ES2959092T3 - Sistema de accionamiento de asistencia para una silla de ruedas - Google Patents
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Abstract
La presente divulgación describe un sistema para proporcionar una fuerza motriz de asistencia a una silla de ruedas. El sistema comprende un sistema de asistencia eléctrica que incluye un sistema de detección de movimiento que está configurado para detectar el movimiento del sistema de asistencia eléctrica y, por tanto, de la silla de ruedas, y un sistema de asistencia eléctrica que está configurado para proporcionar una fuerza de asistencia. El sistema también comprende un sensor, como el que puede estar integrado en una pulsera portátil, que está configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario y que está en comunicación con el sistema de asistencia eléctrica. El sistema puede configurarse para determinar si la silla de ruedas se está empujando manualmente basándose, al menos en parte, en el movimiento del usuario, y para activar una fuerza motriz de asistencia en respuesta a un empujón manual. El sistema también puede configurarse para determinar si la silla de ruedas se está frenando manualmente basándose, al menos en parte, en el movimiento del usuario, y para desactivar una fuerza motriz de asistencia en respuesta a un freno manual. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de accionamiento de asistencia para una silla de ruedas
Antecedentes
Las sillas de ruedas manuales son el modo principal de locomoción para millones de personas alrededor del mundo. El dolor y las lesiones de las extremidades superiores son muy comunes entre estos usuarios de sillas de ruedas manuales y pueden afectar gravemente su movilidad, independencia y calidad de vida. Los tipos más comunes de lesión son el síndrome de impacto del hombro y el síndrome del túnel carpiano de la muñeca. El dolor y las lesiones de las extremidades superiores es un problema costoso desde el punto de vista emocional, físico y financiero.
La propulsión en silla de ruedas es una actividad que se ha asociado con el desarrollo de estas lesiones en las extremidades superiores. Se recomienda que los usuarios reduzcan la intensidad con la que empujan el reborde para la mano y lo hagan menos frecuentemente para reducir los esfuerzos de propulsión en la parte superior del cuerpo.
Las unidades de acoplamiento de energía pueden montarse en sillas de ruedas manuales para facilitar la propulsión. Un ejemplo de uno de tales accesorios de energía se describe en la patente estadounidense n.° 475.941.8, que emplea un sistema de varillaje que se monta en el armazón de la silla de ruedas y se arrastra entre las dos ruedas posteriores. Un motor eléctrico acciona una rueda de accionamiento controlada por un botón pulsador ubicado dentro del alcance del usuario. Este tipo de diseño, que no es común a todos los acoplamientos de energía, también emplea una barra de dirección que se acopla a las ruedas delanteras para guiar la silla de ruedas cuando es conducida por el accesorio de energía. Se sabe que estos acoplamientos de accionamiento eléctrico consiguen ayudar a reducir el esfuerzo físico necesario para la propulsión. Un inconveniente es que estos tipos de sistemas eliminan completamente la necesidad de empujar porque el usuario conduce la silla de ruedas, en lugar de maniobrarla empujando. En esta situación, el usuario no se beneficia del ejercicio físico de la propulsión manual o de los beneficios psicológicos de no ser dependientes del dispositivo para el transporte.
Otro ejemplo de un dispositivo con acoplamiento energético son las ruedas asistidas por energía activadas empujando. Estas combinan los beneficios de la operación de empuje manual por parte del usuario y la asistencia de energía para reducir el esfuerzo necesario a realizar con las extremidades superiores del usuario durante la propulsión. Las ruedas asistidas por energía activadas por empuje, similares a las descritas en la patente US-581.818.9, son ruedas alimentadas por baterías que emplean sensores de fuerza o de torsión, o ambos, para medir la fuerza aplicada a los rebordes para las manos por parte del usuario y amplificar esa fuerza mediante el uso de motores incorporados en las ruedas para conducir la silla de ruedas hacia adelante o hacia atrás. Se ha demostrado que esta tecnología tiene un número de efectos positivos en los usuarios de silla de ruedas, incluidos un menor gasto de energía, menor cadencia de empuje, menor activación muscular, menor rango de movimiento, subidas de pendiente más fáciles, mayor velocidad de propulsión y menor dolor durante la propulsión para los usuarios que ya experimentan dolor. Un inconveniente con este enfoque, sin embargo, es que el uso de sensores de fuerza y de torsión para reconocer y cuantificar la amplitud del empuje complica significativamente el diseño, lo que añade costos y peso. Además, debido a que las mediciones se concentran en el reborde para la mano, las situaciones peligrosas pueden verse aumentadas por la energía de asistencia.
Otro sistema de asistencia de accionamiento energético se describe en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 201.3/000.873.2 A1. El sistema de asistencia de accionamiento energético de activación por empuje basada en movimiento descrito en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 201.3/000.873.2 A1 usa mediciones basadas en el movimiento para determinar cuándo el usuario aplica un empuje a los rebordes para la mano de la silla de ruedas y frena con los rebordes para la mano. El reconocimiento del empuje activa un sistema impulsor que proporciona una fuerza impulsora de asistencia a la silla de ruedas para reducir la demanda en el usuario durante la propulsión. El reconocimiento del freno desactiva la asistencia de energía. La asistencia de energía proporcionada es proporcional al empuje detectado y puede modularse a diferentes configuraciones proporcionales.
