EP3740413A1 - Transportvorrichtung, insbesondere kinderwagen, mit einer elektrischen antriebseinheit - Google Patents

Transportvorrichtung, insbesondere kinderwagen, mit einer elektrischen antriebseinheit

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Publication number
EP3740413A1
EP3740413A1 EP18811162.9A EP18811162A EP3740413A1 EP 3740413 A1 EP3740413 A1 EP 3740413A1 EP 18811162 A EP18811162 A EP 18811162A EP 3740413 A1 EP3740413 A1 EP 3740413A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transport device
drive unit
electric drive
control device
acceleration sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18811162.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joerg Baur
Norbert Martin
Jochen Pfister
Bertram SCHILLINGER
Stefan Groh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3740413A1 publication Critical patent/EP3740413A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B9/00—Accessories or details specially adapted for children's carriages or perambulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00—Accessories or details specially adapted for hand carts
    • B62B5/0026—Propulsion aids
    • B62B5/0069—Control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/12—Friction
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
    • B62B5/00—Accessories or details specially adapted for hand carts
    • B62B5/0026—Propulsion aids
    • B62B5/0033—Electric motors
    • B62B5/0036—Arrangements of motors
    • B62B5/004—Arrangements of motors in wheels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • Transport device in particular stroller, with an electric drive unit
  • the present invention relates to a transport device, in particular a stroller, with a chassis and with a handle for a user, wherein on the chassis at least one drivable by means of an electric drive unit driving wheel for at least partially support a manual sliding or pulling operation of the transport device is arranged by the user and the electric drive unit can be controlled by means of a control device associated with the transport device. Furthermore, the invention relates to a method for determining a respective condition of a substrate on which a transport device is moved.
  • transport devices designed as prams are known from the prior art, which have electrical drives for the active sliding support of a user.
  • electrical drives for the active sliding support of a user.
  • Optical camera systems are often used for this purpose, the images of which are preferably evaluated in real time with the aid of image evaluation algorithms for detecting various substrates.
  • the present invention provides a transport device, in particular a stroller, with a chassis and with a handle for a user wherein at least one drive wheel drivable by means of an electric drive unit is arranged on the chassis for at least partially assisting a manual shift or pull operation of the transport device by the user and the electric drive unit can be actuated by means of a control device assigned to the transport device.
  • the control device By evaluating sensor signals which are detected by at least one acceleration sensor associated with the transport device, the control device is configured to detect a condition of a respective background on which the transport device is moved in order to improve one allow appropriate electronic control of the electric drive unit by means of the control device.
  • the control of the electric drive unit can be improved or optimized, where out a high ease of use for the user results.
  • the electric drive unit is integrated in the at least one drivable drive wheel.
  • the electric drive unit is integrated in the at least one drivable drive wheel.
  • At least two drive wheels each associated with a front axle and / or a rear axle of the chassis, can each be driven independently of one another by means of an associated electric drive unit.
  • the electric drive acts symmetrically or on both sides on the transport device.
  • the transport device can be used on practically all occurring substrates without loss of comfort.
  • the sensor signals detected by the at least one acceleration sensor enable at least substantially a determination of acceleration values perpendicular to the ground over time (t). As a result, a sufficient reliability of the determination of the condition of the ground is possible.
  • the at least one acceleration sensor is a 3D acceleration sensor for detecting acceleration values in three directions of the space.
  • the invention relates to a method for determining a respective condition of a substrate on which a transport device, in particular a stroller, in particular a transport device as described above, is moved.
  • a transport device in particular a stroller, in particular a transport device as described above, is moved.
  • step d) assigning the amplitude sum calculated in step c) to a preferably empirically ascertained reference amplitude sum of different frictional forces of different substrates for determining a background on which the child car is currently being moved.
  • the decomposition of the acceleration values into discrete individual frequencies takes place by means of a Fourier transformation.
  • a calculation model that is comparatively quickly numerically evaluable today is available.
  • the one amplitude sum of the acceleration values is calculated by summing n squares of n individual amplitudes of the individual frequencies and then dividing them by the number n. This results in a characteristic value of an amplitude sum for each background.
  • At least the empirically determined reference sum amplitudes of different frictional forces of different backgrounds are stored in a look-up table. This makes it possible to record the nature of a substrate very quickly and precisely.
  • the look-up table stored in the control device is preferably a value table that is well known from information technology.
  • At least acceleration values are recorded in three spatial directions.
  • 1 shows a side view of a transport device designed as a stroller with a recognition of the nature of a substrate on which the transport device is moved
  • 2 shows a greatly simplified block diagram of the sequence of the method according to the invention for determining the condition of a substrate on which a transport device is moved.
  • the stroller 100 preferably comprises e.g. scissor-type collapsible chassis 102, on which illustratively a recliner or seat pan 104 is arranged.
  • a handle 110 is generally arranged, preferably as a height-adjustable, U-shaped bracket or as a handle bar for a push or pull operation of the stroller 100 in the direction of a double arrow 112 on a substrate 1 14 by a in the Drawings not shown user is formed.
