FI116119B - Kuljetusvälineitä ja -menetelmiä - Google Patents

Description

116119 KULJETUSVÄLINEITÄ JA -MENETELMIÄ

Tekniikan ala 5

Esillä oleva keksintö liittyy kuljetusvälineeseen, jossa on tuki käyttäjän tukemiseksi ja alustaan kosketuksessa oleva moduuli, joka on liitetty tukeen ja jossa on ainakin yksi alustaan kosketuksessa oleva elementti, jotka tuki ja alus-10 taan kosketuksessa oleva moduuli ovat kokoonpanon osia.

Aikaisempi tekniikan taso

Ihmisten kuljetukseen tarkoitettuja välineitä ja menetelmiä tunnetaan monenlaisia. Näiden välineiden rakenne on yleensä 15 tulosta sellaisesta kompromissista, joka suosii vakautta ohjattavuuden kustannuksella. On nimittäin vaikeaa saada aikaan esimerkiksi itseliikkuva, käyttäjän ohjattavissa oleva väline henkilöiden kuljettamiseksi mahdollisesti epäsäännöllisen pinnan omaavalla alustalla, mutta sen sijaan tällaisella 20 laitteella kuljettaminen sellaisella alustalla, jonka pinta on suhteellisen tasainen, on aina mahdollista. Epätasaisilla : , pinnoilla tapahtuvaan kuljetukseen sopivat kuljetusvälineet , >4 ovat yleensä monimutkaisia, raskaita ja hankalia tavallista • - · kuljetusta ajatellen.

25 • Yhteenveto keksinnöstä • * ~~ — • t • I * • *.· ' Keksintö tarjoaa käyttöön edullisessa sovellutusmuodossaan välineen ihmisten kuljettamiseksi mahdollisesti epäsäännöl- I % !tj j 30 lisen pinnan omaavalla alustalla. Kuljetusvälineeltä puuttuu luontainen vakavuus alustaan nähden kohtisuorassa pitkittäis- » * « tasossa ja että kuljetusvälineessä on lisäksi moottoroitu * * t käyttökoneisto vääntömomentin käyttämiseksi ainakin yhteen alustaan kosketuksessa olevan moduulin alustaan kosketuksessa : : 35 olevaan elementtiin ja säätöpiiri, joka on kytketty mootto- *, · roituun käyttökoneistoon pitkittäistason vakavuuden ylläpitä- > » miseksi dynaamisesti moottoroitua käyttökoneistoa ohjaamalla, jolloin vääntömomentti, joka kohdistetaan mainittuun ainakin 2 116119 yhteen alustan kanssa kosketuksessa olevaan elementtiin, on valittu riippuvaiseksi pituuskallistuskulmasta määrättynä alustan kanssa kosketuksessa olevan moduulin kosketusalueen ympäri tai tämän aikaderivaatiosta sekä pituuskallistuksen 5 muutosarvosta, joka on määritelty, jotta moottoroitu käyttö-koneisto kykenisi ylläpitämään kuljetusvälineen tasapainon sekä ohjauksen.

Eräässä toisessa sovellutusmuodossa maahan kosketuksissa oleva moduuli on toteutettu parina maahan kosketuksessa 10 olevia, toistensa suhteen sivuittain asetettuja osia. Maahan kosketuksessa olevat osat voivat olla pyöriä. Vaihtoehtoisesti jokainen maahan kosketuksessa oleva osa voi käsittää sarjan pyöriä, jolloin jokainen sarja on asennettu pyörivästi yhteiseen sivuittain asetettuun keskiakseliin ja moottorin 15 käyttämäksi tämän yhteiseen sivuttain asetetun keskiakselin ympäri. Kukin pyörä kussakin sarjassa voi olla asennettu pyörivästi keskiakselin kanssa yhdensuuntaiselle akselille niin, että etäisyys keskiakselista kunkin pyörän halkaisijan kautta on suunnilleen sama jokaiselle sarjan pyörälle. Pyöriä 20 käyttää moottori itsenäisesti sarjaan nähden.

• · ,Vielä eräässä toisessa sovellutusmuodossa jokainen maahan kosketuksessa oleva osa käsittää parin aksiaalisesti vierek- » · . käisiä ja pyörivästi asennettuja kaarimaisten elementtien ^ ·’ 25 muodostamia pareja. Jokaisen elementtiparin kaarimaiset » t ' ’’ elementit on sijoitettu poikittain keskipisteestään pyöri- *. · västi asennetun tuki tangon vastakkaisiin päihin. Jokaista tukitankoa käyttää moottori.

* » t t j * · 30 Lyhyt piirustusten kuvaus ;;; Keksintö ymmärretään helpommin seuraavan selityksen ja mukaan ’·;·* liitettyjen piirustusten avulla, joissa : kuva 1 on perspektiivikuva esillä olevan keksinnön yksiker- 35 taistetusta sovellutusmuodosta, jossa kohde esitetään istumassa sillä; 3 116119

Kuva 2 on kuvan 1 sovellutusmuotoon perustuva toinen perspektiivikuva, josta käy ilmi lisää sovellutusmuodon yksityiskohtia;

Kuva 3 on kuvan 1 sovellutusmuotoon perustuva kaavamainen 5 kuva, jossa esitetään ko. sovellutusmuodon kääntymisjärjestely;

Kuva 4 on sivukuva kuvan 1 sovellutusmuodosta käytettäessä sitä portaiden kiipeämiseen;

Kuva 5 on lohkokaavio, joka esittää yleisesti tehon ja 10 ohjauksen luonteen kuvan 1 sovellutusmuodossa;

Kuvassa 6 kuvataan ohjausstrategia kuvan 1 yksinkertaistetulle versiolle tasapainon saavuttamiseksi pyörän vääntömo-menttia käyttämällä;

Kuvassa 7 kuvataan diagrammilla kuvan 1 sovellutusmuotojen 15 pyörien ohjaussauvalla tapahtuvan ohjauksen toiminta;

Kuvassa 8 kuvataan kuvan 1 sovellutusmuodon hyväkseen käyttämät toimintosarjat portaiden nousemista ja laskeutumista varten;

Kuvissa 9-21 kuvataan keksinnön sovellutusmuotoja, joissa 20 käytetään hyväksi pyöräsarjaparia maahan kosketuksessa olevina osina;

Kuvista 9-10 käy ilmi kaksi pyörää käsittävän pyöräsarja-konstruktion käyttö eri asennoissa;

Kuvista 11 - 21 käy kolme pyörää käsittävän pyöräsar j akon-<i<>;25 struktion käyttö eri asennoissa ja kokoonpanoissa; . . Kuvissa 22 - 24 kuvataan sovellutusmuoto, jossa kukin maa- . ‘ hän kosketuksessa oleva osa on toteutettu joukkona aksiaa- • " lisesti vierekkäisiä ja pyörivästi asennettuja kaarimaisten *·’ ' elementtien ryhmiä; 30 Kuvissa 25 - 26 esitetään mekaaninen yksityiskohta kolme ;’·· pyörää käsittävästä pyöräsarjakonstruktiosta käytettäväksi : kuvien 18 - 20 sovellutusmuodossa;

Kuva 27 on lohkokaavio, josta käy ilmi kuvien 18 - 20 so-vellutusmuodossa käytettyjen kokoonpanojen väliset yh-’ 1 * 35 teydet;

Kuva 28 on lohkokaavio, josta käy ilmi, millainen rakenne : : kuvan 27 sovellutusmuodossa käytettyä tyyppiä olevalla yleisellä ohjauskokoonpanolla on; i 4 116119

Kuva 29 on lohkokaavio, jossa esitetään yksityiskohta kuvan 27 mukaisesta käyttäjäliitäntäkokonaisuudesta 273,-Kuva 30 on kuvan 27 keskusmikrokontrollerikortin 272 noudattama looginen prosessikaavio yhden ohjauskierroksen 5 ajalta;

Kuvassa 31 kuvataan muuttujia, jotka määrittelevät kuvien 11 - 26 pyöräsarjakonstruktioiden ja oletetun portaan, jonka yhteydessä pyöräsarjaa käytetään nousemista tai laskeutumista varten, mitat; 10 Kuvassa 32 kuvataan kulmamuuttujia, joiden tarkoituksena on määritellä pyöräsarjän järjestäytyminen (orientation) suhteessa kuljetusvälineeseen ja maailmaan;

Kuva 33 on kaaviokuva pyörän moottorin ohjauksesta tasapainotuksen ja normaalin kuljetuksen aikana; 15 Kuva 34 on kaaviokuva pyöräsarjän ohjausjärjestelystä tasa painotuksen ja normaalin kuljetuksen aikana;

Kuva 35 on kuvaan 33 liittyvä kaaviokuva, joka esittää järjestelyn, jonka mukaan pyörän asemaa osoittavat tila-muuttujat on määrätty kompensoimaan pyöräsarjän pyörinnän 2 0 vaikutuksia ,-

Kuvat 36 - 38 kuvaavat ohjausjärjestelmän portaiden nousua ja esteen ylitystä varten, joka saavutetaan kuvissa 11 - 26 esitetyllä, ensimmäisellä kiipeämisen mahdollistavalla pyöräsar jakonstruktiolla: .,..:25 Kuva 36 on kaaviokuva ohjausjärjestelystä pyöräsarjan moot-• ^ toreille ensimmäisessä kiipeämisen mahdollistavassa sovel- ’ lutusmuodossa, jossa tässä tapauksessa käytetään nojausti- laa (lean mode) ; ‘ Kuva 37 on kaaviokuva ohjausjärjestelystä pyöräsarjan moot- 30 toreille ensimmäisessä kiipeämisen mahdollistavassa sovel-: *·· lutusmuodossa; : Kuva 38 on lohkokaavio ensimmäistä kiipeämisen mahdollista- .*.·. vaa sovellutusmuotoa hyväkseen käyttävän kuljetusvälineen ··. tilasta lepo-, nojaus- ja tasapainotilojen välistä siirty- 35 mistä varten;