Un sistema de asistencia de movimiento para accionar una silla de ruedas se describe también en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 201.4/026.257.5 A1. En determinadas realizaciones del sistema descrito en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 201.4/026.257.5 A1, un usuario puede controlar un sistema de asistencia de movimiento a través de un interruptor de control. El interruptor de control puede ubicarse en o alrededor del asiento o en el reborde de empuje de la silla de ruedas. El interruptor de control también puede ser un control remoto, incluido, por ejemplo, un control remoto de muñeca que puede usarse en la muñeca o en el antebrazo de un usuario. Por lo tanto, el usuario puede activar y/o desactivar el sistema de asistencia de movimiento presionando un botón, activando un interruptor, presionando sobre un regulador y lo similar. El documento US523.406.6 describe una silla de ruedas asistida por energía con un sensor de torsión.
Determinados aspectos del sistema descrito en la presente descripción proporcionan un sistema de asistencia de energía que le da al usuario un mayor grado de control sobre la activación y desactivación de una fuerza impulsora de asistencia.
Resumen
La presente descripción describe un sistema para proporcionar una fuerza de accionamiento de asistencia a una silla de ruedas, según la reivindicación 1. El sistema comprende un sistema de asistencia de accionamiento energético. El sistema de asistencia de accionamiento energético puede incluir un sistema de detección de movimiento que está configurado para detectar el movimiento del sistema de asistencia de accionamiento energético, que está integrado con la silla de ruedas. El sistema de asistencia de accionamiento energético incluye, además, un sistema de accionamiento de asistencia energético, capaz de proporcionar a la silla de ruedas una fuerza de accionamiento de asistencia. El sistema comprende, además, un sensor, y el sensor está configurado para detectar el movimiento por parte de la mano de un usuario. El sensor está configurado para comunicarse con el sistema de asistencia de accionamiento energético.
La presente tecnología proporciona un sistema de accionamiento de asistencia que usa un sensor que está configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario. En algunas realizaciones, el usuario puede usar el sensor. Por ejemplo, el sensor puede incorporarse en una muñequera que lleva puesta el usuario. El sensor puede comprender uno o más acelerómetros, uno o más giroscopios y/o uno o más magnetómetros. En algunas realizaciones, el sensor puede comunicarse con el sistema de asistencia de accionamiento energético a través de una conexión inalámbrica.
El sistema de accionamiento de asistencia está configurado para determinar si una silla de ruedas está siendo empujada manualmente basándose, ya sea en su totalidad o en parte, en el movimiento detectado por un sensor configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema puede configurarse para determinar si la silla de ruedas está siendo empujada manualmente a través de una combinación de (a) una aceleración detectada del sistema de asistencia de accionamiento energético y (b) el movimiento detectado del usuario. Por lo tanto, el sistema puede configurarse para activar una fuerza de accionamiento de asistencia si la aceleración del sistema de asistencia de accionamiento energético indica un empuje manual y el movimiento del usuario indica un empuje manual. En algunas realizaciones, el nivel de la fuerza de accionamiento de asistencia puede basarse, además, en su totalidad o en parte, en el movimiento del usuario detectado por el sensor.
El sistema de accionamiento de asistencia está configurado para determinar si una silla de ruedas está siendo frenada manualmente basándose, ya sea en su totalidad o en parte, en el movimiento detectado por un sensor que está configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema puede configurarse para determinar si la silla de ruedas está siendo frenada manualmente a través de una combinación de (a) una deceleración detectada del sistema de asistencia de accionamiento energético y (b) el movimiento del usuario detectado. Alternativamente, en algunas realizaciones, el sistema puede configurarse para determinar si la silla de ruedas está siendo frenada manualmente en base al movimiento del usuario detectado por el sensor. Por lo tanto, el sistema puede configurarse para desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta al movimiento de un usuario que indica un frenado manual, tal como un golpecito por parte de la mano contra un reborde de empuje de la silla de ruedas.
En algunas realizaciones, el sistema de accionamiento de asistencia puede comprender un sistema de detección de movimiento que se configura para detectar el movimiento de la silla de ruedas, un sensor configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario y un sistema de asistencia de accionamiento energético que es capaz de proporcionar a la silla de ruedas una fuerza impulsora de asistencia. El sistema puede configurarse para determinar si la silla de ruedas está siendo empujada y/o frenada manualmente en base al menos en parte al movimiento del usuario detectado por el sensor. En consecuencia, el sistema puede configurarse para activar una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta a un empuje manual y/o desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta a un frenado manual.
Determinados aspectos de la presente tecnología proporcionan una silla de ruedas que tiene una realización del sistema de fuerza de accionamiento de asistencia descrito en la presente descripción.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 muestra una vista isométrica de una realización de un sistema de asistencia de accionamiento energético que comprende un acoplamiento de asistencia de accionamiento energético de una sola rueda de accionamiento y un dispositivo de control remoto montado en una silla de ruedas genérica. Una de las ruedas posteriores se ha retirado para mayor claridad.
La Figura 2 muestra una vista ampliada del acoplamiento de asistencia de accionamiento energético de una sola rueda de accionamiento de la Figura 1 montado en la barra del eje de un armazón de silla de ruedas.
La Figura 3 muestra una vista en despiece del montaje del acoplamiento de asistencia de accionamiento energético de una sola rueda de accionamiento de la Figura 1 retirado de la silla de ruedas.
La Figura 4 muestra una vista lateral de una silla de ruedas equipada con un sistema de asistencia de accionamiento energético según una realización de la presente tecnología.
La Figura 5A muestra una vista en perspectiva de un sensor configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario según una realización de la presente tecnología.
