ES2842373T3 - Conjunto de ruedas de vehículo - Google Patents

Abstract

Un conjunto (50) de ruedas para un vehículo, que comprende: una pluralidad de subconjuntos de ruedas, en donde cada subconjunto (51-n) de rueda comprende: sólo una única rueda (59); un medio respectivo para conectar el subconjunto de rueda al chasis (11); un módulo (57) de accionamiento rotatorio que tiene un eje de rotación; y un brazo (58) rotatorio; en donde el brazo rotatorio está dispuesto para extenderse radialmente desde el eje de rotación del módulo de accionamiento rotatorio para acoplar el módulo de accionamiento rotatorio a la rueda; en donde el módulo de accionamiento rotatorio se puede operar para accionar la rotación del brazo rotatorio alrededor del eje de rotación del módulo de accionamiento, de modo que se hace que la rueda rote completamente alrededor del eje de rotación en una operación de ascenso; el conjunto caracterizado por un módulo (52) de control que comprende medios para detectar terreno (60) escalonado, y en respuesta a la detección de terreno escalonado, el módulo de control está dispuesto para controlar los módulos de accionamiento rotatorio de la pluralidad de subconjuntos de rueda de manera que la rotación de la rueda respectiva alrededor del eje de rotación respectivo permite que un vehículo soportado por la pluralidad de subconjuntos de rueda viaje sobre el terreno escalonado.

Description

DESCRIPCIÓN

Conjunto de ruedas de vehículo

Campo técnico

La presente invención se refiere a un conjunto de ruedas para un vehículo, y en particular, pero no exclusivamente, a un conjunto de ruedas para permitir que un vehículo con ruedas atraviese un terreno escalonado, tal como una escalera.

Técnica anterior

Permitir que los vehículos se desplacen por terrenos difíciles de manera más eficaz es un tema que se ha investigado tanto para aplicaciones terrestres como para aplicaciones en el espacio. Muchas soluciones convencionales son complejas, grandes, pesadas, engorrosas y caras, y requieren una modificación sustancial del propio vehículo. Esto hace que las soluciones sean inaccesibles o imprácticas para muchos usuarios o aplicaciones.

Por ejemplo, muchos usuarios de sillas de ruedas se encuentran con frecuencia con pequeños obstáculos, como escalones o bordillos, y utilizarían convencionalmente un dispositivo dispuesto manualmente como una rampa para poder atravesar dichos obstáculos, aunque esto puede ser una solución inconveniente cuando esté restringida la movilidad del usuario de silla de ruedas. Un ejemplo de una solución más compleja para permitir que los usuarios de sillas de ruedas atraviesen tales obstáculos sin tal intervención manual es la Topchair-S desarrollada por Topchair, una silla de ruedas que puede superar tramos de escaleras. El sistema es grande y pesado y no se puede instalar en una silla de ruedas existente, por lo que es un diseño destinado a reemplazar la silla de ruedas de un usuario. El sistema utiliza un bastidor basado en paletas análogo a los utilizados en vehículos militares o de construcción para superar los bordes de los escalones. Dado que el diseño reemplaza una silla de ruedas convencional y está optimizado para ascender tramos de escaleras, su diseño no está optimizado para viajar en terrenos lisos y, por lo tanto, puede no ser deseable para el uso diario general.

Otro ejemplo de un diseño de silla de ruedas conocido es la silla de ruedas iBOT diseñada por DEKA. Al igual que con la Topchair-S, el diseño sustituye a la silla de ruedas convencional del usuario y su principio de funcionamiento se basa en dos sistemas de ruedas dipolo en los que los pares de ruedas de cada dipolo pueden rotar una con respecto otra para facilitar atravesar un terreno particular. El diseño es complejo, requiriendo varias ruedas en cada conjunto de ruedas y, en uso, a menudo requiere que la silla de ruedas se equilibre en una sola rueda de cada uno de los pares, una disposición inherentemente inestable. Además, la silla de ruedas es cara.

Un ejemplo de vehículo diseñado para desplazarse por terrenos difíciles en el espacio es el explorador extraterrestre todo terreno de seis extremidades (en inglés, All-Terrain Hex-Limbed Extra-Terrestrial Explorer, ATHLETE) desarrollado por la NASA como un prototipo para posibles misiones espaciales futuras. El ATHLETE es una configuración que puede "caminar" sobre el terreno, elevando y bajando las extremidades. Las extremidades tienen ruedas como "pies" para facilitar aún más atravesar el terreno. Por lo tanto, el diseño representa un vehículo independiente para una aplicación específica, y dado que la acción de caminar se logra mediante el movimiento de reciprocidad de elevación y bajada de cada extremidad, el progreso del vehículo se ralentiza ya que cada movimiento de extremidad debe calcularse y procesarse por separado con el restablecimiento del vehículo entre cada cambio de dirección de movimiento de la extremidad.

Por lo tanto, existe la necesidad de un mecanismo mejorado para permitir a los vehículos atravesar el terreno, que tenga una amplia aplicabilidad, conveniencia y capacidad de personalización, y que no requiera una reconfiguración sustancial del propio vehículo.

Los dispositivos existentes se describen en los documentos US 2015/129328 A1, US 2005/023052 A1 y US 2007/199743 A1.

Sumario de la invención

La invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto de ruedas para un vehículo, que comprende: una pluralidad de subconjuntos de rueda, en el que cada subconjunto de rueda comprende: sólo una única rueda; un medio respectivo para conectar el subconjunto de rueda al chasis; un módulo de accionamiento rotatorio que tiene un eje de rotación; y un brazo rotatorio; en donde el brazo rotatorio está dispuesto para extenderse radialmente desde el eje de rotación del módulo de accionamiento rotatorio para acoplar el módulo de accionamiento rotatorio a la rueda; en donde el módulo de accionamiento rotatorio puede funcionar para accionar la rotación del brazo rotatorio alrededor del eje de rotación del módulo de accionamiento, de modo que se hace que la rueda rote completamente alrededor del eje de rotación en una operación de ascenso; el conjunto comprende además un módulo de control que comprende medios para detectar terreno escalonado, y en respuesta a la detección de terreno escalonado, el módulo de control está dispuesto para controlar los módulos de accionamiento rotatorio de la pluralidad de subconjuntos de rueda de manera que la rotación de la rueda respectiva alrededor el eje de rotación respectivo permite que un vehículo soportado por la pluralidad de subconjuntos de rueda se desplace sobre el terreno escalonado.

El módulo de control puede disponerse para controlar al menos dos de los módulos de accionamiento rotatorio simultáneamente.

La pluralidad de ruedas puede incluir ruedas no orientables alimentadas y ruedas orientables no alimentadas o ruedas orientables alimentadas y ruedas no orientables no alimentadas.

El conjunto de ruedas puede comprender un mecanismo para controlar el acoplamiento de al menos una de la pluralidad de ruedas a un brazo rotatorio respectivo, para mantener al menos una de la pluralidad de ruedas en una orientación fija con respecto al conjunto de ruedas según rota alrededor del eje de rotación de su respectivo módulo de accionamiento rotatorio.

El conjunto de ruedas puede comprender medios para accionar el conjunto de ruedas linealmente mediante la rotación de al menos una de la pluralidad de ruedas alimentadas alrededor de un eje que pasa por el centro de al menos una de las ruedas alimentadas.