Kuvat 39A-B, 40A-B, 41A-B ja 42A-C kuvaavat portaiden kii-·'...·' peämistä, joka saadaan aikaan kuvissa 11 - 26 esitetyllä 5 116119 kiipeämisen mahdollistavan toisen sovellutusmuodon mukaisella pyöräsarjakonstruktiolla;

Kuvat 39A ja 39B kuvaavat pyöräsarjän järjestäytymistä toisen sovellutusmuodon mukaan tapahtuvan portaiden kiipeä-5 misen aloitusjaksossa;

Kuvat 40A ja 4OB kuvaavat pyöräsarjän järjestäytymistä tämän sovellutusmuodon mukaan tapahtuvassa alkuperäisten kulmien muutosvaiheessa;

Kuvat 4IA ja 4IB kuvaavat pyöräsarjän järjestäytymistä 10 tämän sovellutusmuodon mukaan tapahtuvassa painonsiirtovai-heessa;

Kuvat 42A, 42B ja 42C kuvaavat pyöräsarjän järjestäytymistä tämän sovellutusmuodon mukaan tapahtuvassa kiipeämisessä;

Kuva 43 on kaaviokuva pyörän ja pyöräsarjän moottoreiden 15 ohjausjärjestelystä kuvien 39A ja 39B aloitusjakson aikana; Kuva 44 on kaaviokuva pyörän moottoreiden ohjausjärjestelystä kuvien 41A ja 41B painonsiirtovaiheen aikana; ja Kuva 45 on kaaviokuva ohjausjärjestelystä kuvien 42A, 42B ja 42C kiipeämisjakson aikana.

20 Kuvista 46 ja 47 käy ilmi kaavion muodossa esillä olevan keksinnön erään sovellutusmuodon mukainen väline, joka on varustettu antureilla portaiden nousua ja laskeutumista ja muita samanlaisia esteitä varten.

Kuvassa 48 esitetään pystysuuntainen poikkileikkaus keksin-25 nön eräästä sovellutusmuodosta kokoonpanossa, joka on sa-manlainen kuin kuvissa 9-12 esitetty kokoonpano, jossa käytetään harmonisia käyttökoneistoja.

Kuvassa 49 esitetään yksityiskohta kuvan 48 kuljetusväli- i : : • neen pyoräsarjaosiosta.

30 Kuvassa 50 esitetään yksityiskohta kuvan 48 kuljetusväli-: " neen pyöräsarjän käyttöjärjestelystä.

V ' Kuvassa 51 esitetään sivukuva kuvan 48 kuljetusvälineen pyöräsarjasta.

···. Kuvassa 52 esitetään mekaanisia yksityiskohtia kuvan 48 ’·’ 35 kuljetusvälineen "lanne" -ja "polvinivelistä".

’ * Kuvassa 53 kuvataan keksinnön sellaista sovellutusmuotoa, jossa annetaan ei-visuaalisia, käyttäjälle kuljetusvälineen ohjauksessa hyödyllisiä lähtöjä (outputs).

116119 s

Yksityiskohtainen eritvissovellutusmuotoien kuvaus

Keksintö voidaan toteuttaa monenlaisissa sovellutusmuodois-sa. Tunnusomaista monille näistä sovellutusmuodoista on, 5 että käytetään paria sivuttain asetettuja, maahan kosketuksessa olevia osia, jotka kannattavat käyttäjää sen pinnan yllä, jonka suhteen käyttäjää kuljetetaan. Maahan kosketuksessa olevat osat ovat moottorikäyttöisiä. Monissa sovellu-tusmuodoissa sellaisesta kokoonpanosta, jossa käyttäjää 10 kannatellaan siirron aikana, puuttuu itseisvakaus ainakin osan aikaa suhteessa pystysuoraan tasoon pitkittäistasossa. Tälläinen kokoonpano on kuitenkin suhteellisen vakaa pystysuoraan tasoon nähden poikittaistasossa. Pitkittäisvakaus saavutetaan ottamalla käyttöön moottorin käsittävä säätö-15 piiri moottorin maahan kosketuksessa olevien osien kanssa tapahtuvaa toimintaa varten. Kuten myöhemmin tullaan kuvaamaan, pari maahan kosketuksessa olevia osia voi olla esimerkiksi pari pyöriä tai pari pyöräsarjoja. Kun on kyse pyöräsarjoista, jokainen sarja voi käsittää usemman pyörän.

20 Kuitenkin jokaisen maahan kosketuksessa olevan osan voi sen sijaan muodostaa joukko (tyypillisesti pari) aksiaalisesti vierekkäisiä, radiaalisesti kannatettuja ja pyörivästä asennettuja kaarimaisia elementtejä. Näissä sovellutusmuo-doissa maahan kosketuksessa olevia osia käyttää moottoroitu ,...:25 käyttökoneisto säätöpiirissä siten, että kuljetusvälineen <.·, massakeskipiste pysyy ylempänä kuin se piste, jossa maahan ,, ' kosketuksessa olevat osat koskettavat maata, huolimatta häiriöistä ja kuljetusvälineeseen vaikuttavista voimista.

i : : 30 Kuvassa 1 esitetään keksinnön yksi yksinkertaistettu sovel- : *·· lutusmuoto, jossa pääasialliset maahan kosketuksessa olevat V '· osat muodostaa pari pyöriä ja jossa portaita kiivetessä ja .·.·. laskeuduttaessa käytetään täydentäviä maahan kosketuksessa >>, olevia osia. (Kuten myöhemmin tullaan osoittamaan, portai- 3 5 den kiipeäminen ja laskeutuminen ja tasamaalla liikkuminen "·"· voidaan molemmat aikaansaada yhdellä ainoalla sarjalla maahan kosketuksessa olevia osia, kunhan ko. osat ovat » i i I 116119 7 aikaisemmin kuvatun kaltaisia pyöräsarjoja tai kaarimaisia elementtejä.)

Kuvassa 1 esitetty sovellutusmuoto käsittää tukijärjestelyn 5 12, joka tässä on tuoli, jolla käyttäjä 13 voi istua. Kul jetusväline on varustettu parilla pyöriä 11, jotka on asetettu sivuittain toisiinsa nähden. Pyörät auttavat määrittelemään sarjan akseleita, joihin kuuluvat pystyakseli Z-Z, poikkiakseli Y-Y, joka on pyörien akselin suuntainen, ja 10 pitkittäisakseli X-X, joka on kohtisuora suhteessa pyörän akseliin. Pystyakselin Z-Z ja poikkiakselin Y-Y määrittelemään tasoon tullaan joskus viittaamaan "poikkitasona" ja pitkittäisakselin X-X ja pystyakselin Z-Z määrittelemään tasoon tullaan joskus viittaamaan "pitkittäistasona". Akse-15 lien X-X ja Y-Y suuntaisia suuntia kutsutaan pitkittäis- suunnaksi ja poikittaissuunnaksi vastaavassa järjestyksessä. Voidaan huomata, että kuljetusväline levätessään maa-kosketusta varten olevan pyöräparin 11 päällä on luonnostaan epävakaa suhteessa pystysuoraan tasoon pitkittäissuun-20 nassa, mutta suhteellisen vakaa suhteessa pystysuoraan tasoon poikittaissuunnassa.

Kuvasta 2 voidaan nähdä, että pyörien 11 lisäksi kuljetus-väline on varustettu parilla sivuittain asetettuja jalan ...,;25 alaosia 21, joita voidaan pidentää pystysuunnassa säädettä-vissä olevan määrän verran, ja jalkatuella 22. Jalkatuet on . ‘ tässä tapauksessa varustettu antureilla kohteiden - kuten i portaiden, joiden yläpuolelle ne voidaan asettaa - korkeu- i : : ’ den määrittämiseksi. Jalan alaosat 21 on asetettu parin 30 vastaavanlaisia pidennettäviä olevia jalan yläosia 23 alle.

: ·’ Edullisessa sovellutusmuodossa kuljetusväline on vakaa sekä V : pitkittäis- että poikittaissuunnassa molempien jalan ala- osien ollessa yhteydessä maahan. Poikittaisvakaus voi kui-···, tenkin hävitä, kun maahan kosketuksessa olevia jalan ala- •’35 osia on yksi.

*,,,· Kuvassa 3 esitetään kuvien 1 ja 2 sovellutusmuodon mukainen järjestely, joka sallii tuolin 12 kääntymisen suhteessa j 116119 I 8 kannatinjärjestelmään, johon kuuluvat jalan alaosat 21 ja niihin liittyvät jalan yläosat 23. Kääntyminen tapahtuu suunnilleen vaakatasossa. Kääntymisjärjestely yhdessä jokaisen jalan yläosan pidentymis- ja lyhentymiskyvyn kanssa 5 sallii kuljetusvälineen liikkumisen ylös ja alas portaita vastaavalla tavalla kuin mitä ihminen kulkee portaita.

Jokainen jalan yläosa 23 painoa kannattavana jalkana toimiessaan sallii kuljetusvälineen muun osan pyörimisen jalan yläosan pystyakselin ympäri kääntymisen aikana. Kääntymisen 10 alkaessa tapahtua tuoli kääntyy keskeisesti jalan yläosien 23 väliin asetetun pystyakselin ympäri, jotta tuoli pysyisi eteenpäin suunnattuna. Lisäksi se jalan yläosa 23, joka ei kannata painoa, pyörii pystyakselinsa ympäri kääntymisen aikana siihen liittyvän jalan yläosan 23 pitämiseksi eteen-15 päin suunnattuna.