La Figura 5B muestra una vista en despiece del montaje de un sensor configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario según una realización de la presente tecnología.
La Figura 6 muestra una vista lateral de un movimiento del usuario que, según una realización de la presente tecnología, indica un empuje manual de una silla de ruedas.
La Figura 7 muestra una vista frontal de un movimiento del usuario que, según una realización de la presente tecnología, indica un frenado manual de una silla de ruedas.
Descripción detallada
La tecnología descrita en la presente descripción se refiere, generalmente, a un sistema de accionamiento de asistencia para una silla de ruedas manual. La instrumentación basada en el movimiento mide los parámetros cinemáticos del sistema de asistencia de accionamiento energético. Los parámetros cinemáticos medidos incluyen, aunque no de forma limitativa, velocidades lineales, velocidades angulares, aceleraciones lineales y aceleraciones angulares. Estos parámetros se cuantifican mediante el uso de un intervalo de instrumentos, incluidos, aunque no de forma limitativa, giroscopios, codificadores, potenciómetros, unidades de medición de inercia y acelerómetros multiejes. A partir de estas mediciones basadas en el movimiento, puede reconocerse la activación por empuje.
El reconocimiento de activación por empuje emplea el principio de que cuando el usuario está aplicando un empuje al reborde26para la mano montado en el reborde, o reborde de empuje, de las ruedas16posteriores típicas en una silla8de ruedas genérica manual, como se muestra en la Figura 1, las ruedas16posteriores de la silla16de ruedas están acelerándose por el usuario. Si las ruedas16posteriores están experimentando una aceleración angular, entonces la silla8de ruedas y todas las partes integradas experimentarán una aceleración. Debido a que la silla de ruedas se está acelerando, el sistema de asistencia mediante energía que se conecta a esta también se acelerará. Si se determina que las mediciones de aceleración de asistencia de accionamiento energético están por encima de un determinado umbral, se reconocerá un empuje por parte del usuario. Similarmente, si se determina que las mediciones de desaceleración de asistencia de accionamiento energético están por encima de un determinado umbral, se reconocerá un frenado por parte del usuario. El reconocimiento de empuje desencadena la activación de una fuerza de accionamiento de asistencia para ayudar en la propulsión de la silla8de ruedas y del usuario, en la silla de ruedas, que realiza el empuje. La magnitud, o nivel, de la fuerza de accionamiento de asistencia proporcionada estará relacionada con la entrada de manual de energía calculada a partir de los sensores basados en el movimiento. En un método, la unidad de accionamiento energético se configura a la velocidad alcanzada durante el empuje del usuario. Cuando se detecta un frenado por parte del usuario, se interrumpe la potencia proporcionada.
Las Figuras 1 y 2 muestran una realización del sistema de asistencia de accionamiento energético en el que se emplea la activación por empuje basada en movimiento. El sistema10de asistencia de accionamiento energético, que en esta realización comprende un acoplamiento12de accionamiento de asistencia energético de una sola rueda, se muestra montado en una silla8de ruedas genérica, que comprende un enlace18de accionamiento, una rueda20de accionamiento de buje eléctrico, un acoplamiento22de montaje y un dispositivo24de control remoto.
El acoplamiento12de accionamiento de asistencia energético está posicionado entre las ruedas16de accionamiento de la silla de ruedas, de manera que la rueda20de accionamiento eléctrico entra en contacto con el suelo en un punto situado a mitad de camino entre las ruedas16de accionamiento de la silla de ruedas. Esta ubicación evita que la silla de ruedas gire o se desvíe cuando se proporciona una fuerza de asistencia, sin impedir significativamente la rotación de la silla cuando se desee para maniobrar. El acoplamiento12de asistencia de accionamiento energético de una sola rueda y el enlace18de accionamiento también están inclinados de tal manera que a medida que aumenta el accionamiento energético de la rueda de accionamiento, la rueda experimenta un movimiento dirigido hacia el suelo para un control ideal de la tracción.
La rueda20de accionamiento eléctrica está montada en el extremo distal del enlace18de accionamiento, que está unido de manera pivotante a la barra14de eje de la silla de ruedas a través del acoplamiento22de montaje. Aunque la Figura 1 y la Figura 2 muestran una realización con un acoplamiento22de montaje singular, en otras realizaciones pueden usarse una pluralidad o múltiples acoplamientos de montaje para conectar el enlace18de accionamiento. En algunas realizaciones, un dispositivo24de control remoto puede formar parte del sistema10de asistencia de accionamiento energético y usarse para encender/apagar la unidad y modular entre múltiples ajustes de configuración para proporcionar diferentes cantidades de fuerza de accionamiento relacionadas con la aceleración detectada del sistema de asistencia de accionamiento energético a partir del empuje realizado por el usuario.
Un conjunto en despiece de una realización de un acoplamiento12de accionamiento de asistencia energético se muestra en la Figura 3, que se presentó originalmente en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 201.3/000.873.2 A1. En esta realización, el sistema de accionamiento de asistencia energético comprende un enlace18de accionamiento que tiene una carcasa o armazón30, un paquete32de baterías, una placa28de circuito y un motor20de buje eléctrico. La función principal de la placa28de circuito es recibir mediciones de sensores, procesar esas mediciones para determinar si los usuarios están empujando o frenando y, después, suministrar la cantidad adecuada de energía desde la batería32al motor20. Un sistema de detección de movimiento configurado para detectar el movimiento del sistema de asistencia de accionamiento energético puede incluir unidades de medición inercial (giroscopios, acelerómetros y magnetómetros) en la placa28de circuito, sensores de posición de rotación (codificadores ópticos, sensores de efecto Hall o interruptores de láminas) en el motor20de accionamiento, o unidades de medición inercial en otra parte del sistema de asistencia de accionamiento energético, por ejemplo, el dispositivo24de control remoto.