  • a pulling operation of the pushchair 100 is exemplified by a dashed section of the double arrow 112, while a corresponding pushing operation of the pushchair 100 is indicated by a portion of the double arrow 1 12 shown by a solid line.
  • the stroller 100 preferably has at least three wheels 120, 122, 124, 126.
  • two wheels on a rear axle 130 and a wheel on a front axle 128 are arranged, however, two wheels on the front axle 128 and a wheel on the rear axle 130 may be arranged.
  • Four wheels 120, 122, 124, 126 are provided here on the chassis 102 by way of example only, with the wheels 120, 124, which are only visible here and located further forward relative to the plane of the drawing, each having the two wheels 122, 126 lying further behind in relation to the plane of the drawing cover.
  • the wheels 120, 122 are preferably on both sides of the front axle 128 and the wheels 124, 126 are fastened to the rear axle 130 of the chassis 102 of the baby carriage 100.
  • At least one wheel is preferably designed as a drive wheel 132, 134.
  • the at least one drive wheel 132, 134 may be driven by an electric motor by means of at least one electric drive unit 140, 142.
  • the at least one drive wheel 132, 134 may be attached to the front axle 128 and / or the rear axle 130. orders be.
  • At least two wheels are preferably designed as drive wheels 132, 134.
  • the two wheels 124, 126 assigned to the rear axle 130 are preferably designed in each case as drive wheels 132, 134, which preferably serve to at least partially support the manual pushing or pulling operation of the pushchair 100 by the user.
  • the drive wheels 132, 134 are each preferably driven independently of one another directly or indirectly via an unillustrated transmission by means of an electric drive unit 140, 142 and can be precisely controlled by means of a control device 200 or control device arranged by way of example in the region of the rear axle 130.
  • the frictional force FR counteracting the direction of movement of the baby carriage 100 when a user force Fu is applied to the bracket 10 is, as indicated by the solid double arrow 1 12, equal to the product from the Ge in the case of the horizontally extending base 1 14 - weight force F g or in this constellation equal normal force F N and the friction coefficient m of the substrate 114.
  • the tire is bung force to a considerable extent by the means of the control device 200 and the at least one acceleration sensor 150 to be determined loading Creativity of Underground 1 14.
  • the measuring signals also to the control device 200 ggfls. for further evaluation and for consideration in the detection of the condition of the substrate 1 14 can be transmitted.
  • the stroller 100 preferably has at least one acceleration sensor 150, which is formed at least for detecting acceleration values a z along the z-axis of the coordinate system 199.
  • the acceleration sensor 150 can be realized with a 3D acceleration sensor which records a detection of acceleration values a x , a y , a z along the x-axis, the y-axis and the z-axis of the coordinate system 199, respectively and, if appropriate, additionally the measurement of rotational accelerations about the x-axis, y-axis, z-axis of the coordinate system 199 so that a complete detection of the movement of the baby carriage 100 in space during the electromagnetically assisted sliding movement. and drawing operation becomes possible.
  • Electrical measurement signals 152 of the at least one acceleration sensor 150 are fed to the control device 200 for further evaluation within the framework of the determination of the condition of the substrate 11. Notwithstanding the positioning of the acceleration sensor 150 in the region of the one drive wheel 132 of the rear axle 130, which is only shown here by way of example, it can also be arranged on the chassis 102, the lying or sitting trough 104 or at any other location on the baby carriage 100.
  • the substrate 1 14 on which the stroller 100 moves it may be, for example, asphalt, gravel, pavement of any design, screed, a green area, arable land, sand, watts, ice and / or snow.
  • the substrate 114 may also have any desired surface topography, that is, e.g. plan, wavy, partially inclined, bumpy or rippled.
  • All of these different properties of the substrate 114 can be reliably and independently of external influences, such as the weather and the user, solely by the evaluation of the process supplied by the at least one acceleration sensor 150 measurement signals in the form of at least determined acceleration values az along the z-axis of the coordinate system 199 by the control device 200.
  • the electric drive units 140, 142 in the electrically assisted pushing and pulling operation of the baby carriage 100 can be controlled or regulated in dependence on the respective current condition of the substrate 114 in such a way that the best possible driving experience or a maximum possible driving experience is achieved Ease of use for a child accommodated in the stroller 100 and the user adjusts.
  • the transport device 100 may also be designed in the manner of any other transport device having a background determination according to the invention, e.g. like a wheelbarrow, a sack truck, a garbage bin.
  • a measuring curve 170 shows the course of the vertical acceleration a z of the baby carriage along the z-axis of the coordinate system determined according to a first method step a), preferably by means of the acceleration sensor (cf., Fig. 1, reference numeral 150) (cf. 1, reference numerals 100, 199) over time t.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the numerically calculated amplitude sum As is assigned a nearest reference amplitude ARI ,..., 4 .