Voidaan huomata, että kuvissa 1-3 kuvatussa sovellutus-muodossa menetetään luontainen pitkittäisvakaus suhteellisen liikkuvuuden saavuttamiseksi. Tavallisia asteittaisia 20 pinnanmuutoksia varten vakaustilaan kuuluu pitkittäisvakau- den antaminen muuten luonnostaan epävakaalle järjestelmälle. Epäsäännöllisempiä pintoja, kuten portaita, varten tähän sovellutusmuotoon kuuluu erillinen "askeltila" (step mode), jota käytetään portaiden kiipeämiseen ja laskeutumi- ,..:25 seen. Vakaus voidaan saada takaisin portaita kiivettäessä ,·. tai laskeuduttaessa esimerkiksi siten, että tartutaan kä dellä tavanomaiseen kuvan 4 mukaiseen kaiteeseen 41 tai i jopa kosketuksella sellaiseen lähellä portaita olevaan f : : ’ seinään, johon ylletään. 1 , » • ” Lisäksi voidaan toimia monilla eri tavoin putoamisvammaris- V * kin vähentämiseksi. Eräässä järjestelyssä kuljetusväline voi siinä tapauksessa, että putoaminen on väistämättä ta-pahtumassa, mennä kyykkyasentoon, jossa se hallitusti ja * 35 nopeasti alentaa kuljetusvälineen ja ihmisen muodostaman yhdistelmän massakeskipistettä. Massakeskipisteen alentami-nen voidaan saavuttaa esimerkiksi ottamalla käyttöön sa-rananivelet tai irrottamalla kannatinjärjestelmä niin, että j 116119 9 tuoli saadaan lähemmäksi pintaa. Kyykkyasennolla voi olla myös ne hyödylliset vaikutukset, että energiaa häviää ennen kuin se menee käyttäjälle asti, jolloin käyttäjä menee sellaiseen asentoon, ettei hän vahingoitu niin helposti ja 5 jolloin käyttäjä menee matalampaan asentoon niin, että häneen siirtyvä energia on vähäisempää törmäyksen sattuessa .

Kuvan 5 lohkokaaviosta voidaan nähdä, että moottorin käyt-10 tökoneistojen ja kuvien 1-4 toimilaitteiden ohjaamiseen liikkumisen ja vakauden saavuttamiseksi käytetään ohjausjärjestelmää 51. Käyttökoneistot ja toimielimet käsittävät moottorin käyttökoneistot 531 ja 532 vasemmanpuolisille ja oikeanpuolisille pyörille vastaavassa järjestyksessä, toi-15 milaitteet 541 ja 542 vasemmanpuolisille ja oikeanpuolisille jalan yläosille vastaavassa järjestyksessä ja kääntymisestä huolehtivan moottorin käyttökoneiston 55. Ohjausjärjestelmässä on datasisääntulot, joihin kuuluvat käyttäjäliitäntä 561, nousukulma-anturi 562 pitkittäiskallistuksen 20 havaitsemiseksi, anturit pyörän pyörintää varten 563, anturi toimielinten korkeutta varten 564, anturi kääntymistä varten 565 ja anturi portaiden mittoja varten 566.

* ·

Kuvan 6 lohkokaaviossa esitetään yksinkertaistettu oh-.,,:25 jausalgoritmi vakauden saavuttamiseksi kuvan 1 sovellutus- ·,·. muodossa, jossa pyörät toimivat aktiivisesti liikkumista . ’ varten. Laitteisto 61 vastaa sellaisen järjestelmän liik- ,,, keen yhtälöitä, jossa on maahan kosketuksessa oleva yhden moottorin käyttämä moduuli, ennen kuin säätöpiiriä käyte-30 tään. T tarkoittaa pyörien vääntömomenttia. Merkki Θ ilmai-i “ see pitkittäiskallistus (kuljetusvälineen pitkittäiskallis- • t » v : tuskulmaa suhteessa painovoimaan eli pystysuoraan tasoon), X tarkoittaa pitkittäissiirtymää pintaa pitkin suhteessa **, vertailukohtaan ja merkki, jolla on piste yläpuolellaan, ’35 viittaa muuttujaan, joka on derivoitu suhteessa aikaan.

' ' Loppuosan kuviosta muodostaa vakauden saavuttamiseen käy- tetty ohjaus. Laatikot 62 ja 63 merkitsevät derivaatiota. Dynaamisen ohjauksen saavuttamiseksi järjestelmän vakauden I 116119 { 10 takaamista varten ja järjestelmän pitämiseksi pinnalla olevan vertailukohdan läheisyydessä pyörien vääntömomentti T on tässä sovellutusmuodossa asetettu toteuttamaan seuraa-va yhtälö: T = Kfi + Κ2Θ + K3X + KA x 5 Vahvistukset K1( K2, K3 ja K4 riippuvat järjestelmän fyysisistä parametreistä ja muista vaikutuksista, kuten painovoimasta. Kuvion 6 yksinkertaistettu ohjausalgoritmi ylläpitää tasapainon ja lisäksi läheisyyden pinnalla olevaan vertailukohtaan nähden häiriöiden tapahtuessa, kuten sil-10 loin, kun järjestelmän massakeskipiste siirtyy pinnalla olevaan vertailukohtaan nähden käyttäjän liikehtiessä tai ollessa kosketuksessa muihin henkilöihin tai esineisiin.

Kahden pyörän käyttämiseksi kuvassa 6 esitetyn yksipyörä-15 järjestelmän sijasta vääntömomentti, joka halutaan vasemmanpuoleiselta moottorilta, ja vääntömomentti, joka halutaan oikeanpuoleiselta moottorilta, voidaan laskea erikseen myöhemmin kuvan 33 yhteydessä kuvatulla yleisellä tavalla. Lisäksi sekä vasemmanpuoleisen pyörän liikkeen ja oikean- " 20 puoleisen pyörän liikkeen seuraaminen mahdollistaa säätöjen V * tekemisen kuljetusvälineen pyörän ei-toivotun kääntymisen estämiseksi ja kahden käyttömoottorin suorituksissa esiin-tyvien vaihteluiden huomioon ottamisen.

i';‘;25 Kunkin moottorin vääntömomenttien säätämiseen käytetään manuaalista liitäntää, kuten ohjaussauvaa. Ohjaussauvalla on kuvassa 7 esitetyt akselit. Tämän sovellutusmuodon mu- • ► kaisessa toiminnassa ohjaussauvan eteenpäin suuntautuvia liikkeitä käytetään aikaansaamaan kuljetusvälineen eteen-V.:30 päin liikkuminen, kun taas ohjaussauvan taaksepäin suuntau-1 tuvista liikkeistä seuraa kuljetusvälineen liikkuminen taaksepäin. Vasemmalle kääntyminen suoritetaan samalla ··, tavoin eli liikuttamalla ohjaussauvaa vasemmalle. Oikealle tapahtuvaa käännöstä varten ohjaussauvaa liikutetaan oi- 11 116119 kealle. Tässä yhteydessä käytetty kokoonpano sallii kuljetusvälineen kääntymisen paikallaan liikutettaessa ohjaussauvaa vasemmalle tai oikealle. Mitä tulee eteenpäin ja taaksepäin liikkumiseen, vaihtoehtona ohjaussauvan käytölle 5 on yksinkertaisesti nojaaminen eteenpäin tai taaksepäin, sillä pitkittäiskallistusanturi (joka mittaa 0:n) huomaa pitkittäiskallistusmuutoksen, jota järjestelmä yrittää kompensoida, mistä seuraa eteenpäin tai taaksepäin suuntautuva liike nojaussuunnasta riippuen. Vaihtoehtoisesti voi-10 daan käyttää sumeaan logiikkaan perustuvia ohjausstrategioita .

Voidaan huomata, että moottorin vääntömomenttien säätäminen vakaassa asennossa oltaessa mahdollistaa pitkittäisvakauden 15 saavuttamisen ilman, että tarvittaisiin lisää vakauttavia pyöriä tai tukia (vaikkakin moisia apukeinoja vakauden saavuttamiseksi voidaan myös käyttää). Toisin sanoen vakaus saavutetaan dynaamisesti kuljetusvälineen komponenttien liikkeellä (jotka tässä tapauksessa muodostavat koko kulje-20 tusvälineen) suhteessa alustaan.

Portaiden kiipeäminen jalan yläosien avulla : : : Kuvasta 8 selviää yksi tapa kiivetä portaita ja laskeutua ·:·· 25 portaita, kun on kyse kuvan 1 sovellutusmuodosta. Kun saa- vutaan portaisiin, aluksi molemmat jalan yläosat lyhenevät (esitetty lohkossa 71) , minkä jälkeen mitataan ensimmäisen :·, askelman korkeus (lohko 72). Tehdään päätös siitä, onko tarkoitus kiivetä vai laskeutua portaita (73). (Tässä vai-30 heessa vakauden saavuttaminen helpottuu, jos käyttäjällä on ‘ käytettävissään kaide.) ; Seuraavaksi eli ensimmäisessä vaiheessa portaiden nousemi- t"‘; sessa (esitetty lohkossa 74), ensimmäinen jalan yläosa ,35 ulkonee, kunnes toinen jalan yläosa selviää askelmasta (75). Kuljetusväline kääntyy tämän jälkeen siihen asti, ···’ kunnes toinen jalan yläosa on sen askelman yllä, jonka se on juuri selvittänyt (78). (Tätä vaihetta suoritettaessa on 12 116119 mahdollista käyttää anturia sen selvittämiseksi askelman syvyyden perusteella, mihin asti tulee kääntyä. Vaihtoehtoisesti kääntymistä voi tapahtua määrätyn kulman verran, kuten esim. 90 astetta.) Sitten anturi pysäytetään mittaa-5 maan seuraavan askelman (72) korkeuden. Jos askelman lasketaan olevan sama (present) (73) ja edellisen askelman määritettiin olevan eri (odd) (76), prosessia jatketaan pidentämällä toista jalan yläosaa ja lyhentämällä ensimmäistä jalan yläosaa, kunnes ensimmäinen jalan yläosa selvittää 10 seuraavan askelman (79). Seuraavaksi kuljetusväline kääntyy, kunnes ensimmäinen jalan yläosa on selvitetyn askelman (80) yllä. Anturi pysähtyy sitten mittaamaan seuraavan askelman (72) korkeuden. Mikäli askelman arvioidaan olevan sama (73) ja edellisen askelman arvioitiin olevan samanlai-15 nen (even) (76), prosessia jatketaan pidentämällä ensimmäistä jalan yläosaa ja lyhentämällä toista jalan yläosaa, kunnes toinen jalan yläosa selvittää seuraavan askelman (78). Prosessia toistetaan aloittamalla lohkosta 72. Jos mitään porrasta ei huomata, jos edellinen porras oli eri, 20 se lopetetaan pidentämällä hieman toista jalan yläosaa, lyhentämällä täysin ensimmäinen jalan yläosa, kääntämällä, kunnes molemmat jalan yläosat osoittavat eteenpäin ja sit-'·.. ten lyhentämällä ensimmäinen jalan yläosa niin, että seiso- :·; minen tapahtuu molemmilla jalan alaosilla (88).