El módulo de control puede estar dispuesto para controlar los medios de accionamiento lineal para accionar el conjunto de ruedas mientras que al menos una de la pluralidad de ruedas está dispuesta en una posición que no está en contacto con el terreno.

El módulo de control puede estar dispuesto para controlar cada uno de la pluralidad de módulos de accionamiento rotatorio de modo que las ruedas respectivas acopladas a los módulos de accionamiento rotatorio se muevan en una secuencia representativa de un paso de caminado, de modo que en al menos dos de la pluralidad de ruedas están colocadas en el terreno y al menos una de la pluralidad de ruedas no está en contacto con el terreno en un momento determinado durante la secuencia.

El módulo de control puede configurarse para determinar el centro de masa de un vehículo soportado por el conjunto de ruedas y puede estar dispuesto para controlar cada uno de la pluralidad de módulos de accionamiento de modo que según el vehículo se mueva por el terreno, la posición del centro de masa del conjunto de ruedas es tal que el vehículo está equilibrado.

Cada una de la pluralidad de ruedas tiene libertad para rotar una o más revoluciones alrededor de su respectivo eje de rotación.

Los medios para detectar terreno escalonado pueden comprender sensores infrarrojos y/u ópticos.

El módulo de control almacena perfiles de terreno y proporciona control en respuesta al reconocimiento de un perfil de terreno almacenado usando los medios de detección.

El módulo de control puede almacenar información relacionada con las dimensiones del conjunto de ruedas y un vehículo soportado por el conjunto de ruedas, y puede estar dispuesto para determinar y emitir una indicación de si es posible o no que el vehículo viaje sobre el terreno detectado en función de la información almacenada.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un vehículo equipado con el conjunto de ruedas anterior.

El vehículo puede ser una silla de ruedas, que comprende un mecanismo de cambio a modo manual para permitir que un usuario de la silla de ruedas cambie al modo manual el control de los medios de control y controle la pluralidad de ruedas manualmente.

El vehículo puede comprender superficies de contacto en el chasis del vehículo para soportar el vehículo en el terreno durante una secuencia de movimientos de la pluralidad de ruedas.

El conjunto de ruedas de las realizaciones de la presente invención representa un sistema modular que se puede agregar a un vehículo existente, reemplazando o usando ruedas actuales y permitiendo que el vehículo atraviese terreno escalonado o irregular. Esto significa que el conjunto de ruedas permite una mayor personalización que los diseños conocidos. Por ejemplo, la solución de la presente invención se puede aplicar a una silla de ruedas, andador con ruedas, scooter de movilidad, carrito de supermercado, equipo de reparto, silla de paseo, plataforma robótica o dispositivo de exploración de control remoto para la Tierra u otro cuerpo planetario, vehículos de juguete o de hobby, vehículos de consumo, vehículos todo terreno y vehículos para transporte militar. El sistema también se puede optimizar específicamente para atravesar pequeños obstáculos, tal como un número limitado de escalones o un bordillo, o para tramos más grandes de escalones, obstáculos en movimiento o terrenos cambiantes, y puede hacerlo garantizando el equilibrio y así lograr la movilidad segura y fiable.

El control inteligente de los conjuntos de ruedas rotatorias permite que un vehículo tenga una suspensión electrónica e inteligente, que puede adaptarse al terreno que atraviesa. Es posible realizar cambios para mover el centro de masa y cambiar la orientación y posición del cuerpo principal del chasis. Con una modificación de los sistemas de retroalimentación de fuerza adicionales, se puede prever que este sistema pueda reaccionar a las variaciones de la superficie y cargas, y también puede tener en cuenta la información del terreno por delante del sistema. Con el uso de software de control, se pueden cumplir los objetivos de diseño, tal como la orientación horizontal estable del chasis mientras se viaja por terrenos irregulares.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describen realizaciones de la presente invención solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 ilustra una vista lateral de una silla de ruedas a la que se une un conjunto de ruedas;

La figura 2 ilustra una vista desde abajo de una silla de ruedas a la que se une un conjunto de ruedas;

La figura 3 ilustra la configuración de un subconjunto de rueda delantero derecho del conjunto de ruedas, visto desde el lateral;

La figura 4 ilustra la configuración del subconjunto de rueda delantero derecho mostrado en la figura 3 cuando se ve desde delante;

Las figuras 5 a 13 ilustran una secuencia de movimiento de un vehículo que asciende un escalón cuando se usa el conjunto de ruedas;

La figura 14 ilustra un mecanismo de accionamiento para una rueda en un conjunto de ruedas; y

La figura 15 es un diagrama de sistema de un conjunto de ruedas.

Descripción detallada

La figura 1 ilustra una vista lateral de una silla de ruedas 10 a la que se une un conjunto de ruedas según una realización de la presente invención. La silla de ruedas 10 se describirá únicamente como un ejemplo de un tipo de vehículo al que se puede unir el conjunto de ruedas, y se apreciará que los vehículos alternativos son compatibles con el conjunto de ruedas de la presente invención. La figura 2 ilustra una vista desde abajo de la silla de ruedas 10 ilustrada en la figura 1.

La silla de ruedas comprende un chasis 11 convencional que incluye un asiento 12, un respaldo 13, reposabrazos 14 y un reposapiés 15. La silla de ruedas tiene dos ruedas 16a, 16b delanteras orientables no alimentadas, y dos ruedas 17a, 17b traseras no orientables alimentadas. Las ruedas 17a, 17b traseras se ilustran como más grandes que las ruedas 16a, 16b delanteras y soportan la mayor parte de la masa del usuario y la silla de ruedas 10, facilitando el movimiento de las ruedas delanteras 16a, 16b para la dirección.

Las cuatro ruedas de la silla de ruedas 10 son parte del conjunto de ruedas de la presente realización. El conjunto de ruedas también comprende cuatro módulos de accionamiento rotatorios (tres de los cuales 18a, 18b, 18c son visibles desde la perspectiva mostrada en las figuras 1 y 2) y cuatro brazos 19a, 19b, 19c, 19d rotatorios. Los módulos 18a, 18b, 18c de accionamiento rotatorio están montados en el chasis 11 de la silla de ruedas 10, y cada brazo 19a, 19b, 19c, 19d rotatorio se extiende desde un módulo de accionamiento rotatorio respectivo para acoplar una de las cuatro ruedas 16a, 16b, 17a, 17b, respectivas, un brazo 19a, 19b, 19c, 19d rotatorio acoplado al elemento rotatorio de un módulo de accionamiento rotatorio respectivo, y acoplado a una rueda 16a, 16b, 17a, 17b respectiva a través de la parte de acoplamiento en el árbol central de la rueda. El brazo 19a rotatorio se ilustra extendiéndose desde el módulo 18a de accionamiento rotatorio a la rueda 16a delantera izquierda, el brazo 19b rotatorio se ilustra extendiéndose desde el módulo 19b de accionamiento rotatorio a la rueda 16b delantera derecha, el brazo 19c rotatorio se ilustra extendiéndose desde el módulo 18c de accionamiento rotatorio a la rueda 17a trasera izquierda y el brazo 19d rotatorio se ilustra extendiéndose desde un módulo de accionamiento rotatorio ocultado por la rueda 17b trasera derecha.