  • the reference amplitudes ARI ,..., 4 of the substrates are determined empirically in a suitable manner by extensive experiments and are preferably in a value table 180 or a "look-up table" within the control device 200 together with likewise determined metrologically and the reference amplitudes ARI ,..., 4 line-by-line associated frictional forces
  • the look-up table 180 includes the mass mw of the baby carriage, which is generally constant and relates to the empty stroller.
  • the exemplary only four AR with respective assigned friction forces FRI ,..., 4 can be empirically determined, for example, by extensive driving tests with the child car on surfaces with different properties.
  • the value FRI stands, for example, for gravel, while FR 2 stands for asphalt or tar, for example, the value F R3 applies to a paved subsoil, while the value FR 4 stands for a substantially smooth, in particular screed-like subsoil , Accordingly, all other textures occurring in practice are handled by a wide variety of substrates.

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Abstract

Bei einer Transportvorrichtung (100), insbesondere einem Kinderwagen, mit einem Fahrgestell (102) und mit einem Handgriff (110) für einen Benutzer, wobei an dem Fahrgestell (102) mindestens ein mittels einer elektrischen Antriebseinheit (140,142) antreibbares Antriebsrad (132,134) zur zumindest teilweisen Unterstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung (100) durch den Benutzer angeordnet ist und die elektrische Antriebseinheit (140,142) mittels einer der Transportvorrichtung (100) zugeordneten Steuervorrichtung (200) ansteuerbar ist, ist die Steuervorrichtung (200) dazu ausgebildet, durch ein Auswerten von Sensorsignalen (152), die von mindestens einem der Transportvorrichtung (100) zugeordneten Beschleunigungssensor (150) erfasst werden, eine Erkennung einer Beschaffenheit eines jeweiligen Untergrunds (114), auf dem die Transportvorrichtung (100) bewegt wird, zur Verbesserung einer entsprechenden elektronischen Regelung der elektrischen Antriebseinheit (140,142) mittels der Steuervorrichtung (200) zu ermöglichen.

Description

Beschreibung
Titel
Transportvorrichtunq, insbesondere Kinderwagen, mit einer elektrischen An- triebseinheit
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung, insbesondere einen Kinderwagen, mit einem Fahrgestell und mit einem Handgriff für einen Benutzer, wobei an dem Fahrgestell mindestens ein mittels einer elektrischen Antriebsein- heit antreibbares Antriebsrad zur zumindest teilweisen Unterstützung eines ma- nuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer angeordnet ist und die elektrische Antriebseinheit mittels einer der Transportvor- richtung zugeordneten Steuervorrichtung ansteuerbar ist. Ferner betrifft die Er- findung ein Verfahren zur Ermittlung einer jeweiligen Beschaffenheit eines Unter- grunds, auf dem eine Transportvorrichtung bewegt wird.
Aus dem Stand der Technik sind unter anderem als Kinderwagen ausgebildete Transportvorrichtungen bekannt, die elektrische Antriebe zur aktiven Schiebeun- terstützung eines Benutzers aufweisen. Zur Optimierung einer entsprechenden elektronischen Regelung des elektrischen Antriebs derartiger Kinderwagen ist es wünschenswert, eine Beschaffenheit eines Untergrunds, auf dem sich der Kin- derwagen jeweils bewegt, möglichst genau zu detektieren. Zu diesem Zweck kommen vielfach optische Kamerasysteme zum Einsatz, deren Bilder mit Hilfe von Bildauswertealgorithmen zur Erkennung verschiedener Untergründe bevor- zugt in Echtzeit ausgewertet werden.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Transportvorrichtung, insbesondere einen Kinderwagen, mit einem Fahrgestell und mit einem Handgriff für einen Benutzer bereit, wobei an dem Fahrgestell mindestens ein mittels einer elektrischen An- triebseinheit antreibbares Antriebsrad zur zumindest teilweisen Unterstützung ei- nes manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvorrichtung durch den Benutzer angeordnet ist und die elektrische Antriebseinheit mittels einer der Transportvorrichtung zugeordneten Steuervorrichtung ansteuerbar ist. Die Steu- ervorrichtung ist dazu ausgebildet, durch ein Auswerten von Sensorsignalen, die von mindestens einem der Transportvorrichtung zugeordneten Beschleunigungs- sensor erfasst werden, eine Erkennung einer Beschaffenheit eines jeweiligen Un- tergrunds, auf dem d die Transportvorrichtung bewegt wird, zur Verbesserung ei- ner entsprechenden elektronischen Regelung der elektrischen Antriebseinheit mittels der Steuervorrichtung zu ermöglichen.
Aufgrund der robusten Erfassung der Beschaffenheit des Untergrunds kann die Regelung der elektrischen Antriebseinheit verbessert bzw. optimiert werden, wo raus ein hoher Bedienungskomfort für den Benutzer resultiert.