Las realizaciones del acoplamiento12de accionamiento de asistencia energético, tales como las presentadas en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 201.4/026.257.5 A1, se contemplan también para su uso con el sistema descrito actualmente. En algunas realizaciones, por ejemplo, el paquete32de baterías o un paquete de baterías extra, puede configurarse para deslizarse debajo del asiento y conectarse, por medio de un cordón o cable, al enlace18de accionamiento. Aunque la realización mostrada en la Figura 3 muestra los componentes del sistema de asistencia de accionamiento energético incorporados en el enlace18de accionamiento, diversos componentes del sistema de asistencia de accionamiento energético pueden incorporarse en una unidad que se acopla a la silla de ruedas en otras ubicaciones, tal como debajo del asiento.
Las realizaciones del acoplamiento12de accionamiento de asistencia energético también puede comprender una unidad de accionamiento, tal como la que se muestra en la Figura 4, que se presentó originalmente en la publicación de solicitud de patente estadounidense n.° 201.4/026.257.5 A1. Por ejemplo, el sistema de asistencia de accionamiento energético puede incluir un enlace18de accionamiento que puede acoplarse a un mecanismo22de montaje (p. ej., un acoplamiento de montaje o un enganche), que puede unirse a uno o más elementos estructurales de una silla de ruedas. Por ejemplo, el mecanismo22de montaje puede sujetarse a una barra de soporte, una barra de eje o similares. En algunas realizaciones, el mecanismo de montaje puede ser una barra conectora expandible que puede montarse y desmontarse de uno o más elementos estructurales de la silla de ruedas. El enlace18de accionamiento puede acoplarse y desacoplarse del mecanismo22de montaje a través de una bisagra36, por ejemplo.
La rueda20de accionamiento puede incluir múltiples rodillos34laterales posicionados radialmente alrededor de la circunferencia de la rueda20de accionamiento. Los rodillos34laterales pueden rotar alrededor de un eje que es tangencial a la circunferencia de la rueda20de accionamiento, de manera que, cuando la rueda de accionamiento se coloca en una superficie, la rueda de accionamiento puede deslizarse libremente en una dirección paralela al eje de rotación de la rueda de accionamiento. Debido a que los rodillos34laterales rotan libremente alrededor de un eje tangencial a la circunferencia de la rueda20de accionamiento, la rueda de accionamiento puede deslizarse en una dirección paralela al eje central de la rueda de accionamiento mientras está en contacto con el suelo. Los rodillos34laterales pueden proporcionar, además, tracción entre la rueda20de accionamiento y el suelo cuando la rueda de accionamiento está accionándose o rodando alrededor del eje central de la rueda de accionamiento. En algunas realizaciones, la rueda20de accionamiento puede incluir, además, más de una rueda. Por ejemplo, la rueda20de accionamiento puede comprender, en algunas realizaciones, dos ruedas, teniendo una o ambas ruedas rodillos34laterales.
Con referencia a las Figuras 5A y 5B, y además del sistema10de asistencia de accionamiento energético, las realizaciones de la tecnología descrita actualmente incluyen uno o más sensores40adicionales. Cada uno del uno o más sensores40adicionales puede estar configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario. Como se usa en la presente descripción, el movimiento de la mano de un usuario debe interpretarse ampliamente como incluyente del movimiento de una parte del cuerpo que se aproxima de manera representativa al movimiento de la mano de un usuario. En otras palabras, el sensor40puede configurarse, aunque no necesariamente, para detectar directamente el movimiento de la mano de un usuario, por ejemplo, configurándose para que lo sostenga un usuario o se acople a la mano del usuario. En cambio, por ejemplo, un sensor40puede estar configurado para que un usuario lo lleve puesto en la muñeca o en la parte inferior del brazo y todavía estar configurado para detectar el movimiento de la mano de un usuario. En realizaciones alternativas, uno o más sensores40adicionales pueden estar configurados para detectar el movimiento del brazo y/o el hombro de un usuario. Y, en algunas realizaciones, múltiples sensores, p. ej., la combinación de un sensor de muñequera y un sensor para llevar en la parte superior del brazo o la combinación de un sensor de muñequera y un sensor para llevar en el dedo, podrían usarse para proporcionar datos de movimiento del usuario mejorados.
Se contempla que, en algunas realizaciones, podría proporcionarse cada uno de un primer sensor40, configurado para detectar el movimiento de la primera mano (p. ej., derecha) de un usuario, y un segundo sensor, configurado para detectar el movimiento de la segunda mano (p. ej., izquierda) de un usuario. Sin embargo, en muchas realizaciones, el sistema puede incluir solamente un único sensor40, ya que el movimiento de una mano normalmente es adecuado para proporcionar la información que puede usarse para determinar si una silla de ruedas está siendo empujada o frenada manualmente. En algunas realizaciones, el sensor40puede configurarse para detectar el movimiento ya sea de la mano derecha o de la mano izquierda del usuario, lo que permite usar el sensor con cualquier mano.