El conjunto de ruedas también comprende un módulo de control y el hardware eléctrico asociado para alimentar y accionar los componentes del conjunto de ruedas, que está contenido dentro de un alojamiento 20. El módulo de control proporciona señales de activación a cada módulo 18a, 18b, 18c de accionamiento rotatorio para hacer que los módulos 18a, 18b, 18c de accionamiento rotatorio proporcionen un accionamiento rotatorio alrededor de los ejes de rotación respectivos. Las señales de activación pueden ser señales binarias de encendido/apagado acopladas a la circuitería de accionamiento asociada, o pueden contener datos o palabras de control que definen el grado de rotación, dependiendo de la implementación particular de los módulos de accionamiento rotatorios utilizados.

El eje de rotación de cada módulo 18a, 18b, 18c de accionamiento rotatorio se extiende en una dirección sustancialmente paralela al árbol de una rueda 17a, 17b trasera. Dado que las ruedas 16a, 16b delanteras son orientables en la configuración ilustrada, pueden rotar con respecto a los ejes de rotación del módulo 18a, 18b de accionamiento rotatorio de rueda delantera, aunque está claro que la configuración específica de los ejes de rotación depende de un vehículo y conjunto de ruedas particulares. En el caso de la figura 1, por ejemplo, el eje de rotación se extiende perpendicular al plano del lado de la silla de ruedas 10, como se ilustrará con respecto a las figuras 3 y 4.

Según realizaciones de la presente invención, el accionamiento de un módulo de accionamiento rotatorio hace que un brazo rotatorio correspondiente rote alrededor del eje de rotación del módulo de accionamiento rotatorio, el brazo rotatorio estando acoplado al elemento rotatorio del módulo de accionamiento rotatorio en el eje de rotación. Al rotar el brazo rotatorio de esta manera, a su vez, hace que el centro de la rueda rote alrededor del eje de rotación.

La figura 3 ilustra la configuración de un subconjunto 21 de rueda delantero derecho del conjunto de ruedas de una realización de la presente invención con más detalle, visto desde el lateral. Como se describió anteriormente, la existencia de una rueda delantera derecha depende de la configuración y distribución de las ruedas de un vehículo con el que se pretende utilizar el conjunto de ruedas, y se describe para facilitar la ilustración de la presente invención. La figura 4 ilustra la configuración del subconjunto 21 de rueda delantero derecho mostrado en la figura 3 cuando se ve desde el frente. Las configuraciones ilustradas en las figuras 3 y 4 se denominan en esta memoria un subconjunto del conjunto de ruedas de las realizaciones de la presente invención, comprendiendo el conjunto de ruedas una pluralidad de subconjuntos dependiendo del número de ruedas del vehículo. En las presentes realizaciones, cada subconjunto comprende una sola rueda, un módulo de accionamiento rotatorio y un brazo rotatorio.

Como se muestra en la figura 3, el centro de la rueda 16b está acoplado mediante un árbol 22 y una parte 23 de acoplamiento al brazo 19b rotatorio. El brazo 19b rotatorio puede estar desplazado del centro de la rueda 16b de modo que la parte 23 de acoplamiento esté curvada o doblada. Esto permite optimizar el montaje del conjunto de ruedas y, en particular, las ruedas del conjunto de ruedas en la silla de ruedas. En modificaciones de la presente realización, no es necesario que el brazo 19b rotatorio esté desplazado del centro de la rueda 16b, por lo que la parte 23 de acoplamiento puede ser recta y/o estar integrada al brazo 19b rotatorio. La fijación de la parte 23 de acoplamiento al árbol 22 de rueda y de la parte 23 de acoplamiento al brazo 19b rotatorio puede adoptar la forma de acoplamiento adhesivo o mecánico mediante tornillos, pernos y similares, o combinaciones de los mismos.

El brazo 19b rotatorio está acoplado a un elemento 24 rotatorio de un módulo 18b de accionamiento rotatorio. En la presente realización, el módulo 18b de accionamiento rotatorio es un motor de CC con escobillas, pero en su lugar se puede utilizar un motor sin escobillas. El motor puede ser un motor eléctrico de velocidad variable que tiene un ángulo de rotación que se puede controlar mediante una señal de control apropiada. El eje 25 de rotación del módulo 18b de accionamiento rotatorio se muestra en las figuras 3 y 4. El eje 25 de rotación puede ser una versión trasladada del eje de rotación del rotor de un motor. En la configuración ilustrada en la figura 3, por ejemplo, el rotor puede estar alojado en el alojamiento del módulo 18b de accionamiento rotatorio, y un sistema de engranajes cónicos acoplado a un árbol rotatorio puede hacer que la rotación del rotor del motor se traslade en el sentido del eje 25 de rotación mostrado en la figura 3. Puede ser posible la rotación en sentido horario, antihorario o en ambos sentidos. La rotación en sentido horario se ilustra por conveniencia. En funcionamiento el módulo 18b de accionamiento rotatorio, se hace que la rueda 16b rote alrededor del eje 25 de rotación. El brazo 19b rotatorio puede rotar libremente alrededor de todo eje 25 de rotación sin restricción.

La capacidad de rotar una rueda alrededor del eje de rotación de su módulo de accionamiento rotatorio correspondiente proporciona la capacidad de subir o bajar la rueda en relación con el chasis de la silla de ruedas, como lo hará se ilustrará con más detalle a continuación, en un movimiento continuo o sustancialmente continuo que no requiere interrupción mediante la reciprocidad del sentido del movimiento. Mediante el accionamiento de la rotación de una pluralidad de ruedas, bajo el control de un módulo de control, es posible diseñar una secuencia de movimientos de cada una de las ruedas que permita simular un paso de caminado, o un paso que se asemeja parcialmente a caminar, y el paso de caminado del conjunto de ruedas permite que la silla de ruedas atraviese un terreno escalonado. Por ejemplo, con las ruedas delantera y trasera izquierda sobre el terreno, la rueda delantera derecha se puede rotar a una posición que permite colocarla en un escalón delante de la silla de ruedas. Una vez que la rueda delantera derecha está en el escalón, la rueda delantera izquierda se puede colocar de manera similar en el escalón, y la silla de ruedas se puede maniobrar para subir el escalón mediante un paso de caminado similar de las ruedas traseras y la propulsión adecuada de la silla de ruedas. Sin embargo, no es esencial que se considere el paso como un paso de caminado, ya que esto es simplemente una caracterización de una secuencia de etapas ilustrativas.

Las figuras 5 a 13 ilustran un proceso de ascender un escalón que puede ser realizado por una silla de ruedas 10 a la que se une un conjunto de ruedas de acuerdo con una realización de la presente invención, la silla de ruedas 10 ilustrada como en las figuras 1 y 2. El escalón del presente ejemplo puede ser un escalón relativamente convencional, que tiene una altura del orden de 20 cm. Como se expuso anteriormente, la silla de ruedas es simplemente un vehículo ilustrativo y el principio de movimiento ilustrado se puede aplicar a cualquier vehículo apropiado. Además, el principio de movimiento se puede aplicar a múltiples escalones, ya sea un ascenso o un descenso, o en un sentido hacia adelante o hacia atrás, y el escalón puede ser en cambio otro obstáculo o sección de terreno irregular. Los sentidos de movimiento se ilustran con líneas de puntos, y los términos "en sentido horario" y "en sentido antihorario" se definen con respecto a la perspectiva ilustrada en las figuras. Por ejemplo, un movimiento "en sentido antihorario" de la rueda delantera izquierda mediante su respectivo brazo rotatorio corresponde a un movimiento en el que la rueda se mueve hacia arriba cuando está detrás del eje de rotación del módulo de accionamiento rotatorio, y se mueve hacia abajo cuando está delante del eje de rotación.