25 ·,*, Portaiden laskeutumisessa noudatetaan samankaltaista pro- . ’ sessia. Ensimmäisessä vaiheessa portaiden laskeutumista (esitetty lohkossa 81), ensimmäistä jalan yläosaa ojenne- ► * taan hieman toisen jalan yläosan vapauttamiseksi irti alus-30 tästä (lohko 82). Sitten kuljetusväline kääntyy, kunnes toinen jalan yläosa on sen askelman yllä, jolle se tulee V : laskeutumaan (84), ensimmäistä jalan yläosaa lyhennetään ja toista jalan yläosaa pidennetään, kunnes toinen jalan ylä-• osa on askelmalla (85) . Tämän jälkeen anturi pysähtyy mit- 35 taamaan seuraavan askelman (72) korkeuden. Jos askelman arvioidaan olevan sama (73) ja edellinen askelma oli eri (76), prosessia jatketaan kääntämisellä, kunnes ensimmäinen jalan yläosa on sen askelman yläpuolella, jolle sen on r i ! 116119 13 määrä ulottaa itsensä (86). Sitten toista jalan yläosaa lyhennetään ja ensimmäistä jalan yläosaa pidennetään, kunnes ensimmäinen jalan yläosa on askelmalla (lohko 87).

Tämän jälkeen anturi pysäytetään mittaamaan seuraavan as-5 kelman (72) korkeus. Mikäli askelman lasketaan olevan sama (73) ja edellinen askelma oli samanlainen, prosessia jatketaan (84) ja sitten prosessi toistetaan aloittamalla lohkosta 72. Jos mitään porrasta ei huomata, laskeutuminen päätetään kääntämisellä, kunnes molemmat jalan yläosat 10 osoittavat eteenpäin ja sitten lyhentämällä molemmat jalan yläosat niin, että seisominen tapahtuu molemmilla jalan alaosilla (88).

Yllä selitetyn kääntymisjärjestelyn sijasta eräässä toises-15 sa sovellutusmuodossa jalan yläosien suhteellinen liike voidaan aikaansaada siten, että kukin jalan yläosa asennetaan sillä tavoin, että se voi liukua suunnilleen vaakatasossa pitkittäissuunnissa. Vaihtoehtoisesti jalan yläosissa voidaan käyttää samanlaisia niveliä kuin ihmisen 20 polven ja lantion nivelet.

Portaiden nousu pyöräsarioia käytettäessä

Kun kuvan 1 sovellutusmuoto vaatii erilaiset maahan koske-'-‘••25 tuksessa olevat osat portaiden kiipeämistä varten ja tasa-maalla kulkuun, kuvissa 9-21 esitetyissä keksinnön sovel- * · *. lutusmuodoissa käytetään onnistuneesti samaa maahan koske- ·:·, tuksessa olevien osien kokoonpanoa sekä portaiden kiipeämi seen että tasamaalla kulkuun. Kuvissa 9-18 kuvataan sel-,, 30 laisia keksinnön sovellutusmuotoja, joissa käytetään pyö- i * ' räsarjapareja maahan kosketuksessa olevina osina kuvan l sovellutusmuodossa käytettyjen pyöräparien sijasta.

Kuvassa 9 esitetään sivukuva sellaisesta sovellutusmuodos-’ 35 ta, jossa käytetään hyväksi kahdesta pyöräsarjasta koostu- ’ ’ vaa konstruktiota. Käyttäjä 962 esitetään tähän sovellu- ‘-·' tusmuotoon kuuluvan istuimen 95 kannattamana. Kuvassa näh dään oikeanpuoleinen pyöräsarja 91, jossa on pari pyöriä I 116119 f 14 931 ja 932 radiaalisesti symmetrisissä asemissa pyöräsarjan pyörintäakselin 92 ympärillä. Käytössä on myös samanlainen vasemmanpuoleinen pyöräsarja. Jokaisella pyöräsarjalla on oma erikseen ohjattu moottori käyttämään sitä pyörintäakse- 5 linsa 92 ympäri. Jokaista pyöräparia (tässä 931 ja 932) käyttää myös erikseen ohjattu moottori sen oman pyörintäakselin ympäri, mutta pyöräsarjan pyörät on kytketty pyörimään synkronisesti.

10 Kuvasta 9 voidaan nähdä, että pyöräsarja 91 on sijoitettu niin, että molemmat pyörät 931 ja 932 voivat olla yhteydessä maahan. Kun pyöräsarja 91 (vasemmanpuoleisen pyöräsarjan kanssa) on tässä asemassa, sovellutusmuodon kuljetusväline on suhteellisen vakaa pitkittäistasossa ja sallii siten 15 käyttäjän 961 (esitetty seisovana) ottaa nopeasti mukava istuma-asento 962 kuljetusvälineessä tai mahdollistaa esimerkiksi vammaisen siirtämisen toisesta tuolista.

Pyöräsarjaa 91 voidaan kuitenkin pyörittää akselinsa 92 20 ympäri vain siihen asti, kun kustakin pyöräsarjasta pyörä 932 on kiinni maassa kuvassa 10 esitetyn mukaisesti. Kun pyöräsarja 91 (yhdessä vasemmanpuoleisen pyöräsarjan kanssa) on tässä asennossa, kuljetusvälineellä on sama luontai- ;·, nen pitkittäisepätasapaino kuin se, josta puhuttiin kuvan 1 .25 sovellutusmuodon yhteydessä. Yllä esitetyn mukaisesti jär-, . jestelmän hallinnassa voidaan käyttää samoja yhtälöitä, joita sovellettiin pyörien käyttöön pitkittäisvakauden luomiseksi dynaamisesti. Lisäksi, kuten kuvissa 9 ja 10) f i * esitetään, tuoli 95 voidaan liittää maahan kosketuksessa 30 oleviin osiin kaarimaisen varren kautta, jossa on segmentit ; ’·. 941 ja 942, joita voidaan säätää kulmassa suhteessa toi- ; : : siinsa ja istuimeen 95. Säädöt saadaan aikaan mootto- roiduilla käyttökoneistoilla, jotka on sijoitettu napoihin !.! 945 ja 946. (Sellaisia käyttökoneistoja voivat olla esimer- ;· 35 kiksi harmoniset käyttökoneistot.) Seurauksena näistä sää-’<"· döistä (pyöräsarjojen pyörityksen vaikutusten ohella) mm.

; : istuimen 95 korkeutta voidaan muuttaa. Voidaan huomata, että käyttäjä 101 voi kuljetusvälineessä istuessaan päästä i j 116119 I 15 sellaiseen korkeuteen, joka on verrattavissa käyttäjän 961 seisoma-asentoon (tai jopa ylemmäksi). Tämä on toivottavaa, sillä istuvat käyttäjät esimerkiksi pyörätuoleissa ovat yleensä kuin kääpiöitä seisoviin ihmisiin verrattuina.

5 Kuten myöhemmin tullaan tarkemmin selittämään, edellä mainitut säädöt mahdollistavat myös istuimen pitkittäissuuntaisen kallistuksen säätämisen.

Kuvista 11 - 18 käy ilmi kolmesta pyörästä muodostuva pyö-10 räsarjakonstruktio eri tiloissa ja kokoonpanoissa. Kolme pyörää käsittäviä pyöräsarjoja kuvaavat kuvat 11 (esittää vakaata lepoasentoa) ja 12 (esittää vakausasentoa kulkemista varten) vastaavat kaksi pyörää käsittäviä pyöräsarjoja kuvaavia kuvia 9 ja 10. Jokainen kolme pyörää käsittävä 15 pyöräsarja (tässä yhteydessä esitetään oikeanpuoleinen pyö-räsarja 111) on asennettu pyörivästi ja moottorin käyttä-mäksi akselin 112 ympärille siten, että käytetään erilliset ohjaukset omaavia moottoreita. Kuten kahdesta pyörästä koostuvan pyöräsarjakonstruktionkin tapauksessa, jokaisen 20 pyöräsarjan pyöriä käytetään ja ohjataan erillisesti, mutta niitä pidetään käynnissä yhtä aikaa kussakin pyöräsarjassa.

Tulee huomata, että siitä huolimatta, että monissa näistä *, kuvatuista sovellutusmuodoista käytetään hyväksi erillisiä ; ·25 yksittäin ohjattuja moottoreita, useita toimintoja varten voidaan käyttää yhteistä moottoria ja että erillisohjaus voidaan aikaansaada sopivalla kytkin- ja muulla voimansiir- ;-f tojärjestelyllä, kuten differentiaalikäytöllä. Termi "moot toroitu käyttökoneisto" tarkoittaa tässä selityksessä ja 30 myöhemmin seuraavissa vaatimuksissa mitä tahansa välinettä, y joka tuottaa mekaanista voimaa keinoista riippumatta ja < * * ’·' ' termi käsittää sähkö-, hydrauli- tai painemoottorit tai t :Y; termodynaamisen moottorin (jälkimmäinen käsittää tavanomai- set polttomoottorit ja external-polttomoottorit) yhdessä ‘ β5 minkä tahansa sellaiselle mekaaniselle voimalle sopivan voimansiirtojärjestelyn kanssa; tai painetta tuottavan ‘laitteen, kuten suihkumoottorin tai moottorikäyttöisen potkurin.

i 116119 16

Kuva 13 on samanlainen kuin kuva 12, mutta siinä tuoli 95 esitetään selällisenä 131 ja istuimellisena 132. Selän 131 kulma istuimeen 132 nähden ja istuimen 132 kulma vaakatasoon nähden ovat säädettävissä niin, että istuinta 132 5 selän 131 ollessa tavallisessa pystysuuntaisessa asennossa voidaan kallistaa pystytasoon päin, jotta käyttäjä voisi olla pystymmässä asennossa.