El sensor40puede configurarse, además, para comunicarse con el sistema de asistencia de accionamiento energético. Por ejemplo, en realizaciones de la presente tecnología, el sensor40está configurado para transmitir información relacionada con el movimiento de la mano de un usuario al sistema de asistencia de accionamiento energético mediante el uso de tecnología de comunicación inalámbrica. El tipo de tecnología de comunicación inalámbrica no está limitado y puede seleccionarse de los conocidos generalmente en la técnica, tales como Wi-Fi, Bluetooth u otros medios inalámbricos basados en ondas de radio, inalámbricos inductores, inalámbricos infrarrojos, ultra wideband (banda ultra ancha - UWB), o similares. En consecuencia, en algunas realizaciones, el sensor40puede comprender un transmisor44inalámbrico. Como se ilustra en la Figura 5B, por ejemplo, el transmisor44inalámbrico puede incorporarse en una placa de circuito que también comprende el uno o más elementos que componen el sensor40. El sensor40puede estar configurado, además, para transmitir información relacionada con el movimiento de la mano de un usuario al sistema de asistencia de accionamiento energético a través de una conexión por cable entre el sistema de asistencia de accionamiento energético y el sensor.
En realizaciones de la presente tecnología, el sensor40puede configurarse para que un usuario lo lleve puesto. Por ejemplo, el sensor40puede configurarse para llevarlo en la mano (p. ej., la palma de la mano, los dedos, etc.), la muñeca o el antebrazo. En algunas realizaciones, el sensor40puede comprender una muñequera42. El sensor40puede incorporarse con una muñequera42de múltiples maneras. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sensor40puede comprender una banda amoldable que es estirable y/o plegable, lo que facilita ponerse y quitarse la muñequera. La banda puede tener, además, una parte antideslizante en una superficie interior diseñada para evitar que el sensor40se mueva involuntariamente en el usuario (el movimiento involuntario de la muñequera en la muñeca o brazo del usuario puede introducir ruido indeseable en el movimiento detectado). Por ejemplo, la parte antideslizante puede comprender un material tal como caucho que proporciona fricción entre la muñequera y el brazo/muñeca de un usuario, preferentemente, sin sacrificar la comodidad del usuario. En otras realizaciones, la muñequera42puede comprender una abrazadera u otro mecanismo para asegurar la muñequera al brazo de un usuario. Y, en algunas realizaciones, el sensor puede incorporarse en una muñequera o una muñequera existente tal como un brazalete o pulsera para el brazo. En otras realizaciones, el sensor40puede configurarse para usarlo en la parte superior del brazo de un usuario.
El sensor40puede configurarse para detectar, y en algunas realizaciones medir, diversos movimientos a través de numerosos planos. El sensor40puede comprender uno o más acelerómetros46y uno o más giroscopios48. El sensor40puede comprender, además, uno o más magnetómetros50. Por ejemplo, el sensor40puede incluir una inertial measurement unit (unidad de medición inercial - IMU). En algunas realizaciones, la IMU puede ser una IMU de tres ejes, que comprende tres acelerómetros, tres giroscopios y, opcionalmente, tres magnetómetros. El sensor puede comprender, además, una fuente de energía, tal como una batería60.
En algunos sistemas de asistencia de accionamiento energético, la aceleración y desaceleración del sistema de asistencia de accionamiento energético (y, por lo tanto, de la silla de ruedas a la cual se incorpora el sistema) pueden usarse para determinar cuándo el usuario empuja manualmente o frena manualmente la silla de ruedas. Por ejemplo, la determinación de la aceleración lineal de la silla de ruedas podría lograrse muestreando frecuentemente la posición de rotación de la rueda 20 de accionamiento, diferenciando muestras distintas para obtener la velocidad de rotación, y a continuación diferenciando los valores de velocidad de rotación para determinar la aceleración de rotación de la rueda (la aceleración lineal de la silla de ruedas se relaciona directamente con la aceleración de rotación de la rueda20de accionamiento).
El uso de estas mediciones basadas en movimiento de la silla de ruedas para determinar cuándo aplica el usuario un empuje a los rebordes26para la mano de la silla de ruedas, o frena con los rebordes para la mano, está sujeto, sin embargo, a algunas posibles dificultades. Por ejemplo, el sistema de asistencia de accionamiento energético puede registrar un empuje manual incluso cuando no se ha realizado empuje manual, es decir, un falso positivo, tal como cuando la silla8de ruedas se acelera debido al movimiento cuesta abajo, el movimiento hacia fuera de un bordillo, el movimiento sobre un bache, o similares. De manera similar, el sistema de asistencia de accionamiento energético puede registrar un frenado manual incluso cuando no se ha realizado un frenado manual, es decir, un falso negativo, tal como cuando la silla8de ruedas se desacelera debido al movimiento cuesta arriba, el movimiento desde una superficie dura hacia una superficie alfombrada, el movimiento a través de una curva cerrada, o similares.
Mediante el uso de datos del sensor40adicional para determinar cuándo se ha producido un empuje manual o un frenado manual, el sistema de la tecnología descrita actualmente no está sujeto a estos mismos falsos positivos ni falsos negativos. En consecuencia, el sistema de la tecnología descrita actualmente puede proporcionar una indicación más precisa y fiable de cuándo un usuario empuja manualmente y/o frena manualmente una silla8de ruedas.
