wenn es erwünscht ist, daß der Rollstuhl sich vorwärts bewegt,
wird der Übertrager 19 in der übertragungseinheit 17 aktiviert, d.h. es wird in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Druckknopf beispielsweise einmal niedergedrückt,
wodurch ein Impuls am Eingang 37 erscheint. In diesem Falle wird der Zähler 60 um
einen Schritt aufwärtsgeschaltet, was zu einer Erhöhung des Pegels des Ausgangssignals
am Ausgang 43 um einen Schritt auf einen vorbestimmten Pegel führt. Dieses Ausgangssignal
wird der Antriebs- und Steuervorrichtung 13 des Rollstuhles zugeführt, und es werden
nach einer an sich bekannten Signalverarbeitung in der Regelvorrichtung 47 und den
beiden Impulsdauer-Moduliereinheiten 50 und 51 identische Antriebs spannungen an
die beiden Antriebsmotoren 52, 53 geliefert. Die Antriebsräder 8 werden somit veranlaßt,
sich mit gleicher Geschwindigkeit -zu drehen, so daß sich der Rollstuhl in gerader
Richtung nach vorwärts bewegt. Das einmalige oder zweimalige'Niederdrücken des gleichen
Übertragers 19 führt dazu, daß ein oder zwei weitere Impulse eingeführt werden,
und daß der Zähler um einen oder zwei Schritte aufwärts geschaltet wird und daß
das Ausgangssignal am Ausgang 43 sich weiter um einen oder zwei Schritte erhöht
auf einen höheren Pegel, was zu einer gleichgroßen Änderung der Antriebsspannungen
führt, die den beiden Antriebsmotoren 52, 53 zugeführt werden, wodurch die Antriebsräder
8 mit höherer jedoch gleicher Geschwindigkeit drehen.
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Wenn eine Verringerung der Geschwindigkeit oder ein Antrieb in rückwärtiger
Richtung gewünscht ist, wird der Übertrager 20 aktiviert, worauf eine Anzahl Impulse
entsprechend der Anzahl an Betätigungen am Eingang 38 erscheinen, was bedeutet,
daß der Zähler 60 nach abwärts geschaltet wird und daß eine Pegelerniedrigung des
Ausgangssignals am Ausgang
43 auftritt, was zu einer niedrigeren
Drehgeschwindigkeit der Antriebsräder 8,56 führt. Entsprechend der Zahl an Betätigungen
leuchten die Anzeigeelemente 25, 24 in dieser Ordnung auf, und wenn die Änderung
des Pegels am Ausgang 43 die neutrale Position erreicht hat, beispielsweise den
Null-Pegel, wird der Rollstuhl angehalten, und es leuchtet das Anzeigeelement 23
auf. Wenn der Druckknopf 20 weiterhin mehrmals niedergedrückt wird, zählt der Aufwärts-Abwärts-Zähler
60 weiter nach abwärts, was dazu führt, daß das Ausgangssignal 43 um weitere S'chritte
erniedrigt wird, beispielsweise auf einen negativen Pegel . Dies bedeutet, daß die
Antriebsmotoren 52, 53,die beispielsweise Gleichstrommotoren sind, eine solche Antriebsspannung
erhalten, beispielsweise von entgegengesetzter Polarität, daß sie sich in die entgegengesetzte
Richtung drehen, was dazu führt, daß sich der Rollstuhl nach rückwärts bewegt, und
zwar mit einer Geschwindigkeit, die bestimmt ist durch die Anzahl der Betätigungen
des Druckknopfes 20. Eine folgende Niederdrückung des Druckknopf es 19 führt zu
einer Verringerung der Geschwindigkeit- in Rückwärtsrichtung und nach einem Stillstand
und einem weiteren Niederdrücken wieder zu einer Bewegung in- Vorwärtsrichtung.
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Wenn eine Kursänderung nach rechts oder links gewünscht wird, wird
einer der beiden Ubertrager 21, 22 verwendet. Für eine Ktrsänderung nach rechts
wird der Ubertrager 22 niedergedrückt, worauf die Anzeigeelemente 33, 34 und 35
nacheinander be jedem Niederdrücken aufleuchten. In diesem Falle erscheinen am Eingang
39 zum zweiten Aufwärts-Abwärts-Zähler 61 eine Anzahl Impulse entsprechend der Anzahl
der Druckknopfbetätigungen, was zu einer Erhöhung des Pegels des Ausgangssignals
am entsprechenden Ausgang 44 führt, und zwar mit einem Schritt entsprechend der
Impulszahl. Nach einer Signalverarbeitung in der Regelvorrichtung 47 und den Einheiten
50, 51 bewirkt dieses Ausgangssignal 44 die Lieferung verschiedener Antriebs spannungen
an die elektrischen Motoren 52, 53, so daß sie sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten
drehen. Während der Drehung mit gleichzeitiger Vorwärtsbewegung drehen sich beide
Räder, wobei das linke Rad
sich mit höherer Geschwindigkeit als
das rechte Rad dreht.