La figura 5 ilustra la silla de ruedas 10 acercándose a un escalón 30. Un sensor (no mostrado) detecta la presencia del escalón 30. El sensor puede ser cualquier sensor de proximidad apropiado, tal como un telémetro de infrarrojos, un telémetro ultrasónico o un sistema óptico, tal como un sistema de visión de cámara, que realice detección de bordes y/o superficies u otro procesamiento de imágenes adecuado para detectar el escalón.

El sensor proporciona una señal al módulo de control del conjunto de ruedas proporcionando una indicación del próximo escalón, el módulo de control alojado 20 debajo del chasis 11 de la silla de ruedas 10. El módulo de control permitirá que la silla de ruedas 10 se acerque al escalón 30 hasta que esté a una distancia predeterminada, d, del escalón 30, medida entre las ruedas 16 delanteras y el escalón 30, aunque alternativamente puede ser posible tomar la medida desde otra parte del chasis 11 tal como el reposapiés 15. La distancia predeterminada d es aquella en la que proporciona suficiente espacio para que la silla de ruedas 10 comience una secuencia de ascenso, como se describirá a continuación.

La silla de ruedas ilustrada en relación con la presente realización es alimentada por componentes mecánicos de accionamiento (no mostrados) unidos a las ruedas 17 traseras que hacen de interfaz con el módulo de control del conjunto de ruedas. Como tal, el módulo de control es capaz de controlar no solo el funcionamiento del conjunto de ruedas en términos del efecto de rotación ilustrado en las figuras 3 y 4, sino también el accionamiento de las ruedas 17 traseras alrededor de sus propios ejes centrales para accionar la silla de ruedas 10 hacia delante o hacia atrás. Cuando la silla de ruedas 10 alcanza la distancia predeterminada d desde el escalón, el módulo de control funciona para detener el accionamiento de las ruedas 17 traseras.

La figura 6 ilustra el proceso de preparación de la silla de ruedas 10 para subir el escalón 30. Se bajan las ruedas 17a traseras, lo que lleva la parte delantera de la silla hacia arriba, elevando el reposapiés 15 por encima de la altura del escalón. El descenso de las ruedas 17 traseras se logra girando los brazos 19 rotatorios de los subconjuntos de rueda traseros en el sentido que se muestra en la figura 6 (en el sentido antihorario en el caso de la rueda trasera izquierda), que tiene el efecto de rotar las ruedas 17 traseras de manera que se cambie su altura con respecto al chasis 11 de la silla de ruedas y se aumente su distancia con respecto a las ruedas 16 delanteras. El chasis 11 de la silla de ruedas 10 se inclina por tanto bajo la gravedad como se ilustra. En la configuración de la figura 6, las cuatro ruedas permanecen en contacto con el suelo.

Como se describió anteriormente, el grado de rotación de las ruedas 17 traseras por el módulo 18 de accionamiento rotatorio es tal que los pies del usuario y el reposapiés 15 de la silla de ruedas 10 es más alto que el escalón 30 a ascender, y el grado de rotación es controlado por el módulo de control, basándose en la información recibida de un sensor de terreno que se puede utilizar para determinar la altura del escalón 30.

La figura 7 ilustra la primera etapa de un paso de caminado que se utiliza para ascender el escalón. Dado que la altura del reposapiés 15 de la silla de ruedas 10 está por encima del escalón 30 a ascender, puede moverse hacia delante la silla de ruedas 10, en relación con el escalón 30, una distancia corta, hasta que las ruedas 16 delanteras estén cerca de la cara del escalón, superando el reposapiés 15 la parte superior del escalón 30. Entonces, la silla de ruedas 10 se detiene, y la rueda 16a delantera izquierda de la silla de ruedas 10 se eleva mediante el movimiento de rotación de su módulo de accionamiento rotatorio correspondiente (no mostrado) y el brazo 19a rotatorio en sentido antihorario. En este punto, solo tres ruedas de la silla de ruedas 10 están en contacto con el terreno, ya que la rueda 16a delantera izquierda está suspendida sobre el terreno. La rotación de la rueda 16a delantera izquierda alrededor del eje de rotación de su módulo de accionamiento rotatorio continúa en el mismo sentido antihorario hasta que la rueda 16a esté en contacto con la parte superior del escalón 30. Una vez alcanzado el escalón superior, se detiene la rotación de la rueda 16a delantera izquierda, y el subconjunto de rueda delantero derecho realiza el mismo proceso de elevación de la rueda mediante la rotación de su módulo de accionamiento rotatorio (no mostrado). Esta etapa de la secuencia concluye cuando la rueda delantera derecha está en la parte superior del escalón 30, y el resultado se ilustra en la figura 8, en la que las cuatro ruedas están en contacto con el terreno, las ruedas 17 traseras en contacto con la superficie inferior del escalón 30, y las ruedas 16 delanteras en contacto con la superficie superior del escalón 30.

El movimiento alternante de la ruedas delantera izquierda y delantera derecha se puede considerar en algunas realizaciones para representar el paso de "caminar" de toda la secuencia de movimiento, análoga al movimiento alternante de cada una de un par de extremidades al caminar.

La siguiente etapa de la secuencia se ilustra en la figura 9, e implica el movimiento de la silla de ruedas 10 hacia el escalón 30 de manera que las ruedas 17 traseras entren en contacto con, o estén cerca de la cara del escalón 30. A medida que la silla de ruedas 10 se mueve hacia delante, la elevación de la silla de ruedas 10 se logra mediante la rotación de los brazos 19 rotatorios de cada una de las cuatro ruedas al unísono. Las ruedas 16, 17 delanteras y traseras se rotan en direcciones opuestas, de modo que las ruedas 17 traseras se rotan en sentido horario mientras que las ruedas 16 delanteras se rotan en sentido antihorario, como se ilustra. El uso de sentidos de rotación opuestos surge como consecuencia de que los brazos rotatorios de los subconjuntos de rueda delantero y trasero se extienden en sentidos opuestos en la configuración de la figura 8 en la etapa anterior de la secuencia, en el que los brazos rotatorios de las ruedas 16 delanteras se extienden hacia delante desde el chasis 11, mientras que los brazos rotatorios de las ruedas 17 traseras se extienden hacia atrás desde el chasis. Por consiguiente, la rotación de los brazos rotatorios es para proporcionar un efecto de elevación a la silla de ruedas 10 empujando las ruedas 16, 17 contra el terreno. El movimiento de elevación proporciona la preparación para el bastidor de la silla de ruedas 10, proporcionando un alojamiento 20 para el módulo de control del conjunto de ruedas, para poder superar el borde del escalón 30.

La siguiente etapa de la secuencia se ilustra en las figuras 10 y 11, y es análogo al ilustrado en las figuras 7 y 8, con la rotación de las ruedas traseras mediante sus respectivos brazos rotatorios, en lugar de la rotación de las ruedas delanteras. En la presente realización, la rueda 17a trasera izquierda se eleva mediante la rotación de su respectivo brazo 19c rotatorio en sentido antihorario, hasta que la rueda alcance la parte superior del escalón 30. Durante esta acción de rotación, solo tres ruedas están en contacto con el terreno. Una vez que la rueda 17a trasera izquierda ha alcanzado la parte superior del escalón 30, se realiza una rotación correspondiente de la rueda trasera derecha (no mostrada) hasta que alcanza la parte superior del escalón 30. Por tanto, el movimiento de las ruedas traseras representa un paso de caminado.