Bevorzugt ist die elektrische Antriebseinheit in das mindestens eine antreibbare Antriebsrad integriert. Infolgedessen ist ein besonders kompakter Aufbau der An- triebseinheit bei einer gleichzeitigen Verringerung der erforderlichen mechani- schen Komponenten möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind mindestens zwei jeweils einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse des Fahrgestells zugeordnete Antriebs- räder jeweils mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit unabhängig voneinander antreibbar. Hierdurch wirkt der elektrische Antrieb symmetrisch bzw. beidseitig auf der Transportvorrichtung.
Bevorzugt sind durch eine numerische Auswertung der von dem mindestens ei- nen Beschleunigungssensor erfassten Sensorsignale mit Hilfe der Steuervorrich- tung zumindest Untergründe voneinander unterscheidbar, deren Beschaffenheit zumindest ähnlich zur Beschaffenheit von Asphalt, Schotter, Pflaster, Estrich, Grünfläche, Sand, Eis und/oder Schnee ist. Hierdurch ist die Transportvorrich- tung auf praktisch sämtlichen vorkommenden Untergründen ohne Komforteinbu- ßen einsetzbar. Bei einer weiteren Ausbildung ermöglichen die von dem mindestens einen Be- schleunigungssensor erfassten Sensorsignale zumindest im Wesentlichen eine Bestimmung von Beschleunigungswerten senkrecht zu dem Untergrund über die Zeit (t). Infolgedessen ist eine hinreichende Zuverlässigkeit der Ermittlung der Beschaffenheit des Untergrunds möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der mindestens eine Beschleunigungs- sensor ein 3D-Beschleunigungssensor zur Erfassung von Beschleunigungswer- ten in drei Richtungen des Raumes. Hierdurch können mittels des mindestens einen Beschleunigungssensors neben den Linearbeschleunigungen des Kinder- wagens entlang der x-, y- und der z-Achse auch die Drehbeschleunigungen des Kinderwagens um die x-, y- und die z-Achse ermittelt werden.
Darüber hinaus hat die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung einer jeweiligen Beschaffenheit eines Untergrunds, auf dem eine Transportvorrichtung, insbeson- dere ein Kinderwagen, insbesondere eine wie oben beschriebene Transportvor- richtung, bewegt wird, zum Gegenstand. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die folgenden Schritte vorgesehen:
a) Erfassen von Beschleunigungswerten, zumindest im Wesentlichen senk- recht zum Untergrund, mittels mindestens eines der Transportvorrichtung zugeordneten Beschleunigungssensors,
b) Zerlegen der Beschleunigungswerte in diskrete Einzelfrequenzen, c) Berechnen einer Amplitudensumme aus mindestens n Einzelfrequenzen, und
d) Zuordnen der im Schritt c) berechneten Amplitudensumme zu einer wer- temäßig möglichst naheliegenden, vorab empirisch ermittelten Refe- renzamplitudensumme verschiedener Reibungskräfte von unterschiedli- chen Untergründen zur Ermittlung eines Untergrunds, auf dem der Kin- derwagen aktuell bewegt wird.
Infolgedessen ist eine einfache und schnelle Zuordnung der rechnerisch ermittel- ten Amplitudensummen zu den vorab durch praktische Versuchsreihen ermittel- ten Reibungskräften der Transportvorrichtung auf verschiedenen Untergründen mittels einer in der Steuervorrichtung hinterlegten und aus der Informationstech- nik bekannten, so genannten "Look-Up"-Tabelle möglich. Diese Tabelle enthält ferner eine in der Regel konstante Masse m der Transportvorrichtung ohne eines zu transportierenden Gegenstands, beispielsweise ohne Kind, gegebenenfalls in Abhängigkeit von einem Neigungswinkel a des Untergrunds in Bezug zur Waa- gerechten gemäß der Beziehung Fg=FN=m*g für a = 0° oder FN=m*g*cos (a) für 0° < a < 90°.
Gemäß einer technisch vorteilhaften Weiterbildung erfolgt das Zerlegen der Be- schleunigungswerte in diskrete Einzelfrequenzen durch eine Fouriertransformati- on. Hierdurch steht ein heutzutage vergleichsweise schnell numerisch auswert- bares Berechnungsmodell zur Verfügung.
Bei einer weiteren Ausgestaltung wird die eine Amplitudensumme der Beschleu- nigungswerte durch das Summieren von n Quadraten von n Einzelamplituden der Einzelfrequenzen und anschließendes Teilen durch die Anzahl n berechnet. Hierdurch ergibt sich für jeden Untergrund ein charakteristischer Wert einer Amplitudensumme.
Nach Maßgabe einer Weiterbildung des Verfahrens sind zumindest die empirisch ermittelten Referenzsummenamplituden verschiedener Reibungskräfte von un- terschiedlichen Untergründen in einer Look-Up-Tabelle hinterlegt. Hierdurch ist eine besonders schnelle und präzise Erfassung der Beschaffenheit eines Unter- grunds möglich. Bei der in der Steuervorrichtung hinterlegten Look-Up-Tabelle handelt es sich bevorzugt um eine aus der Informationstechnik hinlänglich be- kannte Wertetabelle.