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Die Differenz der Drehgeschwindigkeit hängt von dem Pegel des Ausgangssignals
am Ausgang 44 und damit von der Zahl der Niederdrückungen des übertragers 22 ab.
Wenn die Kursänderung nach rechts verringert werden soll und möglicherweise auf
eine Kursänderung nach links umgeschaltet werden soll, wird der Übertrager 21 mehrmals
niedergedrückt, was dazu führt, daß die Anzeigeelemente 34, 33, 23, 30, 31, 33 nacheinander
aufcla leuchten, und zwar in Abhängigkeit7von, wie oft der übertrager eingedrückt
worden ist. Das Niederdrücken führt dazu, daß eine entsprechende Anzahl von Impulsen
am zweiten Eingang 40 des zweiten Aufwärts-Abwärts-Zählers erscheint, der daraufhin
eine entsprechende Anzahl von Schritten nach abwärts zählt, was zu einer Erniedrigung
des Pegels am Ausgang 44 um die gleiche Schrittzahl führt. Dies führt zu einer Verringerung
in der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Antriebsrädern 8. Wenn die Anzeigelampe
23 aufleuchtet und damit für die Steuerung eine neutrale Position anzeigt, hat das
Ausgangssignal am Ausgang 44 einen neutralen Pegel, beispielsweise den Pegel Null,
erreicht, worauf sich die Antriebsräder 8, 56 mit gleicher Geschwindigkeit drehen
oder, wenn sich das Ausgangssignal 43 auch auf dem neutralen Pegel befindet, stillstehen.
Bei wiederholtem Niederdrücken des Übertragers 21, mit der Folge, daß ein oder mehrere
weitere Impulse am Eingang 40 erscheinen und ein weiteres Abwärtszahlen des Zählers
61 auftritt, sinkt~das Ausgangssignal am Ausgang 44 unter den neutralen Pegel, also
beispielsweise auf einen negativen Wert. In diesem Falle werden die Anspannungen
an die Antriebsmotoren 52, 53 so geändert, daß statt dessen dab rechte Rad veranlaßt
wird,'sich mit einer höheren Geschwindigkeit als das linke Rad zu drehen, was zu
einer Kursängleryng nach links führt. In gleicher Weise wird bei einer Kujrsänderung
nach rechts die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Rädern und damit der
Kursänderungsgrad dadurch bestimmt, wie oft der Übertrager 21 niedergedrückt worden
ist. Während der ganzen Zeit kann die in dem Rollstuhl sitzende Person eine Information
über
die gewählte Änderung des Kurses von der Anzeigeeinheit t8
ablesen, und zwar gleichzeitig mit der Information über die gewählte Geschwindigkeit
in Vorwärts richtung oder Rückwärtsrichtung.
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Aufgrund der Erfindung kann der ganze Eingangssignalbereich für die
Antriebs- und Steuervorrichtung 13 des Rollstuhles mit sehr einfacher Handhabung
bewirkt werden. Mit sieben Pegeln an den entsprechenden Ausgängen 43, 44, 49 werden,
wie oben erwähnt, verschiedene Antriebskombinationen bewirkt, wobei höchstens sechs
Impulse mit einem Stillstand als Ausgangsposition verwendet werden. Mit der Mehrheit
verschiedener vorkommender übertragerarten und mit einem gewissen Training können
diese Kombinationen so schnell bewirkt werden, daß die Beschleunigungskapazität
des Rollstuhles der begrenzende Faktor ist. Aufgrund der Betätigung auf digitale
Art wird für die. Steuerung eine sehr kleine Koordinationskapazität erforderlich,
und zwar mit Rücksicht darauf, daß jede Betätigung normalerweise ein genau vorbestimmtes
Ergebnis hervorruft.