Kuvassa 14 sovellutusmuoto esitetään kiipeämässä portaita.

10 Kaarimaisen varren segmentit 941 ja 942 ovat siinä pidennetyssä asennossa maksimaalisen korkeuden aikaansaamiseksi niin, että käyttäjän 101 jalat menevät portaiden 141 yli. Portaiden nousun saa aikaan kunkin oikeanpuoleisen pyö-räsarjan 11 ja vasemmanpuoleisen pyöräsarjan (ei kuvassa) 15 pyörintä keskiakselin 112 ympäri ja pyörien yhdenmukaistettu pyörintä. Varsinaiset tavat ja ohjausjärjestelmät portaiden nousun aikaansaamiseksi kuvataan myöhemmin kuvan 27 ja sitä seuraavien kuvien yhteydessä.

20 Kuvat 15 - 17 ovat näkymiä samanlaisesta sovellutusmuodosta kuin kuvien 11 ja 12 sovellutusmuoto, mutta niissä yksi kaarimaisen varren segmenteistä 161 ja 171, tässä tapauksessa segmentti 171, itse asiassa kannattaa istuinta 151, joka kuuluu käyttäjän kehoa tukevaan, istuimen 151 ja lisä-,;25 osan 152 käsittävään yhdistelmään. Lisäosa 152 on tässä . . tapauksessa varustettu päätuella 155. Kun segmentti 171 on t suunnattu lähes pystyasentoon, istuin 151 siirtyy pois tieltä ja tekee mahdolliseksi käyttäjälle 153 mennä seiso- > t ‘ ma-asentoon istuimen 151, lisäosan 152 ja jalkatuen 154 30 kannattamana.

< » • » * V : Kuvat 18 - 20 kuvaavat kuvien 11 - 14 mukaisen sovellutus- muodon, jossa käyttäjän korkeusasemaa voidaan säätää tele- ·, skooppiosalla 181, jonka pidentyminen on erillisen mootto- ,’35 riohjauksen alaista. Lisäksi käyttäjän pyörintäkulma kuvan ’ ’ 19 akselin R - R ympärillä on säädettävissä kuvassa 18 • .· esitetyn mukaisesti erillisen, kuvassa 19 esitetyn eril- lisohjatun moottoriyksikön 191 kautta. Edelleen tuolin 181, 17 116119 joka on esitetty kahdessa eri asennossa kuvissa 19 ja 20, pitkittäiskallistusta voidaan säätää erillisohjatun mootto-riyksikön 192 kautta. Vaikka sivuittaiskallistus- ja nousu-kulmasäädöt on tässä toteutettu kääntömekanismilla ja moot-5 toroidulla käyttökoneistolla, kaikki nämä säädöt voitaisiin toteuttaa esimerkiksi nelinivelkoneistolla tai muulla moottoroituun käyttökoneistoon kytketyllä liitosjärjestelyllä.

Kuvasta 21 voidaan nähdä, että kuljetusväline voidaan esil-10 lä olevan keksinnön mukaisesti valmistaa ilman tuolia.

Siinä tapauksessa käyttäjä seisoo tasolla 211 ja pitää kiinni tasoon 211 kiinnitetyssä tangossa 213 olevasta tar-tuntaosasta 212 niin, että ko. sovellutusmuodon mukaista kuljetusvälinettä voidaan käyttää samalla tavalla kuin i 15 skootteria. On soveliasta varustaa tartuntaosa 212 peuka lolla käytettävissä olevalla ohjaussauvalla suunnanohjausta varten, vaikkakin muitakin menetelmiä voidaan käyttää.

Voidaan esimerkiksi olla kokonaan käyttämättä tankoa 213 ja tartuntaosaa 212 ja taso 211 voidaan varustaa antureilla 20 käyttäjän kallistumisen huomaamiseksi. Itse asiassa, kuten kuvan 5 yhteydessä kuvattiin ja kuten myöhemmin tullaan kuvaamaan, kuljetusvälineen pitkittäiskallistus havaitaan >it ja kompensoidaan säätöpiirissä niin, että kuljetusväline käyttäjän nojatessa eteenpäin liikkuu eteenpäin pystysuun-,,;25 täisen vakauden ylläpitämiseksi. Tästä seuraa, että eteen- i päin nojaaminen saa aikaan liikkeen eteenpäin ja että taak-, ’ sepäin nojaaminen saa aikaan liikkeen taaksepäin. Vasemmal le ja oikealle tapahtuvan nojaamisen havaitsemiseksi voi- t daan käyttää sopivia voima-antureita ja niihin liittyviä 30 ohjauslaitteita saamaan aikaan vasemmalle ja oikealle kään-. tymisen havaitun nojaamisen seurauksena. Nojaaminen voidaan : havaita myös etäisyysantureita käyttämällä. Vastaavasti t V. tämän sovellutusmuodon mukainen kuljetusväline voidaan <·', varustaa jalalla (tai painamisella) toimivalla kytkimellä '•‘35 kuljetusvälineen käyntiin saamiseksi, jolloin kytkin on suljettu tehon antamiseksi kuljetusvälineelle automaatti-,* sesti, kun käyttäjä seisoo tasolla 211. Vaikka tämä sovel- lutusmuoto esitetään varustettuna vasemmanpuoleisilla ja 18 116119 i f oikeanpuoleisilla pyöräsarjoilla 214, joita käytetään samalla tavalla kuin kuvien 13 - 20 pyöräsarjoja, kuljetusväline voidaan vaihtoehtoisesti varustaa muunlaisilla maahan kosketuksessa olevilla osilla, kuten poikittain asetetulla 5 yksittäisellä pyöräparilla kuvan 1 mukaisesti (mutta ilman jalan yläosia) tai vasemmanpuoleisilla ja oikeanpuoleisilla pareilla aksiaalisesti vierekkäisiä ja pyörivästi asennettuja kaarimaisia elementtejä samalla lailla kuin mitä on tehty myöhemmin kuvattavissa kuvissa 22 - 24.

10

Portaiden kiipeäminen kaarimaisia elementtejä käyttäen

Kuvat 22 - 24 kuvaavat sovellutusmuotoa, jossa jokainen maahan kosketuksessa oleva osa on toteutettu joukkona (täs-15 sä parina) aksiaalisesti vierekkäisiä, pyörivästi asennettuja kaarimaisista elementeistä muodostuvia ryhmiä. Esimerkiksi kuvassa 22, joka vastaa yleisesti kuvan 15 pyöräsar-jan avulla liikkuvaa sovellutusmuotoa, oikeanpuoleinen maahan kosketuksessa oleva osa on toteutettu kaarimaisena 20 parina 221 ja 222. Kunkin parin 221 ja 222 kaarimaiset elementit (kappaleet 221a - 221b ja kappaleet 222a - 222b) on sijoitettu poikkisuuntaisesti vastakkaisiin päihin tuki-tankoa (kappale 221c ja vastaavasti kappale 222c), joka on asennettu pyörivästi keskipisteestään. Jokainen tukitanko ' 25 221c ja 222c on moottorikäyttöinen ja ohjattavissa itsenäi- ' sesti toisen tukitangon suhteen. Toiminnan aikana normaalin j liikkumisen ollessa kyseessä kunkin parin kaarimaiset ele- mentit ovat toiminnaltaan aika lailla pyörän kaltaisia. Kun : ko. toiminnan aikana kaarimainen elementti 221a on esimer- 30 kiksi menettämässä kosketuksensa maahan, elementti 221a on :*, pyöritetty saapumaan paikalle kuvassa esitetyssä asemassa, jotta kaarimaisten elementtien muodon aikaansaama pyörintä jatkuisi. Tällä tavoin kuljetusväline rullaa eteenpäin » · olennaisesti jatkuvasti kaarimaisten elementtien mukana.

:((/35 Siten kunkin kaarimaisen elementin liike akselinsa ympäri ei tapahdu yleensä vakiokulmanopeudella. On tyypillistä, ,···, että jokainen kaarimaisten elementtien pari liikkuu suurem malla kulmanopeudella silloin, kun kumpikaan parin element- 19 116119 ti ei kosketa alustaa. Kuitenkin silloin, kun toinen parin elementeistä koskettaa maata, parin (ja siksi maahan kosketuksessa olevan elementin) kulmanopeus ohjataan täsmäämään kuljetusvälineen halutun alustanopeuden kanssa niin, että 5 haluttaessa voidaan saavuttaa vakioalustanopeus.

Eräs niistä vaikutuksista, joka on seurausta kaarimaisten elementtien kulmanopeuden vakioalustanopeuden aikaansaamiseksi tehtävistä muutoksista, on runkoon kohdistuva reak-10 tiivinen vääntömomentti, jonka takia kuljetusväline liikkuu eteenpäin ei-toivotun suurella nopeudella. Eräs ratkaisu tähän on rakentaa kuljetusväline niin, että moottorin käyt-tökoneiston reaktiivinen vääntömomentti on sama ja vastakkainen sen käyttämän kaarimaisen elementin reaktiiviseen 15 vääntömomenttiin nähden, mikä ilmaistaan seuraavasti: ωΛ +IL <*L =0 jossa I on hitausmomentti ja alaindeksi L merkitsee kaarimaisten elementtien järjestelmää ja alaindeksi R roottori-järjestelmää. Tämä yhtälö voidaan kirjoittaa uudelleen 20 muotoon

= J_L

h : Kulmakiihtyvyyssuhteet voidaan korvata välityssuhteilla Ng seuraavasti: * /

. 1R

i ; ’"25 Toteuttamalla tämä yhtälö Ng :lle, mikä voidaan suorittaa ' ‘ hitausmomenttien ja välityssuhteen sopivalla konfiguraa- 20 116119 tiolla, reaktiiviset vääntömomentit ovat tasapainossa ja kuljetusväline etenee tasaisesti.