Para realizar un empuje manual, un usuario normalmente agarrará los rebordes26para la mano de la silla8de ruedas y moverá sus brazos en un movimiento de barrido, tal como el que se muestra en la Figura 6. En consecuencia, el sistema puede configurarse para detectar y registrar un movimiento del sensor40que es compatible con este movimiento del usuario. En realizaciones de la presente tecnología, el sistema está configurado para determinar si la silla de ruedas está siendo empujada manualmente en base, al menos en parte, al movimiento del usuario detectado por el sensor40. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema puede estar configurado para registrar un movimiento de empuje manual cuando el sensor40detecta un movimiento de barrido, tal como el que se muestra en la Figura 6, que tiene una velocidad o aceleración que está por encima de un determinado umbral inferior, tal como un aumento en la velocidad que es al menos aproximadamente 0,2 m/s durante al menos un período de 0,1 segundos.
En algunas realizaciones, el sistema puede estar configurado para determinar si la silla de ruedas está siendo empujada manualmente mediante el uso de una combinación de (a) una aceleración detectada del sistema10de asistencia de accionamiento energético, y (b) el movimiento del usuario detectado por el sensor40. En consecuencia, el sistema puede configurarse para activar una fuerza de accionamiento de asistencia solo si tanto (1) la aceleración del sistema10de asistencia de accionamiento energético indica que se ha producido un empuje manual como si (2) el movimiento del usuario detectado por el sensor40indica que se ha producido un empuje manual. Por ejemplo, cuando una aceleración del sistema10de asistencia de accionamiento energético, es decir, la aceleración de la silla de ruedas, es del tipo de registro de que se ha producido un empuje manual, pueden analizarse los datos del sensor40para confirmar si se ha producido o no un empuje manual. Si los datos del sensor40son representativos de un empuje manual, el sistema puede activar una fuerza de accionamiento de asistencia. Sin embargo, si los datos del sensor40no son representativos de un empuje manual, el sistema puede no activar una fuerza de accionamiento de asistencia. De esta manera, puede evitarse la activación de una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta a una aceleración de la silla de ruedas asociada con fuentes distintas al empuje manual realizada por el usuario.
Aunque la descripción anterior implica un orden de análisis (la aceleración del sistema de asistencia de accionamiento energético indica que se verifica un empuje frente a datos de movimiento del usuario), el sistema no se limita a ningún orden de análisis en particular. Más bien, un movimiento del usuario que indica un empuje puede verificarse frente a los datos de aceleración, o ambas variables pueden analizarse al mismo tiempo.
Para realizar un frenado manual, un usuario normalmente agarrará los rebordes26para la mano de la silla8de ruedas y mantendrá sus manos en su sitio para ralentizar o detener la rotación de las ruedas posteriores. Este movimiento normalmente implica un movimiento de la mano del usuario, tal como el que se muestra en la Figura 7, hacia el reborde26para la mano de la silla de ruedas que termina abruptamente cuando el usuario alcanza y agarra el reborde para la mano. En consecuencia, el sistema puede configurarse para detectar y registrar un movimiento del sensor40que es compatible con este movimiento del usuario. En realizaciones de la presente tecnología, el sistema se configura para determinar si la silla de ruedas está siendo frenada manualmente en base, al menos en parte, al movimiento del usuario detectado por el sensor40. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema puede configurarse para registrar un movimiento manual de frenado cuando el sensor40detecta un movimiento hacia el reborde26para la mano de la silla de ruedas que tiene una desaceleración (debido a un golpeteo en el reborde para la mano) por encima de un determinado umbral inferior, tal como al menos aproximadamente 20 m/s2 durante al menos un período de 0,1 segundos.
En algunas realizaciones, el sistema puede configurarse para determinar si la silla de ruedas está siendo frenada manualmente mediante el uso de una combinación de (a) una desaceleración detectada del sistema10de asistencia de accionamiento energético, y (b) el movimiento del usuario detectado por el sensor40. En consecuencia, el sistema puede configurarse para desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia solo si tanto (1) la desaceleración del sistema10de asistencia de accionamiento energético indica que se ha producido un frenado manual como si (2) el movimiento del usuario detectado por el sensor40indica que se ha producido un frenado manual. Por ejemplo, cuando una desaceleración del sistema10de asistencia de accionamiento energético, es decir, una desaceleración de la silla de ruedas, es del tipo de registro de que se ha producido un frenado manual, los datos del sensor40pueden analizarse para confirmar si se ha producido o no un frenado manual. Si los datos del sensor40son representativos de un frenado manual, el sistema puede desactivar o reducir una fuerza de accionamiento de asistencia. Sin embargo, si los datos del sensor40no son representativos de un frenado manual, el sistema puede no desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia. De esta manera, puede evitarse la desactivación de una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta a la desaceleración de la silla de ruedas asociada con fuentes distintas a un frenado manual realizado por el usuario.
Aunque la descripción anterior implica una orden de análisis (la desaceleración del sistema de asistencia de accionamiento energético indica que se verifica un freno frente a los datos de movimiento del usuario), el sistema no se limita a ningún orden de análisis en particular. Más bien, un movimiento del usuario que indica un freno puede verificarse frente a los datos de desaceleración, o ambas variables pueden analizarse al mismo tiempo.
En otras realizaciones, el sistema puede configurarse para desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta al movimiento de un usuario que corresponde a un frenado manual, tal como un golpecito por parte de la mano contra un reborde de empuje. Tan pronto como se detecta el movimiento de un usuario que corresponde con un frenado manual, la fuerza de accionamiento de asistencia puede desactivarse o reducirse, tanto si se ha detectado una desaceleración representativa como si no. De esta manera, el sistema puede proporcionar una característica de frenado que tiene una sensibilidad mejorada. Esto puede ser particularmente ventajoso cuando un usuario pueda tener una fuerza limitada, ya que servirá para evitar que el usuario tenga que aplicar una fuerza que sea suficiente para actuar contra la fuerza de accionamiento de asistencia para desacelerar la silla de ruedas.