Bei einer weiteren technisch vorteilhaften Ausgestaltung werden zumindest Be- schleunigungswerte in drei Raumrichtungen erfasst. Hierdurch ist eine praktisch vollständige Bewegungserfassung des Kinderwagens über die Zeit möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei- spielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer als Kinderwagen ausgebildeten Transportvor- richtung mit einer Erkennung der Beschaffenheit eines Untergrunds, auf dem die Transportvorrichtung bewegt wird, und Fig. 2 ein stark vereinfachtes Blockdiagramm des Ablaufs des erfindungsge- mäßen Verfahrens zur Ermittlung der Beschaffenheit eines Untergrunds, auf dem eine Transportvorrichtung bewegt wird.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt eine Transportvorrichtung 100, die illustrativ und beispielhaft als Kin- derwagen 100 ausgebildet ist und nachfolgend als„Kinderwagen 100“ bezeich- net wird. Der Kinderwagen 100 weist bevorzugt ein z.B. scherenartig zusammen- klappbares Fahrgestell 102 auf, auf dem illustrativ eine Liege- oder Sitzwanne 104 angeordnet ist. An dem Fahrgestell 102 ist im Allgemeinen ein Handgriff 110 angeordnet, der vorzugsweise als ein höhenverstellbarer, U-förmiger Bügel bzw. als eine Griffstange für einen Schiebe- oder Ziehbetrieb des Kinderwagens 100 in Richtung eines Doppelpfeils 112 auf einem Untergrund 1 14 durch einen in den Zeichnungen nicht dargestellten Benutzer ausgebildet ist. Ein Ziehbetrieb des Kinderwagens 100 ist beispielhaft durch einen gestrichelten Abschnitt des Dop- pelpfeils 112 gekennzeichnet, während ein entsprechender Schiebebetrieb des Kinderwagens 100 mit einem mit einer durchgezogenen Linie dargestellten Ab- schnitt des Doppelpfeils 1 12 gekennzeichnet ist.
Bevorzugt weist der Kinderwagen 100 mindestens drei Räder 120, 122, 124, 126 auf. Vorzugsweise sind dabei zwei Räder an einer Hinterachse 130 und ein Rad an einer Vorderachse 128 angeordnet, jedoch können auch zwei Räder an der Vorderachse 128 und ein Rad an der Hinterachse 130 angeordnet sein. An dem Fahrgestell 102 sind hier lediglich exemplarisch vier Räder 120, 122, 124, 126 vorgesehen, wobei die hier lediglich sichtbaren und in Bezug zur Zeichenebene weiter vorne liegenden Räder 120, 124 die beiden in Relation zur Zeichenebene weiter hinten liegenden Räder 122, 126 jeweils verdecken. Die Räder 120, 122 sind vorzugsweise beidseits an der Vorderachse 128 und die Räder 124, 126 sind an der Hinterachse 130 des Fahrgestells 102 des Kinderwagens 100 befes- tigt. Von den mindestens drei Rädern 120, 122, 124, 126 ist bevorzugt mindes- tens ein Rad als Antriebsrad 132, 134 ausgebildet. Das zumindest eine Antriebs- rad 132,134 ist vorzugsweise mittels mindestens einer elektrischen Antriebsein- heit 140, 142 elektromotorisch antreibbar. Dabei kann das zumindest eine An- triebsrad 132,134 an der Vorderachse 128 und/oder der Hinterachse 130 ange- ordnet sein. Bevorzugt sind mindestens zwei Räder als Antriebsräder 132, 134 ausgebildet. Die beiden der Hinterachse 130 zugeordneten Räder 124, 126 sind bevorzugt jeweils als Antriebsräder 132, 134 ausgeführt, die bevorzugt zur zu- mindest teilweisen Unterstützung des manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs des Kinderwagens 100 durch den Benutzer dienen. Die Antriebräder 132, 134 sind jeweils bevorzugt unabhängig voneinander mittels einer elektrischen Antriebs- einheit 140, 142 direkt oder mittelbar über ein nicht dargestelltes Getriebe an- treibbar und mittels einer beispielhaft im Bereich der Hinterachse 130 angeordne- ten Steuervorrichtung 200 bzw. Regelvorrichtung präzise regelbar.
Abweichend von der hier lediglich exemplarisch gezeigten Ausführungsform ei- nes klassischen Kinderwagens 100 kann dieser auch als Sportkarre bzw. Buggy oder als Twin- bzw. Tandem-Kinderwagen oder als zweisitziger Buggy ausge- führt sein. Ein rechtwinkliges Koordinatensystem 199 mit einer x-Achse, y-Achse und einer z-Achse mit jeweils einer zugeordneten Beschleunigung ax, ay, az ver- anschaulicht die Lage aller Komponenten im Raum. Der leere, unbesetzte Kin- derwagen verfügt über eine konstante Masse m, woraus im Fall des horizontalen Untergrunds 114, wobei ein Neigungswinkel a des Untergrunds 1 14 im Wesentli- chen gleich 0° ist, eine maximal wirksame Gewichtskraft von Fg = m * g resultiert.