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Wie oben erwähnt, wird jede Zusatzeinheit dadurch adressiert und aktiviert,
daß auf einen der Eingänge so viele Impulse gegeben werden, daß der höchste oder
niedrigste Wert für den infrage stehenden Ausgang 43, 44 überschritten wird. Somit
kann die Übertragungseinheit 41 auch dazu verwendet werden, die Zusatzeinheiten
58, 59 zu steuern, von denen jede durch ihre eigenen übertrager 19 - 22 gesteuert
werden. Die Auswahl der Zusatzeinheit wird dadurch bewirkt, daß die Adresse der
Zusatzeinheit dem Ausgang 69 zugeführt wird. Die gewählte Einheit wird dann durch
den Ausgang 70 aktiviert , während gleichzeitig die Zähler 60 und 61 mit Hilfe des
Ausganges 76 auf Null gestellt werden. Die Eingangssignale an den Eingängen 37 bis
40 wirken darauf auf die adressierte Zusatzeinheit. Die Zähler 60 und 61 andererseits
werden nicht betätigt. Mit einer gewissen Kombination und/oder Folge der Eingangssignale
liefert die adressierte Zusatzeinheit ein
Signal an den Eingang
71. Das Ergebnis davon ist, daß bei Aktivierung der Zusatzeinheit1 des Ausganges
70 und der Nullstellung der Zähler,cder Ausgang 76 unterbrochen wird.
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Somit sind die Zähler bereit, für die Steuerung neue Eingangssignale
zu empfangen. Die Aktivierung der Übertrager für die Steuerung der Zusatzeinheiten
kann normalerweise so schnell erfolgen, daß das Impulsintervall für die Bewegung
des Rollstuhles und für dessen Kurs ohne große Bewegung des Rollstuhles erfolgt.
Trotzdem kann die Gefahr einer Störung dadurch ausgeschaltet werden, daß der Übertrager
41 für einen Nothalt ausgelöst wird, so daß keine Ausgangssignale während der Betätigungszeit
an die Ausgänge 43, 44 geliefert werden.
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Die digitale Steuereinheit 36 und damit auch die ganze Betätigungsvorrichtung
14 kann eine gewissen Standardkonstruktion erhalten und kann damit leicht an verschiedene
Übertrager angepaßt werden. Ein und dasselbe Modell kann möglicherweise mit mehreren
verschiedenen Flanschen über verschiedene Übertrager versehen werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und in der Zeichnung
dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Bereiches
der Patentansprüche abgewandelt werden. Beispielsweise können, wie oben erwähnt,
verschYedene Arten von übertragern verwendet werden und z.B.
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mit dem gezeigten Satz Druckknöpfen parallelgeschaltet werden oder
diese ersetzen. Mit Hilfe zweier paralleler Über- -tragersätze kann beispielsweise
ein zweiter Satz Druckknöpfe hinter dem Rollstul angeordnet werden,'der leicht von
einer Begleitperson bedient werden kann. Es ist denkbar, daß die Anzeigeeinheit
18-als getrennte, lösbare Einheit ausgebildet ist, die nur für Trainingszwecke verwendet
wird. Die Anzeige-' einheit 18 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden.
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Beispielsweise können die Anzeigeelemente derart aufleuchten, daß
mehr als zwei Anzeigeelemente gleichzeitig leuchten. In diesem Falle kann bei einer
Erhöhung der Werte das innerhalb
des letzten leuchtenden Anzeigeelements
liegende Anzeigeelement auch weiterhin leuchten, so daß beispielsweise dann, wenn
bei einer Fahrt nach vorwärts mit zwei Betätigungen aus dem Stillstand die Anzeigeelemente
23, 24 und 25 leuchten.
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Wahlweise können die individuellen Anzeigeelemente ersetzt werden
durch eine Anzeigeeinheit in Form eines Thermometers, d.h. mit Säulen, die sich
linear in die entsprechende pichtung vergrößern, was beispielsweise mit Hilfe von
Flüssigkristall-Elementen erfolgen kann. Die Antriebs- und Steuervorrichtung des
Rollstuhles kann von einer anderen Art sein, als sie in der Zeichnung dargestellt
ist. Beispielsweise können der Antrieb und die Kursänderung aus getrennten Systemen
bestehen, d.h. daß die Kursänderung durch eine Winkeleinstellung schwenkbarer Steuerräder
erfolgt, und zwar mit Hilfe eines Steuermechanismus, der von einem getrennten Elektromotor
angetrieben wird, während der Vorwärtsantrieb von einem oder mehreren Antriebsrädern
durch einen oder mehrere getrennte Antriebsmotoren erfolgt, wodurch aber das Prinzip
der Steuerung des Rollstuhles durch die obenbeschriebene Steuereinheit nicht geändert
wird. Für gewisse Fahrzeugarten können die getrennten Analog-Filter weggelassen
werden, weil die erforderliche Filterung in den vorhandenen elektronischen Schaltungen
nach den Ausgängen der Steuereinheit erhalten wird.