Con las cuatro ruedas en la parte superior del escalón 30, la siguiente etapa de la secuencia es un proceso de elevación de la silla de ruedas 10 a una posición en la que es libre para seguir avanzando por el terreno. El movimiento de elevación asegura que haya suficiente espacio libre para el bastidor de la silla de ruedas 10, y se logra mediante la rotación de los cuatro brazos 19 rotatorios en sentido antihorario, para empujar las ruedas 16, 17 hacia el suelo y, en consecuencia, empujar el chasis 11 hacia arriba, como se ilustra en la figura 12. La silla de ruedas 10 queda entonces libre para seguir viajando, como se ilustra en la figura 13, y se puede realizar el ascenso de escalones adicionales mediante la repetición de la secuencia completa de caminar descrita anteriormente.

En la presente realización, el módulo de control del conjunto de ruedas controla la temporización y el funcionamiento de cada etapa de la secuencia descrita anteriormente para permitir al vehículo, en el que está montado el conjunto de ruedas, atravesar el terreno.

El módulo de control puede comprender un microcontrolador que almacena instrucciones ejecutables por ordenador que, cuando se ejecutan, hacen que el control del conjunto de ruedas permita que el vehículo atraviese el terreno. En realizaciones alternativas, el módulo de control puede implementarse completamente en hardware, o completamente en software, o una combinación de hardware y software. El módulo de control puede comprender una interfaz tal como un conector de bus de serie universal (USB, por sus siglas en inglés) o variantes del mismo, o el I2C, el RS232, buses de datos CAN o similares, enlaces de comunicación inalámbrica tal como WiFi, Bluetooth, para permitir la programación o actualización del módulo de control. El módulo de control puede comprender una interfaz de usuario para proporcionar información de estado o diagnóstico a un usuario, o para permitir el control de las etapas de la secuencia de implementación como se describió anteriormente.

El módulo de control se puede programar entonces para predeterminar algunos aspectos de la secuencia de caminado, pero otros aspectos de la secuencia de caminado se determinan sobre la marcha, tal como la altura de un escalón o tamaño de un obstáculo, determinado por un sensor de terreno. El sensor de terreno puede operar usando detección de borde y/o superficie, por ejemplo, de modo que sea capaz de detectar fluctuaciones tanto hacia arriba como hacia abajo en la superficie del terreno.

Se puede determinar que los brazos rotatorios y/o las ruedas han alcanzado una posición inicial o final particular mediante el uso de sensores rotatorios, codificadores rotatorios en los brazos rotatorios o los módulos de accionamiento rotatorio, de modo que la configuración de un subconjunto, y el conjunto de ruedas como un todo, puedan ser determinados y controlados por el módulo de control. Por ejemplo, cuando los módulos de accionamiento rotatorio utilizan motores eléctricos de velocidad variable, el ángulo de la rotación de los motores eléctricos de velocidad variable se puede determinar de acuerdo con una posición objetivo del brazo rotatorio, en función de las dimensiones del brazo rotatorio, la rueda, el vehículo y el terreno a ser atravesado, que son conocidos por el módulo de control. Los potenciómetros también pueden usarse como alternativas a los codificadores rotatorios, como entenderán los expertos en la materia.

En modificaciones de las realizaciones anteriores, el módulo de control puede proporcionar un control inteligente para preservar una orientación particular del vehículo cuando atraviesa el terreno. Por ejemplo, cuando el vehículo es una silla de ruedas, es deseable que la silla de ruedas se controle de manera que esté lo más nivelada posible en todo momento, minimizando la incomodidad para el usuario. Para preservar tal equilibrio y/u orientación, el conjunto de ruedas puede estar equipado con sensores de equilibrio, tal como sensores giroscópicos y sensores gravitacionales para determinar el centro de masa del vehículo, y el módulo de control puede recibir información de los sensores de equilibrio y para controlar el movimiento de subconjuntos particulares de acuerdo con la retroalimentación de los sensores de equilibrio, a través de una serie de movimientos o ajustes de micro-tamaño, por ejemplo. En algunas realizaciones, la velocidad de rotación de una rueda mediante un brazo rotatorio puede reducirse si se determina que el vehículo se está volviendo inestable al detectar el balanceo del vehículo de lado a lado. En realizaciones adicionales, puede ser posible controlar el accionamiento de ruedas individuales o subconjuntos de rueda para proporcionar un movimiento que actúa para preservar el equilibrio del vehículo cuando se realiza una operación de elevación o bajada utilizando otro conjunto de ruedas, durante la secuencia descrita con respecto a figuras 5 a 13.

El módulo de control puede automatizar toda la secuencia de caminado del conjunto de ruedas, para que ocurra como una secuencia continua de etapas. Alternativamente, el módulo de control puede configurarse de manera que varias etapas requieran que un usuario lo solicite antes de que pueda ocurrir una etapa posterior. En modificaciones adicionales, se puede proporcionar al usuario la capacidad de repetir, revertir o pausar aspectos particulares de la secuencia de caminado para corregir cualquier error de posicionamiento que pueda ocurrir. Esta característica puede ser apropiada para asegurar que se mantenga el equilibrio del vehículo, o para tener en cuenta los cambios de terreno, que podrían ser causados por la introducción de objetos extraños o el colapso o modificación del perfil del terreno bajo el peso del vehículo. Dicho control de usuario también puede tomar la forma de un botón de cambio a modo manual que permite anular y controlar manualmente el funcionamiento del módulo de control, evitando, por ejemplo, ascender un escalón.

En la realización descrita anteriormente, se especifica que el accionamiento de las ruedas traseras del vehículo puede ser controlado por el módulo de control. Sin embargo, esto no es esencial y, en realizaciones alternativas, el vehículo puede alimentarse manualmente o mediante un sistema automático que se controla por separado del conjunto de ruedas. En tales sistemas automáticos, en los que se alimenta al menos una de las ruedas del vehículo, el conjunto de ruedas de las realizaciones de la presente invención es compatible con cualquier combinación de ruedas accionables y no accionables.

En tales realizaciones, el módulo de control puede mostrar una guía a un usuario en una interfaz de usuario, para indicarle que controle el movimiento de accionamiento del vehículo en etapas particulares de la secuencia de caminado, tal como la aproximación al escalón ilustrado en relación con la figura 5, y el módulo de control puede controlar solo la rotación de las ruedas mediante los módulos de accionamiento rotatorio. La distancia predeterminada desde un escalón u obstáculo en el terreno, en la cual el vehículo se detiene en la aproximación ilustrada en la figura 5, puede ser calculada por el módulo de control de manera que la secuencia de caminado posterior sea segura y mantenga el equilibrio del vehículo. Si el vehículo se detiene demasiado cerca del escalón, por ejemplo, es posible que se requiera un ángulo pronunciado de ascenso o bajada, lo que puede ser peligroso, mientras que si el vehículo se detiene demasiado lejos del escalón, puede ser más difícil asegurar que las ruedas delanteras del vehículo están posicionadas de forma segura en un escalón durante la secuencia.