Die der beim Einwirken einer Benutzerkraft Fu auf den Bügel 1 10 sich einstellen- den Bewegungsrichtung des Kinderwagens 100 entgegenwirkende Reibungs- kraft FR ist - wie mit dem durchgezogenen Doppelpfeil 1 12 angedeutet - im Fall des horizontal verlaufenden Untergrunds 1 14 gleich dem Produkt aus der Ge- wichtskraft Fg bzw. der in dieser Konstellation gleich großen Normalkraft FN und dem Reibungskoeffizienten m des Untergrunds 114. Im Ergebnis ist die Rei- bungskraft zu einem erheblichen Teil von der mittels der Steuervorrichtung 200 und dem mindestens einen Beschleunigungssensor 150 zu ermittelnden Be- schaffenheit des Untergrunds 1 14 abhängig.
Ein Neigungswinkel a eines hier lediglich punktiert angedeuteten, geringfügig ge- neigten Untergrunds 114 beträgt hier etwa 7°. Die wirksame, in dieser Konstella- tion jedoch reduzierte Reibungskraft FR ist wiederum gleich dem Produkt aus dem Reibungskoeffizienten m des Untergrunds 114 und der Normalkraft FN, die aus der Gleichung FN = m * g * cos (a) folgt. Zur Ermittlung des Neigungswinkels a kann beispielsweise ein nicht dargestellter elektronischer Neigungssensor zum Einsatz kommen, dessen Messsignale gleichfalls an die Steuervorrichtung 200 ggfls. zur weiteren Auswertung sowie zur Berücksichtigung bei der Detektion der Beschaffenheit des Untergrunds 1 14 übermittelt werden können.
Der Kinderwagen 100 weist zur Detektion der Beschaffenheit des Untergrunds 1 14 bevorzugt mindestens einen Beschleunigungssensor 150 auf, der zumindest zur Erfassung von Beschleunigungswerten az entlang der z-Achse des Koordina- tensystems 199 ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Beschleunigungs- sensor 150 mit einem 3D-Beschleunigungssenor realisiert sein, der eine Erfas- sung von Beschleunigungswerten ax, ay, az jeweils entlang der x-Achse, der y- Achse sowie der z-Achse des Koordinatensystems 199 und gegebenenfalls zu- sätzlich auch die Messung von Drehbeschleunigungen um die x-Achse, y-Achse, z-Achse des Koordinatensystems 199 erlaubt, so dass eine vollständige Erfas- sung der Bewegung des Kinderwagens 100 im Raum während des elektromoto- risch unterstützten Schiebe- und Ziehbetriebs möglich wird.
Elektrische Messsignale 152 des mindestens einen Beschleunigungssensors 150 werden der Steuervorrichtung 200 zur weiteren Auswertung im Rahmen der Be- stimmung der Beschaffenheit des Untergrunds 1 14 zugeführt. Abweichend von der hier lediglich beispielhaft gezeigten Positionierung des Beschleunigungs- sensors 150 im Bereich des einen Antriebsrads 132 der Hinterachse 130 kann dieser auch an dem Fahrgestell 102, der Liege- oder Sitzwanne 104 oder an ei- ner anderen beliebigen Stelle des Kinderwagens 100 angeordnet sein.
Bei dem Untergrund 1 14 auf dem sich der Kinderwagen 100 bewegt, kann es sich beispielsweise um Asphalt, Schotter, Pflaster beliebiger Ausführung, Estrich, eine Grünfläche, eine Ackerfläche, Sand, Watt, Eis und/oder Schnee handeln.
Der Untergrund 114 kann zudem eine beliebige Oberflächentopographie aufwei- sen, das heißt z.B. plan, wellig, abschnittsweise geneigt, buckelig oder geriffelt sein.