Jokaisen kaarimaisen elementin radiaalisesti äärimmäisellä 5 alueella on yleensä vakio pääkaarevuussäde, joka noudattaa yleensä sellaisen ympyrän kaarevuussädettä, jonka säteen pituus vastaa ko. äärialueen etäisyyttä. Jokaisella kaari-maisella elementillä on johto-osa, joka lähestyy maata ensimmäisenä kuljetusvälineen liikkuessa eteenpäin ja jät-10 toosa, joka jättää maan viimeisenä kuljetusvälineen liikkuessa eteenpäin. Esimerkiksi kaarimaisen elementin 221a johto-osaa merkitään kappaleena 223 ja kaarimaisen elementin 221a jättöosaa merkitään kappaleena 224. Jotta toisiaan seuraavat kaarimaiset elementit voisivat koskettaa maata 15 tasaisesti eteenpäin tapahtuvan liikkeen aikana, on edullista, että jokaisen kaarimaisen elementin kaarevuussäde lähellä sen johto-osan kärkeä on jonkin verran pienempi kuin tällaisen elementin pääkaarevuussäde. Vastaavasti on edullista, että jokaisen kaarimaisen elementin kaarevuussä-20 de on lähellä jättöosaa jonkin verran pienempi kuin tällaisen elementin pääkaarevuussäde, jotta toisiaan seuraavat kaarimaiset elementit koskettaisivat maahan tasaisesti. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi kaarevuussädettä lähellä joh-‘ to-osaa ja jättöosaa voidaan säätää muilla tavoin kuorman 25 siirtämisen helpottamiseksi ryhmän yhdeltä kaarimaiselta ' ’ elementiltä toiselle. Joissain sovellutusmuodoissa voi olla ; ',· toivottavaa esimerkiksi tehdä kaarevuussäde pääkaarevuussä- } '·· dettä suuremmaksi. Muissa sovellutusmuodoissa kärki voi i : : olla poikkeutetusti asennettu ja kytketty poikkeutusjärjes- 30 telyyn niin, että paikallista kaarevuussädettä voidaan muunnella käyntiinpanon yhteydessä.

Tulee huomata, että haluttaessa tämän sovellutusmuodon mukainen kuljetusväline voidaan panna lepoasentoon asetta-'...'35 maila tangot 221c ja 222c saksaamalla sellaiseen kulmaan >;·>· (lähestyen 7r-radiaania) , että toisen kaarimaisen elementin johto-osa koskettaa maata, että toisen kaarimaisen elementin jättöosa koskettaa maata ja että kosketuspisteet ovat 21 116119 välin päässä toisistaan. Tällainen asento vähentää myös kuljetusvälineen kokonaiskorkeutta ja kuljetusväline saadaan varastoitua tai kuljetettua pienemmässä koossa.

5 Kuvassa 23, joka vastaa yleisesti kuvan 17 pyöräsarjalla liikkuvaa sovellutusmuotoa, kuvan 22 kuljetusväline esitetään sellaisena, että siinä käyttäjä seisoo tasolla 154 istuimen 151 ollessa pystyasennossa.

10 Kuvassa 24 kuvan 22 sovellutusmuoto esitetään kiipeämässä portaita. Tankoja liikutetaan siten, että toisiaan seuraa-vat kaarimaiset elementit laskeutuvat toisiaan seuraaville portaille.

15 Pyöräsari atoteutuksen yksityiskohdat

Kuvissa 25 - 26 esitetään yksityiskohta kuvien 18 - 20 sovellutusmuodon kolme pyörää käsittävästä pyöräsarjakon-struktiosta. Jokaisella pyöräsarjalla 251a ja 251b on oma 20 käyttömoottorinsa 252a ja 252b, joka käyttää pyöräsarjaa hammaspyörävaihteen kautta. Kunkin pyöräsarjän pyörät saavat erikseen tehoa niin, että moottori 253a antaa tehoa pyöräsarjalle 251a ja moottori 253b pyöräsarjalle 251b.

* " Mainitun pyöräsarjan 251a ja 251b pyöriä käyttää samanai- 25 kaisesti ko. pyöräsarjan moottori 253a tai 253b radiaali- ' sesti asetetun hammaspyöräjärjestelyn kautta tapauksesta • V riippuen. Kuvan 26 pyöräsarjaa 251a esittävässä sivukuvassa j ovat nähtävissä pyörät 261a, 261b, ja 261c niihin kuuluvine i käyttöpyörineen 262a, 262b ja 262c, joita käyttävät vastaa- 30 vat välipyörät 263a, 263b ja 263c, joita vuorostaan käyttää moottorin 253a pyörittämä voimapyörä 264.

Kuva 27 on lohkokaavio, josta käyvät ilmi kuvien 18 - 20 sovellutusmuodon mukaisessa kuljetusvälineessä käytettyjen !,,,:35 ohjauskokoonpanojen väliset yhteydet. Samanlaista kokoon- panosarjaa voidaan käyttää missä tahansa muussakin tässä yhteydessä kuvatussa sovellutusmuodossa. Kuljetusväline saa tehonsa akkupaketista 271. Väylä 279 mahdollistaa yhteydet 22 11611? (tässä toteutettu sarjassa) eri kokoonpanojen välillä ja tehon syöttämisen niille. Mikrokontrollerikortti 272 mahdollistaa kuljetusvälineen kokonaisjärjestelmähallinnan. Tulot (inputs), jotka on johdettu sellaisista lähteistä 5 kuin ohjaussauva ja kaltevuusmittari, keskusmikrokontrolle-rikorttiin 272, joka muodostaa järjestelmähallinnan perustan, antaa myöhemmin kuvan 29 yhteydessä kuvattu käyttäjä-liitäntäkokoonpano 273. Kuvan 18 tuolin 182 pitkittäiskal-listusta, korkeutta ja sivuittaiskallistusta säätelevät 10 moottorisäätökokoonpano pitkittäiskallistusta varten 274, moottorisäätökokoonpano korkeutta varten 275 ja moottorisäätökokoonpano sivuttaiskallistusta varten 276 vastaavassa järjestyksessä. Oikeanpuoleisten ja vasemmanpuoleisten pyöräsarjojen pyörintää ohjaavat oikeanpuoleisen pyö-15 räsarjan ohjauskokoonpano 278a ja vasemmanpuoleisen pyö- räsarjan ohjauskokoonpano 278b vastaavassa järjestyksessä. Pyörien pyörintää oikeanpuoleisessa pyöräsarjassa ja vasemmanpuoleisessa pyöräsarjassa ohjaavat oikeanpuoleisten pyörien ohjauskokoonpano 277a ja vasemmanpuoleisten pyörien 20 ohjauskokoonpano 277b.

Kaikkien kuvassa 27 esitettyjen ohjauskokoonpanojen yleinen rakenne, joita käytetään tuolin asentoa ja pyöriä ja pyö- " räsarjoja varten, esitetään kuvassa 28. Moottori 281 saa V ' 25 kolmevaihetehoa tehonmuuntimelta 282. Hallin ilmiön il- maisimen 2812 lähdöstä menee informaatiosignaaleja tehon-j muuntimelle 282 moottorille menevän tehon vaiheen ohjaami- seksi. Moottorin akselin pyörintään tai mekaanisten järjes-i’:': telmien, jotka saavat tehonsa moottorilta, asemaan liitty- 30 viä informaatiosignaaleja voi antaa yksi tai useampi potentiometri 284, takometri 2811 tai differentiaalinen kooderi ;·. 2813. (Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää Hallin ilmiön il maisinta itseään.) Nämä signaalit syötetään oheismikrokont-·.·.· rollerikortille 283. Lisäksi tehonmuuntimeen 282 ja mootto- ',,,•35 riin 281 liittyvät lämpötilalähdöt (temperature outputs) antavat tulosignaaleja oheismikrokontrollerikortille 283.

, Oheismikrokontrollerikortti 283 vuorostaan on yhteydessä keskusmikrokontrollerikorttiin 272 väylän 279 kautta.

23 116119

Kuva 29 on lohkokaavio, jossa esitetään yksityiskohta kuvan 27 käyttäjäliitäntäkokoonpanosta 273. Oheismikrokontrolle-rikortti 291 saa tuloa (input) ohjaussauvalta 292 ja kalte-vuusmittarilta 293. Kaltevuusmittari antaa pitkittäiskal-5 listusta ja pitkittäiskallistusnopeutta koskevia informaa-tiosignaaleja. (Termi "kaltevuusmittari" käytettynä tässä kontekstissa läpi tämän selitysosan ja mukaan liitetyissä vaatimuksissa tarkoittaa mitä tahansa laitetta, joka antaa pitkittäiskallistuksen tai pitkittäiskallistusnopeuden 10 osoittavaa lähtöä (output) huolimatta siitä mitä järjestelmää lähdön aikaansaamiseksi käytetään; jos lähtönä saadaan vain yksi pitkittäiskallistusmuuttuja tai pitkittäiskallis-tusnopeusmuuttuja, toinen muuttuja voidaan saada sopivalla derivoinnilla tai integroinnilla ajan suhteen.) Jotta kul-15 jetusväline kallistuisi kontrolloidusti käännöksiin (ja jotta sen vakaus siis kasvaisi), on myöskin mahdollista käyttää hyväksi toista kaltevuusmittaria sivuttaiskallis-tusta ja sivuttaiskallistusnopeutta koskevan informaation saamiseksi tai vaihtoehtoisesti järjestelmän painon ja 20 keskipakovoiman voimasummaa. Käytössä voi haluttaessa olla myös toiset tulot 294 tulona mikrokontrollerikorttiin 291. Tällaiset toiset tulot voivat käsittää signaaleja, joille kytkimet (nupit ja napit) toimivat portteina tuolin säätöä varten ja toimintatilan (kuten myöhemmin kuvattujen nojaus-25 ja vakaustilojen) määräämistä varten. Oheismikrokontrolle-rikortissa 291 on myös tulot akkujännitettä, -virtaa ja -: ’,· lämpötilaa koskevien signaalien vastaanottamiseksi akkupa- ’· ’·· ketilta 271. Oheismikrokontrollerikortti on yhteydessä i keskusmikrokontrollerikorttiin 272 väylän 279 kautta.