Como se describió anteriormente, el conjunto de ruedas de la presente invención puede montarse en cualquier vehículo deseado, y el módulo de control está configurado apropiadamente para cada aplicación. La naturaleza del vehículo puede determinar el número de ruedas a controlar. Se apreciará, por ejemplo, que diferentes diseños de vehículos pueden requerir más o menos que las cuatro ruedas ilustradas en relación con las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, algunos diseños de sillas de ruedas pueden tener seis u ocho ruedas, algunos vehículos pueden tener tres ruedas, etc. Además, en lugar de ruedas, se pueden usar ruedas pivotantes o rodillos, y dos rodillos de suficiente anchura pueden ser suficientes para equilibrar el vehículo. El término "rueda" se utilizará de forma intercambiable en la presente con "ruedas pivotantes" y "rodillos". En cada caso, el conjunto de ruedas contendrá tantos subconjuntos como se requiera para mover una rueda/rueda pivotante/rodillo particular para lograr el movimiento requerido del vehículo. El conjunto de ruedas de las realizaciones de la presente invención se puede montar en el chasis de un vehículo y las ruedas del vehículo, antes del montaje del conjunto de ruedas, se pueden integrar en el conjunto de ruedas para que no sea necesario utilizar un nuevo grupo de ruedas. De este modo, el conjunto de ruedas puede aprovechar la optimización de las ruedas del vehículo, tal como los materiales utilizados o la distribución de formas y anchuras de rueda en diferentes posiciones del vehículo.

En las realizaciones en las que se requiere un gran número de ruedas, puede ser posible que el módulo de control mueva una pluralidad de ruedas al mismo tiempo para aumentar la velocidad con la que se puede atravesar el terreno. Esto puede ser apropiado, por ejemplo, cuando la longitud del vehículo abarca una pluralidad de irregularidades en el terreno, y se requieren grupos específicos de ruedas para atravesar irregularidades específicas en cualquier etapa particular en el avance del vehículo por el terreno. En estas realizaciones, el módulo de control puede estar dispuesto para instigar y controlar las secuencias de caminado de grupos específicos de ruedas en paralelo, y el sensor de terreno puede configurarse de manera que se puedan realizar una pluralidad de operaciones de detección de terreno en paralelo en asociación con ruedas particulares.

Los conjuntos de ruedas de acuerdo con las realizaciones de la presente invención comprenden una pluralidad de ruedas de modo que al menos dos ruedas están presentes para permitir que se logre la secuencia de caminado. Sin embargo, puede darse el caso de que no todas las ruedas/ruedas pivotantes/rodillos de un vehículo necesiten poder rotar de la manera ilustrada en relación con el conjunto de ruedas de la presente invención. Por consiguiente, un conjunto de ruedas según algunas realizaciones no necesita contener el mismo número de ruedas que el vehículo en el que se pretende montar. Por ejemplo, un vehículo puede contener cuatro ruedas como se ilustra en la figura 1, pero puede contener dos ruedas adicionales que se fijan al chasis y no se pueden rotar de la manera ilustrada con respecto a un conjunto de ruedas de acuerdo con la presente invención, aunque la rotación de una rueda fija es posible alrededor de su eje central. Dichas ruedas fijas pueden proporcionar soporte para el vehículo al cruzar los bordes de los escalones, por ejemplo, al permitir que el vehículo ruede sobre un obstáculo, o para ayudar con el apoyo de un vehículo durante una secuencia de caminado, en la que no todas las ruedas del vehículo están en contacto con el terreno. También puede darse el caso de que dichas ruedas fijas no puedan rotar ellas mismas alrededor de sus ejes centrales y, alternativamente, pueden adoptar la forma de salientes duros o similares, montadas en un alojamiento del conjunto de ruedas, que ayudan a equilibrar el vehículo. Dichos salientes pueden estar cubiertos de caucho o contener rugosidad de la superficie para aumentar el acoplamiento por fricción con el terreno. Tales protuberancias pueden ser particularmente útiles cuando hay un pequeño número (como cuatro o menos) de ruedas presentes, para equilibrar el vehículo cuando una rueda se eleva del terreno. En algunas realizaciones, las ruedas y los salientes de soporte pueden configurarse de modo que haya un mínimo de tres puntos de contacto entre el conjunto de ruedas y el suelo en cualquier momento durante el funcionamiento del conjunto de ruedas. Los salientes pueden montarse en el chasis del vehículo o en el alojamiento del conjunto de ruedas.

Una ventaja del conjunto de ruedas de la presente invención radica en el hecho de que cada rueda de un subconjunto puede rotar completamente alrededor del eje de rotación de un brazo rotatorio, sin restricción, lo que representa un grado significativo de libertad para el conjunto de ruedas como un todo y facilita el movimiento del vehículo sobre una variedad de terrenos. El movimiento espacialmente continuo que se hace posible permite realizar una pluralidad de secuencias de movimiento de forma consecutiva, tal como el ascenso de una escalera. Además, la capacidad de una rueda para rotar libremente evita la necesidad de restablecer el sistema que se requeriría si la rueda se moviera sobre una extremidad de reciprocidad. Por ejemplo, se puede ver que en los subconjuntos de rueda delanteros ilustrados en las figuras 5 a 13, el brazo rotatorio del subconjunto delantero izquierdo solo gira en sentido horario durante la secuencia. En una revolución completa del brazo rotatorio alrededor de su eje de rotación, se ha completado una secuencia de caminado de un paso. Aunque los brazos rotatorios de los subconjuntos de rueda traseros ilustrados en las figuras 5 a 13 se muestran rotando tanto en sentido horario como en sentido antihorario para facilitar las operaciones de elevación e inclinación, se apreciará que para ciertos terrenos y dimensiones del vehículo, es posible omitir tales operaciones. Por ejemplo, puede ser posible que las ruedas traseras de un vehículo asciendan de un primer escalón a un segundo escalón al mismo tiempo que las ruedas delanteras de un vehículo suban del segundo escalón a un tercer escalón. El paso de caminado en esta configuración podría lograrse moviendo la rueda delantera izquierda al mismo tiempo que la rueda trasera derecha, en una configuración de cuatro ruedas, y moviendo la rueda delantera derecha al mismo tiempo que la rueda trasera izquierda, en orden para maximizar el equilibrio del vehículo, y los brazos rotatorios de las ruedas traseras completarían una sola revolución en cada operación de ascender escalones. En esta realización, sería posible que la distancia entre las ruedas delanteras y traseras fuera ajustable mediante un mecanismo deslizante o similar para ajustarse a un perfil de terreno particular que puede ser conocido de antemano, para facilitar el funcionamiento simultáneo suave de las ruedas delanteras y traseras.

En algunas realizaciones, el módulo de control puede ser tal que sea capaz de aprender un nuevo terreno para permitirle reconocer ese terreno en el futuro, mediante la construcción y almacenamiento local de una serie de perfiles de terreno y ubicaciones geográficas conocidos, que definen por ejemplo, por ejemplo, uno de una serie de parámetros tales como suavidad, pendiente, frecuencia de ondulaciones, material del terreno, etc. Al detectar un terreno particular, uno o más aspectos del terreno detectado se pueden comparar con un aspecto correspondiente en un conjunto de datos que representa un perfil almacenado. Esto sería particularmente ventajoso en los casos en los que el vehículo está destinado a un uso repetido en un número relativamente pequeño de ubicaciones, o cuando las secuencias de movimiento deben repetirse de manera que el vehículo pueda atravesar una serie de escalones en una escalera, por ejemplo.