El uso del sensor40para registrar un frenado manual y, por lo tanto, desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia también puede proporcionar al sistema una característica de frenado más eficaz y fácil de usar. Por ejemplo, en algunos sistemas de asistencia de accionamiento energético, puede usarse un interruptor o botón de control para realizar determinadas funciones, lo que incluye desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia. En realizaciones de la presente tecnología, sin embargo, un usuario puede desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia que realiza un movimiento de frenado natural. Por lo tanto, en una situación peligrosa, por ejemplo, el usuario no tendrá que acordarse de realizar ningún movimiento adicional (y potencialmente no natural) para presionar un botón, voltear un interruptor o similares. Más bien, el movimiento del sensor40que resulta del movimiento de frenado natural e instintivo de un usuario puede ser suficiente para desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia.
En algunas realizaciones, el movimiento del usuario detectado por el sensor puede usarse también para determinar el nivel, es decir, la magnitud, de la fuerza de accionamiento de asistencia. De esta manera, el sensor40puede proporcionar también al sistema un ajuste mejorado de velocidad de la fuerza de accionamiento. En algunas realizaciones, por ejemplo, la fuerza de accionamiento de asistencia proporcionada puede calcularse en base al movimiento de la silla de ruedas. Por ejemplo, la unidad de accionamiento energético podría configurarse a la velocidad máxima alcanzada durante el empuje realizado por el usuario. Sin embargo, teniendo en cuenta los datos del sensor40para determinar el nivel al cual establecer la fuerza de accionamiento de asistencia, el sistema de la tecnología descrita actualmente puede proporcionar una velocidad coincidente con mayor precisión. Los datos del sensor40también pueden usarse para proporcionar una transición más fluida entre la velocidad alcanzada por el empuje manual y la activación de la fuerza de accionamiento de asistencia.
El sistema puede configurarse, además, de manera que el nivel de fuerza de accionamiento de asistencia se base, al menos en parte, en el movimiento del usuario detectado por el sensor. El intervalo de movimiento de la mano de un usuario incluyendo, por ejemplo, la dirección, la velocidad, etc., del movimiento de empuje, puede medirse mediante el sensor40y usarse para indicar la aceleración deseada que el usuario pretende lograr. En algunas realizaciones, el sistema puede configurarse para determinar el nivel en el cual se establece la fuerza de accionamiento de asistencia mediante el uso de una combinación de (a) la aceleración medida del sistema10de asistencia de accionamiento energético y (b) el movimiento del usuario medido por el sensor40. Y, en algunas realizaciones, el sistema puede configurarse para permitir al usuario aumentar el nivel de una fuerza de accionamiento de asistencia realizando un empuje manual, o un movimiento de empuje manual, durante la operación de una fuerza de accionamiento de asistencia existente.
En algunas realizaciones, el sistema puede configurarse de modo que sea programable, de tal manera que el sistema pueda adaptarse a un individuo específico. De esta manera, el sistema puede configurarse para registrar con mayor precisión los datos del sensor40que son indicativos de un empuje manual y/o un frenado manual por parte de un usuario en particular. El sistema puede comprender, además, un sistema “ inteligente” , es decir, configurado para usar datos del sistema10de asistencia de accionamiento energético y el sensor40para “ aprender” qué datos del sensor son indicativos de un empuje manual y/o un frenado manual por parte de un usuario en particular.
El sensor40también puede comprender cualquier número de componentes adicionales, cada uno de los cuales puede proporcionar a la tecnología descrita actualmente funciones adicionales y beneficios para el usuario. En algunas realizaciones, por ejemplo, el sensor40puede incluir uno o más componentes de notificación al usuario. El uno o los varios componentes de notificación de usuario pueden configurarse para notificar a un usuario cuándo se ha reconocido un empuje manual (y, por lo tanto, cuándo se ha activado una fuerza de accionamiento de asistencia o se ha incrementado el nivel de la fuerza de accionamiento de asistencia), cuándo se ha reconocido un frenado manual (y, por lo tanto, cuándo se ha desactivado una fuerza de accionamiento de asistencia o se ha reducido el nivel de la fuerza de accionamiento de asistencia), o las dos cosas. El uno o más componentes de notificación de usuario también pueden notificar a un usuario cuándo una batería, ya sea la batería del sistema32de asistencia de accionamiento energético, la batería60del sensor, o ambas, está baja. El uno o los varios componentes de notificación de usuario pueden comprender un indicador de luz para proporcionar una indicación visual, un altavoz para proporcionar una indicación auditiva, un indicador de vibración para proporcionar una indicación física, o cualquier combinación de estos. Por ejemplo, en la realización mostrada en las Figuras 5A y 5B, el sensor40comprende un indicador52de luz LED y un motor54de vibración.