30

Kuva 30 on kuvan 27 keskusmikrokontrollerikortin 272 nou-dattama yhtä ohjauskierrosta kuvaava looginen prosessikaavio. Diagnostisia tarkoituksia varten kierros alkaa vai-heesta 301, jossa tarkistetaan, tuleeko teknikolta mitään ',,.:35 tuloa (input). Seuraavassa vaiheessa luetaan käyttäjän ....j ohjaussauvalla, kytkimillä, nupeilla ja napeilla antamat .*·*, tulot. Seuraavaksi eli vaiheessa 303 kuljetusvälineen tila- muuttujat luetaan tuloina. Seuraavaksi eli vaiheessa 3011 24 116119 teknikon näyttö päivitetään (jos on kyse diagnostisesta käytöstä) ja sitten eli vaiheessa 304 ohjelman tilaa muunnetaan vaiheissa 301 - 303 saatujen tulosuureiden perusteella. Sitten tehdään testi, mennäänkö pois ohjelmasta 5 (vaihe 3041), ja jos päätös on myönteinen, kaikkien moottorin vahvistimien toiminta estetään (vaihe 3042) ja ohjelma lopetetaan. Muussa tapauksessa tehdään turvallisuustarkastus (vaiheessa 3043) koskien sopivia muuttujia (kuten lämpötilaa, akkujännitettä jne.) ja jos tulos on negatiivinen, 10 pyörän ja pyöräsarjan moottorin vahvistimien toiminta estetään (vaihe 3044), minkä jälkeen ohjelman tilaa muunnetaan (vaihe 3055). Kuitenkin tarkistus tehdään usealla tasolla eli moottorin vahvistimien toiminta estetään vain silloin, kun vähimmäishälytysehdot täytetään. Jos turvatarkastus 15 vaiheessa 3043 on positiivinen tai kun ohjelman tilaa on muunnettu vaiheessa 3055, suoritetaan sarja laskelmia pyöräsarjan vääntömomentin signaalille (vaihe 305), pyörän vääntömomentin signaalille (vaihe 306) , kallistusnopeussig-naalille (vaihe 307), sivuttaiskallistusnopeussignaalille 20 (vaihe 308) ja nousua ja laskua koskevalle nopeussignaalil-le (309). Näiden laskelmien tulokset annetaan sitten lähtönä niitä vastaaville välineille vaiheessa 3010. Vaiheen 3091 aikana, ohjelma odottaa seuraavaa ajastussignaalia uuden ohjauskierroksen alkamista varten. Ohjauskierrosten . 25 taajuus tässä sovellutusmuodossa on luokkaa 200 - 400 Hz eli sillä taataan tyydyttävä ohjausherkkyys ja -vakaus.

1 ” Kuvassa 31 kuvataan muuttujia, jotka määrittävät mitat V * kuvien 11 - 26 pyöräsarjakonstruktiolle ja niille olete- 30 tuille portaille, joiden kiipeämiseen tai laskeutumiseen • '·. pyöräsar j akonstrukt iota voidaan käyttää. Seuraavassa taulu- : : : kossa esitetään ne muuttujat, joita käytetään tunnistamaan nämä kuvassa 31 esitetyt mitat. "Normaali koko" tarkoittaa ko. kappaleiden tyypillisiä mittoja, joiden mukaan kuvien ;* 35 18 - 20 sovellutusmuoto on toteutettu ja joiden mukaan se toimii.

i 25 116119

Taulukko 1. Mittamuuttuiat

Muuttuja Kuvaus Nimellis- koko L Pyöräsarjan keskipisteen 21.0" ja järjestelmän massakeskipisteen välinen etäisyys 5 1 Pyöräsarjan keskipisteen 5.581" ja pyörän keskipisteen välinen etäisyys 1' Pyörän keskipisteen ja 9.667" pyörän keskipisteen välinen etäisyys d Askelman syvyys 10.9" h Askelman korkeus 6.85" z Askelman pystysuoran osan 3.011" reunan ja pyörän koske-tuspisteen välinen etäi- , ·· syys neljän pyörän olles- sa kosketuksessa portai-' ; siin ja alempien pyörien ; ollessa vasten pys- ! # tysuoraa osaa. Tämä voi- , ·, daan laskea käyttämällä yhtälöä z = (l'2 - h2 )1/2 -. r.

; 10 r Pyörän säde 3.81" ( Näiden muuttujien ja myöhemmin taulukossa 2 esitettyjen muuttujien käytöstä myöhemmin seuraavan kuvauksen yhteydes- ; sä on sovittu seuraavaa: ; 1: 15 26 116119 1. Muuttujat, jotka on määritelty maakoordinaatistossa (world coordinates), on merkitty käyttämällä yhtä ison kirjaimen muodostamaa alaindeksiä. Maakoordinaatisto on maan suhteen paikallaan pysyvä (inertiaalinen).

5 2. Suhteellisessa koordinaatistossa (relative coordinates) määritellyt muuttujat on merkitty kaksoisalaindeksillä. Alaindeksit tarkoittavat muuttujan päätepisteitä. Alaindeksien järjestys osoittaa muuttujan etumerkin. Esimerkiksi 10 0PC on se rungon ja pyöräsarjan jalan välinen kulma, jossa pyöräsarjan myötäpäivään tapahtuva pyörintä on positiivista (kts. selitys 4). Pyöräsarjan "jalka" on pyöräsarjan keskeltä pyörän keskelle kulkeva jana, joka yleensä tasapainotetaan. Pyöräsarjan "runko" on järjestelmän massakeskipis-15 teestä pyöräsarjan keskelle kulkeva jana.

3. Pieniä alaindeksejä käytetään osoittamaan muita attribuutteja, joita ovat oikea/vasen jne: r = oikea, 1 = vasen; ref = vertailuarvo; f = loppu; s = alku.

20 4. Kaikki kulmat ovat positiivisia myötäpäivään, jossa positiivinen liike tapahtuu positiivisessa x-suunnassa.

5. Piste muuttujan yläpuolella merkitsee ajan suhteen deri- 25 vointia, esim. Θ.

’ Kuvasta 32 käy selville sellaisia kulma- ja liikemuuttujia, , jotka liittyvät pyöräsarjan järjestäytymisen määrittelyyn kuljetusvälineeseen ja maailmaan nähden. Nämä muuttujat on 30 määritelty seuraavassa taulukossa esitetyn mukaisesti.

• > t 1 ' > * » t 27 116119

Taulukko 2. Kulma- ia liikemuuttuiat 0C Theta-pyö- Pystysuoran tason ja räsarja siitä pyörästä, jolle tasapainotetaan, pyörä-sarjan napaan kulkevan viivan välinen kulma θ„ Theta-pyörä Pystysuoran tason ja pyörässä olevan mielivaltaisen sädeviivan välinen kulma 0PC Theta-tuki-- Se pyöräsarjan napaan pyöräsarja keskiöity kulma, joka alkaa tuesta ja päättyy siihen jalkaan, jolle tasapainotetaan. (0PC = 180° tasapainotettaessa yhdelle pyörälle jalan ollessa pystysuorassa.) 5 0PW Theta-tuki- Tuessa ja pyörässä ole- pyörä van mielivaltaisen vii van välinen kulma κ κ Pyörän keskustan lineaa rinen asema lattiaa pitkin suhteellisessa koordinaatistossa « « I I,-! I I ... I ' I m. , , _ — II.- I — Θ1 Theta-kalte- Kaltevuusmittarin kulma vuusmittari suhteessa maan vetovoi- ' maan ·’ ’ Θ Theta- (pit- Kuljetusvälineen massa- * · kittäiskal- keskipisteen ja pyörän , lis-tuskul- keskustan välinen todel- ma) linen kulma. Tämä on johdettu kompensoimalla ! kaltevuusmittarin kulma ,7. Θ1 0c:hen ja 0PC:hen.

ψ Kääntymis- Kuljetusvälineen X-akse- kul-ma Iin ja avaruuskoor- dinaattijärjestelmän välinen kulma 10 28 116119

Kuvat 33 - 35 ovat lohkokaavioita, joista käyvät ilmi oh-jausalgoritmit, jotka sopivat käytettäviksi kuvassa 27 esitettyjen ohjauskokoonpanojen yhteydessä tasapainottamaan kuvien 11 - 21 mukaista pyöräparin päälle tasapainotettua 5 sovellutusmuotoa sekä liikkeen että paikalla pysymisen aikana.

Kuva 33 esittää vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien (vastaavat kappaleita 252a ja 252b kuvassa 25) • t 10 moottorin ohjausjärjestelyn. Järjestelyssä on ö, 0, r0wl -tulot (vasemman pyörän lineaarinen nopeus suhteessa maa-koordinaatistoon) ja r0wr tulo (oikean pyörän lineaarinen nopeus) niiden suuntatulojen 3300 (directional input) lisäksi, jotka ohjaussauvan asema vertailukoordinaatiston X- * · 15 ja Y-akseleilla määrää. Tulot 0, 0 ja virhesignaalit x ja x (kuvattu myöhemmin) alistetaan vahvistuksille Kl, K2, K3 ja K4 vastaavassa järjestyksessä ja niistä tulee tuloja sum-maimelle 3319, joka tuottaa yllä kuvan 6 yhteydessä kuvatulla tavalla perustasapainotusvääntömomenttikäskyn (basic 20 balancing torque command) pyörille. Summaimen 3319 lähtö yhdistetään kääntymis-PID-piirin (yaw PID loop) 3316 (kuvattu myöhemmin) lähtöön summaimessa 3320, jaetaan sitten jakajassa 3322 ja kyllästysrajoittimessa 3324 vääntömoment-tikomennon tuottamiseksi vasemmanpuoleiselle pyörälle.