Además, en algunas realizaciones, el módulo de control es capaz de determinar, ya sea basándose en un perfil almacenado o basándose únicamente en la información del sensor de terreno, si el vehículo puede atravesar un terreno particular y proporcionar una indicación correspondiente a un usuario a través de una interfaz de usuario, tal como una pantalla. El módulo de control puede ser programado, ya sea a través de la configuración de fábrica, o mediante una interfaz de usuario, con información que define las dimensiones del vehículo y tolerancias particulares tales como un ángulo máximo permitido de cuesta o declinación para el vehículo, y en base a esta información, el módulo de control puede comparar el terreno venidero con la información almacenada del vehículo para determinar si el vehículo de hecho se puede mover sobre el terreno dentro de las limitaciones definidas. En algunas realizaciones, el sensor de terreno puede denominarse sensor de "entorno", ya que además de medir el terreno, también se puede medir información tridimensional relacionada con la anchura entre dos obstáculos o también puede medir la altura de un obstáculo suspendido sobre el terreno para determinar si un vehículo puede caber a través de un espacio entre tales obstáculos.

La figura 14 ilustra los componentes 35 de accionamiento de un subconjunto de rueda delantera del conjunto de ruedas de una realización adicional de la presente invención. Los componentes 35 de accionamiento corresponden al módulo de accionamiento rotatorio y una versión modificada del brazo rotatorio de las realizaciones descritas anteriormente.

El subconjunto de rueda comprende un soporte 35 de rueda para acoplar la rueda (no mostrado) al mecanismo 36 de accionamiento, y un mecanismo 37 de tres engranajes, que está acoplado entre el soporte 35 de rueda y un elemento rotatorio de un módulo 38 de accionamiento rotatorio.

El mecanismo 37 de tres engranajes funciona de manera que el soporte 35 de rueda se conserva en una orientación fija con respecto al terreno durante la secuencia de caminado del conjunto de ruedas. En la presente realización, la orientación fija es perpendicular a un terreno sustancialmente plano, coincidiendo con la extensión longitudinal del soporte 35 de rueda ilustrado en la figura 14.

El módulo 38 de accionamiento rotatorio genera un accionamiento rotatorio alrededor de un eje 39 de rotación que hace que el mecanismo 37 de tres engranajes sea rotado alrededor de un eje de pivote del mecanismo 37 de tres engranajes. El eje de pivote puede ser el mismo que el eje 39 de rotación, pero puede estar desplazado del eje de rotación dependiendo de la naturaleza del acoplamiento de la superficie 40 de montaje del mecanismo 37 de tres engranajes al módulo 38 de accionamiento rotatorio. En la presente realización, se supondrá que el eje de pivote del mecanismo 37 de tres engranajes es el mismo que el eje 39 de rotación, y que el mecanismo 37 de tres engranajes rota hacia la derecha, en sentido antihorario, para los fines de la ilustración.

El primer engranaje 41 del mecanismo 37 de tres engranajes está fijado a la estructura del mecanismo 36 de accionamiento de manera que se mueve con relación a la superficie 40 de montaje del mecanismo 37 de tres engranajes según se mueve la superficie de montaje con respecto a la estructura del mecanismo 36 de accionamiento. En la presente realización, el primer engranaje 40 rota en sentido horario según rota el mecanismo 37 de tres engranajes gira en sentido horario. Por tanto, el segundo engranaje 42 rota en sentido antihorario y el tercer engranaje 43 gira en sentido horario.

La rotación del tercer engranaje 43 en sentido horario, en relación con la superficie 40 de montaje, hace que el soporte 35 de rueda se desplace rotacionalmente de la superficie 40 de montaje en el en sentido horario, y el desplazamiento es tal que corresponde a la cantidad de rotación de la superficie 40 de montaje del mecanismo 37 de tres engranajes provocada por el módulo 38 de accionamiento rotatorio, aunque dependiendo del tamaño de los engranajes utilizados, esto puede no ser el caso. El desplazamiento del soporte 35 de rueda está configurado de manera que el soporte 35 de rueda permanece en la misma orientación con respecto al mecanismo 36 de accionamiento.

El mecanismo 36 de accionamiento de la presente realización comprende medios 44 adicionales para asegurar el mecanismo 36 de accionamiento al chasis 45 del vehículo, y para soportar el mecanismo 36. Todo el mecanismo 36 de accionamiento se puede fabricar utilizando una técnica como la fabricación aditiva.

En lugar de la configuración de la figura 14, se puede usar un sistema de polea y correa para mantener la orientación del soporte de rueda y la rueda, y también se pueden utilizar sistemas de accionamiento dedicados para accionar el ángulo del soporte de rueda con respecto al chasis del vehículo. En lugar de un sistema de tres engranajes, también se pueden utilizar sistemas de un mayor número de engranajes o un sistema de engranajes diferente, tal como engranajes planetarios o engranajes de accionamiento armónico.

Manteniendo la orientación del soporte de rueda en una dirección fija, es posible reducir el espacio requerido para rotar la rueda durante una secuencia de caminado. Esto puede resultar ventajoso para facilitar el acoplamiento del conjunto de ruedas al vehículo.

La figura 15 es un diagrama de sistema de los componentes de un conjunto 50 de ruedas según una realización de la presente invención. Como se ha descrito anteriormente, el número exacto de componentes del conjunto 50 de ruedas depende del vehículo en el que se pretende montar el conjunto 50 de ruedas, y se supondrá para la presente realización que hay n subconjuntos 51-1, 51-2, ..., 51-n correspondiente a n o más ruedas de vehículo, donde n es dos o más.

Es fundamental para el funcionamiento del conjunto de ruedas un módulo 52 de control que está montado en el alojamiento 53 del conjunto de ruedas. También contenida dentro del alojamiento según la realización ilustrada hay una fuente 54 de alimentación, tal como una batería, para alimentar el módulo 42 de control y los módulos de accionamiento rotatorio. La batería puede ser proporcionada por el propio vehículo junto con un sistema automático de accionamiento de ruedas.

El módulo 52 de control comprende una interfaz 55 de usuario, como una pantalla y una palanca de mando, y un botón 56 de cambio a modo manual, aunque estos componentes no son esenciales, particularmente en los casos en los que la interfaz es proporcionada por un sistema de control del vehículo separado.

Cada subconjunto 51-1, 51-2, ..., 51-n comprende un módulo 57 de accionamiento rotatorio, un brazo 58 rotatorio y una rueda 59, como se ilustra en junto con las figuras 3 y 4. Cada módulo 57 de accionamiento rotatorio está controlado por señales proporcionadas por el módulo 52 de control, con el fin de efectuar la rotación de la rueda 59 alrededor del eje de rotación del módulo 57 de accionamiento rotatorio en uno o ambos sentidos, y el módulo 52 de control está programado para llevar a cabo las secuencias de movimiento de las ruedas 59 para permitir que el vehículo atraviese un terreno particular. Las secuencias de movimiento pueden representar un paso de caminado, aunque se apreciará que las secuencias no tienen por qué corresponder por completo a dicho paso. Las líneas de comunicación de datos bidireccionales se ilustran entre el módulo 52 de control y los subconjuntos 51-1, 51-2, ..., 51-n para representar la retroalimentación proporcionada, por ejemplo, por un codificador rotatorio que confirma la posición del rueda 59.