All diese unterschiedlichen Beschaffenheiten des Untergrunds 114 lassen sich zuverlässig und unabhängig von äußeren Einflüssen, wie zum Beispiel der Witte- rung und dem Benutzer, allein durch die verfahrensgemäße Auswertung der von dem mindestens einen Beschleunigungssensor 150 gelieferten Messsignale in Form der zumindest ermittelten Beschleunigungswerte az entlang der z-Achse des Koordinatensystems 199 durch die Steuervorrichtung 200 bestimmen. Hier- durch können die elektrischen Antriebseinheiten 140, 142 im elektrisch unter- stützten Schiebe- und Ziehbetrieb des Kinderwagens 100 in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Beschaffenheit des Untergrunds 114 so angesteuert bzw. geregelt werden, dass sich ein bestmögliches Fahrerlebnis bzw. ein höchstmög- licher Bedienungskomfort für ein im Kinderwagen 100 aufgenommenes Kind und den Benutzer einstellt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgestaltung der Transportvorrichtung 100 als Kinderwagen, lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Ein- schränkung der Erfindung zu verstehen ist. So kann die Transportvorrichtung 100 auch nach Art einer beliebig anderen Transportvorrichtung ausgebildet sein, die eine erfindungsgemäße Untergrundermittlung aufweist, z.B. nach Art einer Schubkarre, einer Sackkarre, einer Mülltonne.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Ablaufs des erfindungsgemä- ßen Verfahrens zur Ermittlung der Beschaffenheit eines Untergrunds, auf dem eine Transportvorrichtung, insbesondere ein Kinderwagen, bewegt wird. Eine Messkurve 170 zeigt den nach Maßgabe eines ersten Verfahrensschritts a) be- vorzugt mittels des Beschleunigungssensors (vgl. Fig. 1 , Bezugsziffer 150) ermit- telten Verlauf der vertikalen Beschleunigung az des Kinderwagens entlang der z- Achse des Koordinatensystems (vgl. Fig. 1 ; Bezugsziffern 100, 199) über die Zeit t. In einem zweiten Verfahrensschritt b) wird der zeitliche Verlauf des Beschleu- nigungswertes az in Form der Messkurve 170 bevorzugt mittels einer schnellen Fouriertransformation 172 (s.g. "Fast Fourier Transformation" = "FFT") in eine Anzahl von n diskreten harmonischen Einzelfrequenzen aki ,...,n über die Zeit t zer- legt, wobei hier lediglich beispielhaft n=5 gewählt ist. Die additive Überlagerung der Einzelfrequenzen AKI,...,5 ergibt wiederum die Messkurve Az.
Bevorzugt ist n > 2 und ein maximaler Wert von n ist lediglich durch die innerhalb der Steuervorrichtung des Kinderwagens zur Verfügung stehende Rechenleis- tung limitiert. Im Allgemeinen erhält man für Werte von n zwischen 5 und 100 be- reits hinreichend genaue Ergebnisse hinsichtlich der Beschaffenheit des Unter- grunds, auf dem der Kinderwagen bewegt wird. In einem dritten Verfahrensschritt c) erfolgt das Berechnen einer Amplituden- summe As aus den hier lediglich beispielhaft fünf im Wege der schnellen Fourier- transformation 172 aus den Beschleunigungswerten az der Messkurve 170 ermit- telten Einzelfrequenzen aki,...,5 gemäß der Summenformel ÄS ^ = ßj; mit der
Bezugsziffer 174. In einem letzten Verfahrensschritt d) wird der numerisch be- rechneten Amplitudensumme As eine nächstliegende Referenzamplitude ARI,...,4 zugeordnet. Die Referenzamplituden ARI,...,4 der Untergründe werden auf geeig- nete Art und Weise durch umfangreiche Versuche empirisch ermittelt und sind bevorzugt in einer Wertetabelle 180 bzw. einer "Look-Up-Tabelle" innerhalb der Steuervorrichtung 200 zusammen mit ebenfalls messtechnisch ermittelten und den Referenzamplituden ARI,...,4 zeilenweise zugeordneten Reibungskräften
FRI,...,4 hinterlegt. Ferner enthält die Wertetabelle 180 die Masse mw des Kinder- wagens, die im Allgemeinen konstant ist und sich auf den leeren Kinderwagen bezieht.
Die hier lediglich exemplarisch vier AR mit jeweils zugeordneten ermittelten Rei- bungskräften FRI,...,4 können z.B. durch umfangreiche Fahrversuche mit dem Kin- derwagen auf Untergründen mit unterschiedlichen Beschaffenheiten empirisch ermittelt werden. Der Wert FRI steht zum Beispiel für Schotter, während FR2 zum Beispiel für Asphalt bzw. Teer steht, der Wert FR3 gilt beispielsweise für einen gepflasterten Untergrund, während der Wert FR4 exemplarisch für einen im We- sentlichen glatten, insbesondere estrichartigen Untergrund steht. Entsprechend wird für alle weiteren in der Praxis auftretenden Beschaffenheiten von unter- schiedlichsten Untergründen verfahren.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt sich lediglich beispielhaft eine eindeutige maximale Übereinstimmung zwischen der numerisch mittels der ma- thematischen Beziehung 174 berechneten Amplitudensumme As und der empi- risch bestimmten Referenzamplitude AR2 aus der Tabelle 180, woraus mittels ei- nes geeigneten Programmalgorithmus innerhalb der Steuervorrichtung ableitbar ist, dass der Kinderwagen in diesem Fall auf einem Untergrund mit der Beschaf- fenheit von Asphalt bzw. Teer bewegt wird. Ist die Beschaffenheit des Unter- grunds auf dem der Kinderwagen im höchstens elektrisch unterstützten Schiebe- oder Ziehbetrieb bewegt wird eindeutig bestimmt, kann eine diesen Gegebenhei- ten angepasste, verbesserte und vorzugsweise optimale Ansteuerung bzw. Re- gelung der elektrischen Antriebseinheiten der Antriebsräder des Kinderwagens mittels der Steuervorrichtung erfolgen (vgl. Fig. 1 ; Bezugsziffern 100, 132, 134, 140, 142, 200), woraus ein optimaler Bedienungskomfort für ein im Kinderwagen befindliches Kind und den Benutzer resultiert. Die Berechnung der Amplitudensumme As und die Ermittlung des jeweils aktuel- len Untergrunds auf dem der Kinderwagen bewegt wird, erfolgt vorzugsweise in Echtzeit, sodass die Regelung der elektrischen Antriebseinheiten 140,142 mittels der Steuervorrichtung 200 auch auf sich zeitlich schnell ändernde Beschaffenhei- ten von Untergründen mit einer adäquaten Anpassung des durch die elektrischen Antriebseinheiten 140,142 vermittelten Fahrverhaltens des Kinderwagens reagie- ren kann.