El sensor40puede comprender, además, un interruptor56de encendido/apagado mediante el cual un usuario puede encender el sensor para su uso y apagarlo para ahorrar batería. El interruptor de encendido/apagado puede ubicarse en una posición en el sensor a la que un usuario puede acceder convenientemente. Por ejemplo, en la realización que se muestra en las Figuras 5A y 5B, el sensor40comprende un botón56de encendido/apagado en la parte superior de la muñequera42. El sensor puede comprender, además, uno o más puertos mediante los cuales el sensor puede conectarse a una fuente de energía para recargar la batería. Por ejemplo, en la realización mostrada en las Figuras 5A y 5B, el sensor40comprende un puerto58mediante el cual la batería puede conectarse a un puerto USB, un enchufe de pared u otra fuente de energía. En algunas realizaciones, el sensor40puede comprender además, uno o más puertos mediante los cuales el sensor puede conectarse al sistema10de asistencia de accionamiento energético mediante el uso de una conexión por cable. Una conexión por cable puede usarse ya sea en lugar de una conexión inalámbrica o como alternativa, p. ej., una conexión de respaldo, a una conexión inalámbrica.
En algunas realizaciones, el sensor40también puede comprender una o más capas protectoras. Por ejemplo, en la realización mostrada en las Figuras 5A y 5B, el sensor40comprende una capa62de sellado de humedad, que protege los componentes eléctricos del sensor de la humedad que puede entrar en el recinto debido al contacto con la piel. Aunque no se muestra en las Figuras, el sensor40puede comprender, además, una capa62de sellado de humedad para proteger los componentes eléctricos del sensor de la humedad que puede entrar en el recinto a causa de precipitaciones, derrames de fluidos, y similares. En algunas realizaciones, por ejemplo, el sensor40puede configurarse de modo que tenga propiedades resistentes al agua o impermeables.
Claims (14)
1. Un sistema para proporcionar una fuerza de accionamiento de asistencia a una silla de ruedas que comprende:
(a) un sistema (10) de asistencia de accionamiento energético que comprende un sistema (12) de accionamiento de asistencia energético y
(b) un sensor (40), caracterizado porque el sensor está configurado para detectar un movimiento de la mano de un usuario, estando el sensor en comunicación con el sistema de asistencia de accionamiento energético; en donde el sistema está configurado para
i. determinar cuándo está siendo empujada manualmente la silla de ruedas en base, al menos en parte, al movimiento de la mano del usuario detectada por el sensor; y/o ii. determinar cuándo está siendo frenada manualmente la silla de ruedas en base, al menos en parte, al movimiento de la mano del usuario detectado por el sensor.
2. El sistema según la reivindicación 1, que comprende además un sistema de detección de movimiento configurado para detectar el movimiento de:
(i) el sistema de asistencia de accionamiento energético; o
(ii) la silla de ruedas;
en donde el sistema está configurado para activar una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta a un empuje manual determinado y/o para desactivar la fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta a un frenado manual determinado.
3. El sistema según la reivindicación 2, en donde el sistema de detección de movimiento está configurado para detectar el movimiento del sistema de asistencia de accionamiento energético y en el que el sistema está configurado para determinar si la silla de ruedas está siendo empujada manualmente utilizando una combinación de
(a) una aceleración detectada del sistema de asistencia de accionamiento energético, y
(b) el movimiento de la mano del usuario detectado por el sensor.
4. El sistema según la reivindicación 3, en donde el sistema está configurado para activar una fuerza de accionamiento de asistencia tanto si la aceleración del sistema de asistencia de accionamiento energético indica un empuje manual como si el movimiento de la mano del usuario indica un empuje manual.
5. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor está configurado para que lo lleve un usuario, en particular para que lo lleve un usuario en la muñeca.
6. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor comprende uno o más acelerómetros y uno o más giroscopios, y en particular el sensor también comprende uno o más magnetómetros
7. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor se comunica con el sistema de asistencia de accionamiento energético utilizando una conexión inalámbrica.
8. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el sistema está configurado para desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia en respuesta a un movimiento del usuario que corresponde a un golpe con la mano contra un reborde de empuje.
9. El sistema según la reivindicación 8, que comprende además un sistema de detección de movimiento configurado para detectar el movimiento del sistema de asistencia de accionamiento energético; y en donde el sistema está configurado para determinar si la silla de ruedas está siendo frenada manualmente utilizando una combinación de
(a) una desaceleración detectada del sistema de asistencia de accionamiento energético, y (b) el movimiento de la mano del usuario detectado por el sensor.
10.El sistema según la reivindicación 9, en donde el sistema está configurado para desactivar una fuerza de accionamiento de asistencia tanto si la desaceleración del sistema de asistencia de accionamiento energético indica un frenado manual como si el movimiento de la mano del usuario indica un frenado manual.
11. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde un nivel de fuerza de accionamiento de asistencia se basa, al menos en parte, en el movimiento de la mano del usuario detectado por el sensor, en particular utilizando una combinación de
(a)una aceleración medida del sistema de asistencia de accionamiento energético, y (b)el movimiento de la mano del usuario detectado por el sensor.
12. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el sensor comprende un componente de notificación de usuario que está configurado para indicar cuándo se registra un empuje manual y/o cuándo se registra un frenado manual, en donde el componente de notificación de usuario comprende en particular una luz, un altavoz, un indicador de vibración, o una combinación de los mismos.
13. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende además un enlace de accionamiento, una unidad de rueda accionamiento de buje eléctrico y un acoplamiento de montaje, en donde la rueda de accionamiento de buje eléctrico se monta en un extremo distal del enlace de accionamiento, que está unido de manera pivotante a una barra de eje de silla de ruedas a través del acoplamiento de montaje.
14. Una silla de ruedas que comprende el sistema de fuerza de accionamiento de asistencia según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
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