También se apreciará que en algunas realizaciones, el módulo 52 de control puede configurarse como un módulo de control maestro, acoplado a una pluralidad de módulos 51-1, 51-2, ..., 51-n de control esclavos controlando cada subconjunto individual, el módulo de control maestro proporciona señales de temporización y control global del sistema, mientras que los módulos de control esclavos proporcionan señales de control para los módulos 57 de accionamiento rotatorio.

Además, el conjunto 50 de ruedas comprende un sensor 60 de terreno, también denominado sensor de entorno, que detecta el terreno venidero y/o el entorno del vehículo al que el conjunto 50 de ruedas está acoplado, y que hace de interfaz con el módulo 52 de control para proporcionar información sobre el reconocimiento del terreno, e información que indica si es posible que el vehículo atraviese una sección particular del terreno venidero. Como se describió anteriormente, se pueden usar múltiples sensores de terreno en modificaciones de la presente realización.

El alojamiento 53 para el conjunto 50 de ruedas puede acoplarse a una parte apropiada de un vehículo, tal como un bastidor, un compartimiento de motor, un puente, un tablero de instrumentos, etc. Dependiendo de cómo esté unido el conjunto 50 de ruedas, el alojamiento 53 puede contener un subconjunto diferente de componentes de los ilustrados en la figura 15. Por ejemplo, la batería 54, el módulo 52 de control y el sensor 60 de terreno pueden alojarse en el alojamiento 53 mientras que los subconjuntos 51-1, 51-2, ..., 51-n de ruedas están distribuidos por el vehículo, pero en configuraciones que tienen un pequeño número de ruedas, por ejemplo, puede ser posible acomodar los subconjuntos 51-1, 51-2, ..., 51-n de ruedas (excluidas las ruedas) en el propio alojamiento 53 en un área del vehículo cerca de las ruedas, tal como el bastidor, como se ilustra en la figura 2.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto (50) de ruedas para un vehículo, que comprende:

una pluralidad de subconjuntos de ruedas, en donde cada subconjunto (51-n) de rueda comprende:

sólo una única rueda (59);

un medio respectivo para conectar el subconjunto de rueda al chasis (11);

un módulo (57) de accionamiento rotatorio que tiene un eje de rotación; y

un brazo (58) rotatorio;

en donde el brazo rotatorio está dispuesto para extenderse radialmente desde el eje de rotación del módulo de accionamiento rotatorio para acoplar el módulo de accionamiento rotatorio a la rueda;

en donde el módulo de accionamiento rotatorio se puede operar para accionar la rotación del brazo rotatorio alrededor del eje de rotación del módulo de accionamiento, de modo que se hace que la rueda rote completamente alrededor del eje de rotación en una operación de ascenso;

el conjunto caracterizado por un módulo (52) de control que comprende medios para detectar terreno (60) escalonado, y en respuesta a la detección de terreno escalonado, el módulo de control está dispuesto para controlar los módulos de accionamiento rotatorio de la pluralidad de subconjuntos de rueda de manera que la rotación de la rueda respectiva alrededor del eje de rotación respectivo permite que un vehículo soportado por la pluralidad de subconjuntos de rueda viaje sobre el terreno escalonado.

2. Un conjunto 50 de ruedas según la reivindicación 1, en donde el módulo (52) de control está dispuesto para controlar al menos dos de los módulos (57) de accionamiento rotatorio de la pluralidad de subconjuntos (51-n) de rueda simultáneamente.

3. Un conjunto (50) de ruedas según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde las ruedas (59) de la pluralidad de subconjuntos (51-n) de ruedas incluyen ruedas no orientables alimentadas por un motor y ruedas orientables no alimentadas por un motor.

4. Un conjunto (50) de ruedas según la reivindicación 3, que comprende un mecanismo para controlar el acoplamiento de las ruedas (59) de la pluralidad de subconjuntos (51-n) de rueda a los respectivos brazos (58) rotatorios, para mantener la ruedas en una orientación fija con respecto al conjunto de ruedas a medida que rotan alrededor de los ejes de rotación de sus respectivos módulos (57) de accionamiento rotatorio.

5. Un conjunto (50) de ruedas según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, que comprende medios para accionar el conjunto de ruedas linealmente mediante la rotación de al menos una de la pluralidad de ruedas alimentadas alrededor de un eje que pasa por el centro de al menos una de las ruedas alimentadas.

6. Un conjunto (50) de ruedas según la reivindicación 5, en donde el módulo (52) de control está dispuesto para controlar los medios para el accionamiento del conjunto de ruedas linealmente para accionar el conjunto de ruedas mientras se dispone al menos una de la pluralidad de ruedas (59) en una posición que no esté en contacto con el terreno.

7. Un conjunto (50) de ruedas según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en donde el módulo (52) de control está dispuesto para controlar cada uno de los módulos (57) de accionamiento rotatorio de la pluralidad de subconjuntos (51-n) de rueda de manera que las respectivas ruedas (59) acopladas a los módulos de accionamiento rotatorio se mueven en una secuencia representativa de un paso de caminado, de modo que al menos dos de las ruedas de la pluralidad de subconjuntos de rueda se posicionan en el terreno y al menos uno de las ruedas de la pluralidad de subconjuntos de rueda no está en contacto con el terreno en un momento determinado durante la secuencia.

8. Un conjunto (50) de ruedas según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde el módulo (52) de control comprende sensores de equilibrio para determinar el centro de masa de un vehículo soportado por el conjunto de ruedas y está dispuesto para controlar cada uno de los módulos (57) de accionamiento de la pluralidad de subconjuntos (51-n) de rueda de manera que según se mueve el vehículo por el terreno, la posición del centro de masa del conjunto de ruedas es tal que el vehículo está equilibrado.

9. Un conjunto (50) de ruedas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada una de las ruedas (59) de la pluralidad de subconjuntos (51-n) de rueda tiene la libertad para rotar una o más revoluciones alrededor de su eje rotación respectiva.

10. Un conjunto (50) de ruedas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios para detectar terreno (60) escalonado comprenden sensores infrarrojos y/u ópticos.

11. Un conjunto (50) de ruedas según la reivindicación 10, en donde el módulo (52) de control almacena perfiles de terreno detectados y compara uno o más parámetros contenidos dentro de los perfiles de terreno almacenados con uno o más parámetros detectados por los medios (60) de detección para determinar si un perfil de terreno previamente almacenado es reconocido por los medios de detección.

12. Un conjunto (50) de ruedas según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en donde el módulo (52) de control almacena información relativa a las dimensiones del conjunto de ruedas y un vehículo soportado por el conjunto de ruedas, y está dispuesto para determinar y emitir una indicación de si es posible o no que el vehículo viaje sobre un terreno detectado en función de la información almacenada.

13. Un vehículo equipado con el conjunto (50) de ruedas de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Un vehículo según la reivindicación 13 que es una silla de ruedas (10), que comprende un mecanismo (56) de cambio a modo manual para permitir que un usuario de la silla de ruedas anule el control de los medios de control para permitir el control manual de la pluralidad de subconjuntos (51-n) de ruedas.

15. Un vehículo según la reivindicación 14, que comprende superficies de contacto en el chasis (11) del vehículo para soportar el vehículo en el terreno durante una secuencia de movimientos de la pluralidad de ruedas (59).