Claims

Ansprüche
1. Transportvorrichtung (100), insbesondere Kinderwagen, mit einem Fahrge- stell (102) und mit einem Handgriff (1 10) für einen Benutzer, wobei an dem Fahrgestell (102) mindestens ein mittels einer elektrischen Antriebseinheit (140,142) antreibbares Antriebsrad (132,134) zur zumindest teilweisen Un- terstützung eines manuellen Schiebe- oder Ziehbetriebs der Transportvor- richtung (100) durch den Benutzer angeordnet ist und die elektrische An- triebseinheit (140,142) mittels einer der Transportvorrichtung (100) zugeord- neten Steuervorrichtung (200) ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (200) dazu ausgebildet ist, durch ein Auswerten von Sensorsignalen (152), die von mindestens einem der Transportvorrich- tung (100) zugeordneten Beschleunigungssensor (150) erfasst werden, eine Erkennung einer Beschaffenheit eines jeweiligen Untergrunds (1 14), auf dem die Transportvorrichtung (100) bewegt wird, zur Verbesserung einer entsprechenden elektronischen Regelung der elektrischen Antriebseinheit (140,142) mittels der Steuervorrichtung (200) zu ermöglichen.
2. Transportvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (140,142) in das mindestens eine antreibbare An- triebsrad (132,134) integriert ist.
3. Transportvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei jeweils einer Vorderachse (128) und/oder einer Hin- terachse (130) des Fahrgestells (102) zugeordnete Antriebsräder (132,134) jeweils mittels einer zugeordneten elektrischen Antriebseinheit (140,142) un- abhängig voneinander antreibbar sind.
4. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine numerische Auswertung der von dem min- destens einen Beschleunigungssensor (150) erfassten Sensorsignale (az) mit Hilfe der Steuervorrichtung (200) zumindest Untergründe (1 14) vonei- nander unterscheidbar sind, deren Beschaffenheit zumindest ähnlich zur Be- schaffenheit von Asphalt, Schotter, Pflaster, Estrich, Grünfläche, Sand, Eis und/oder Schnee ist.
5. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem mindestens einen Beschleunigungs- sensor (150) erfassten Sensorsignale (az) zumindest im Wesentlichen eine Bestimmung von Beschleunigungswerten (az) senkrecht zu dem Untergrund (1 14) über die Zeit (t) ermöglichen.
6. Transportvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Beschleunigungssensor (150) ein 3D-Beschleunigungssensor zur Erfassung von Beschleunigungswerten (ax, ay, az) in drei Richtungen des Raumes ist.
7. Verfahren zur Ermittlung einer jeweiligen Beschaffenheit eines Untergrunds (114), auf dem eine Transportvorrichtung (100), insbesondere ein Kinderwa- gen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bewegt wird, gekenn- zeichnet durch:
a) Erfassen von Beschleunigungswerten (az), zumindest im Wesentli- chen senkrecht zum Untergrund (1 14), mittels mindestens eines der Transportvorrichtung (100) zugeordneten Beschleunigungssensors (150),
b) Zerlegen der Beschleunigungswerte (az) in diskrete Einzelfrequenzen
(3k1 ,...n),
c) Berechnen einer Amplitudensumme (As) aus mindestens n Einzelfre- quenzen (aki ,...,n), und
d) Zuordnen der im Schritt c) berechneten Amplitudensumme (As) zu ei- ner wertemäßig möglichst naheliegenden, vorab empirisch ermittelten Referenzamplitudensumme (AR) verschiedener Reibungskräfte (FR) von unterschiedlichen Untergründen (1 14) zur Ermittlung eines Unter- grunds (1 14), auf dem die Transportvorrichtung (100) aktuell bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerlegen der Beschleunigungswerte (az) in diskrete Einzelfrequenzen (aki ,...n) durch eine Fouriertransformation (172) erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine
Amplitudensumme (As) der Beschleunigungswerte (az) durch das Summie- ren von n Quadraten von n Einzelamplituden (ak) der Einzelfrequenzen
(aki,...n) und anschließendes Teilen durch die Anzahl n berechnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die empirisch ermittelten Referenzsummenamplituden (AR) verschiedener Rei- bungskräfte (FR) von unterschiedlichen Untergründen (1 16) in einer Look-
Up-Tabelle (180) hinterlegt sind.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Beschleunigungswerte (ax, ay, az) in drei Raumrichtungen erfasst und ausgewertet werden.
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