, 25 Samalla tavalla summaimen 3319 lähtö yhdistetään PID-piirin • * > · * « « , , 3316 lähtöön summaimessa 3321, jaetaan sitten jakajassa ·' 3323 ja rajoitetaan kyllästysrajoittimessa 3325 vääntömo- » · menttikomennon tuottamiseksi oikeanpuoleiselle pyörälle.

i : 30 Kuvassa 33 X-akselilla kulkeva suunta liikuttaa vertailu-i .. koordinaatistoa sen X-akselilla suhteessa maakoordinaatis- toon (joka edustaa ajopintaa) ohjaussauvan liikkumiseen verrannollisella nopeudella. Suuntatulo Y-akselilla pyörit-tää vertailukoordinaatistoa sen Z-akselin ympäri ohjaus- ;· 35 sauvan liikkumisnopeuteen verrannollisella kulmanopeu-del-la. Myöhemmin tullaan ymmärtämään, että ohjaussauvan liike ; positiivisessa X-suunnassa on tässä tulkittu tarkoittamaan eteenpäin suuntautuvaa liikettä ja että ohjausauvan liike 29 116119 negatiivisessa X-suunnassa tarkoittaa liikettä taaksepäin. Vastaavalla tavalla ohjaussauvan liike positiivisessa Y-suunnassa, vastapäivään suuntautuva ylhäältä katsottuna, tarkoittaa vasemmalle kääntymistä ja ohjaussauvan liike 5 negatiivisessa Y-suunnassa, siis ylhäältä katsottuna myötäpäivään suuntautuva liike, tarkoittaa oikealle kääntymistä. Tämän takia suuntatuloille Y ja X annetaan kuollutta aluetta kuollut alue -lohkoissa 3301 ja 3302 (deadband blocks) ohjaussauvan neutraalin aseman suurentamiseksi, sitten ne 10 alistetaan vahvistuksille Kll ja K10, sitten niiden nopeus rajoitetaan rajoittimilla 3303 ja 3304, jotka rajoittavat vastaavassa järjestyksessä vertailukoordinaatiston kulma-ja lineaarikiihtyvyyksiä. Näiden lähtöjen summaimen 3305 kautta saadusta summasta tulee vertailunopeus xr ref , kun 15 taas näiden tulostietojen summaimen 3306 kautta saadusta erotuksesta tulee vertailunopeus xx ref . Nämä vertai-lunopeudet vähennetään summaimissa 3308 ja 3307 kompensoiduista vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien ♦ 9 lineaarinopeustulosignaaleista r0wl ja r0wr (mitä tulee näi-20 hin suureisiin, katso selitystä kuvan 35 yhteydessä), jotta saataisiin vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien nopeusvirhesignaalit xx ja xr vertailukoordinaatistossa.

Näiden signaalien summaimen 3317 ja jakajan 3318 määritte- I · lemä keskiarvo vuorostaan tuottaa lineaarinopeusvirhesig-, 25 naalin x. Siirtymävirhesignaali x johdetaan integroimalla i i ^ röwl ja röwr integraattoreissa 3310 ja 3309, rajoittamalla ♦ tulokset kyllästysrajoittimissa 3312 ja 3311 ja sitten 5 " keskiarvoistamalla niiden lähdöt summaimen 3313 ja jakajan : 3315 kautta. Näiden siirtymien summaimen 3314 kautta määri - 30 telty ero tuottaa kääntymisvirhesignaalin (yaw error sig-nai) \p.

t i *

Kallistusvirhesignaali ψ viedään vakiomallisen verrannolli-;t‘( sen-plus-integroivan-plus-derivoivan (PID) säätöpiirin 3316 f ’ ••‘35 kautta, jonka lähtö yhdistetään summaimen 3319 perustasa-: ; painotusvääntömomenttikomennon lähtöön yksilöllisten pyöri- ; en vääntömomenttia koskevien käskyjen tuottamiseksi, jotka saavat pyörät ylläpitämään pitkittäisvakautensa ja jotka 30 116119 saavat kuljetusvälineen kohdistamaan itsensä vertailukoordinaatiston akselien suhteen ja seuraamaan sen alkupe-räisasetelmaa suuntatulon 3300 suuntaamana.

5 Kuva 34 on kaavamainen kuva pyöräsarjojen ohjausjärjestelystä. Pyöräsarjojen järjestäytymistä voidaan ohjata suun-tatuloilla 3400. Haluttaessa se sama ohjaussauva, jota käytettiin antamaan suuntatulot 3300 pyörille, voidaan kytkeä erillisellä kytkimellä toimimaan erillisessä tilassa 10 pyöräsarjojen järjestäytymisen määräävien suuntatulojen 3400 antamiseksi. Yleensä samalla tavalla kuin signaalien reitti kuvan 33 summaimien kautta 3306 ja 3305, ohjaus-sauvasignaalit, jotka ovat tulosta positiivisesta siirtymästä X-suunnassa, lisätään toisiinsa ja vastaavasti sig-15 naalit, jotka ovat tulosta positiivisesta siirtymästä Y- suunnassa, vähennetään toisistaan summaimissa 3402 ja 3401 vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyöräsarjojen pyö-rintänopeussignaalien aikaansaamiseksi, jotka niiden järjestystä vastaavassa järjestyksessä mainituissa integraat-20 toreissa 3404 ja 3403 integroinnin jälkeen antavat halutun pyöräsarjan kulman suuntautumista koskevan informaation vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyöräsarjojen niiden järjestystä vastaavassa järjestyksessä mainituille summai-mille 3406 ja 3405.

25 i

Kullekin summaimista 3406 ja 3405 annetaan puuttuvat suun- ! * > <’ tatulot 3400 eli edullinen pyöräsarjojen järjestäytyminen, : " jossa normaalisti 0PC ref = ir -radiaania, kuvan 34 viivaa • 3413 pitkin yhdessä sellaisten signaalien kanssa, jotka 30 osoittavat pyöräsarjojen todellisen järjestäytymisen 0PC1 , ,, ja 0PCr (johdettu viemällä pyöräsarjojen kulmanopeus s ignaa- ; /. lit vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyöräsarjojen koodereilta integraattoreiden 3412 ja 3411 kautta vastaa-‘vassa järjestyksessä). Summaimen 3406 ja 3405 lähdöt ovat ’ -’35 siis pyöräsarjojen asentovirhesignaaleja vasemmanpuoleisil-; le ja oikeanpuoleisille pyöräsarjoille. Nämä signaalit , syötetään PID-säätöpiirien 3408 ja 3407 ja kyllästysrajoit- 31 116119 timien 3410 ja 3409 kautta vasemmanpuoleisten ja oikeanpuo-leistan pyöräsarjojen moottorien käyttöä varten.

Kuva 35 on kaavamainen, kuvaan 33 liittyvä kuva, joka esit-5 tää sen järjestelyn, jolla pyörien asemaa, pitkittäiskal-listusta ja pitkittäiskallistusnopeutta tarkoittavat tila-muuttujat määritellään pyöräsarjan pyörinnän vaikutusten tasaamiseksi. Kuten taulukossa 2 mainittiin, pitkittäiskal-listuskulma 0 on kuljetusvälineen massakeskipisteen ja sen 10 pyörän, jolle kyseisellä hetkellä tasapainotetaan, keskipisteen välinen todellinen kulma. Kulma Θ1 kaltevuusmitta-rilla mitattuna on tuen kulma suhteessa pystytasoon. Siten varsinainen pitkittäiskallistuskulma 0 perustuu kulmaan 0P, josta summain 3518 vähentää korjaussignaalin corr . Sig-15 naali θχ corr lasketaan summaimessa 3516 0PC + tt + 0C . Signaali 0PC määritetään vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten tuki-pyörä-sarja -kulmien 0PC x ja 0PC r keskiarvona, joka on saatu vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyöräsarjojen kooderin lähtöjen integraatiosta integraattoreissa 3509 ja 20 3510. Keskiarvo saadaan käyttämällä summainta 3511 ja jaka jaa 3512. Jos oletetaan, että kuljetusväline on tasapainotettu, 0C voidaan johtaa 0PC :sta käyttämällä yhtälöä . ’ : , L sin Θ„„ ΘΓ = tan'1 (-^-) : : c 1-Lcos0rc 25 Tämä laskelma saadaan aikaan osiossa 3515. corr derivoidaan derivaattorilla 3517 summaimen 3519 syöttämän pitkit-.. täiskallistusnopeussignaalin Θ! korjaamiseksi, jolloin tuo- I ! » · tetaan korjattu lähtö Θ.

; 3 0 Vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien vasemmat ja oikeat lineaarinopeudet r0wl ja r0wr johdetaan vastaavalla tavalla derivoinnista, jonka derivaattorit 3507 ja 3508 suorittavat vasemmanpuoleisille ja oikeanpuoleisille johde-* · · * ·' tuille lineaarisille asentosignaaleille r0wl ja r0wr. Asen- 32 116119 tosignaalit vuorostaan johdetaan kertomalla määritellyt vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien todelliset kulma-asennot 0wl ja 0wr kertojissa 3505 ja 3506 tehdyllä r:n vahvistuksella. Kulmaasennot 0wl ja 0wr määritellään 5 integroimalla ensin vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten • · pyörien koodereiden signaalit 0PW1 ja 0PWr integraattoreissa 3501 ja 3502, jotta saataisiin 0PW1 ja 0PWr. Nämä signalit syötetään sitten summaimille 3503 ja 3504, joissa ne kompensoidaan pyöräsarjojen pyörinnän vaikutuksia varten li-10 säämällä 0C ja summaimesta 3513 ja jakajasta 3514 johdettu suure M (0PC - 7r) .

Kuvat 36 ja 37 ovat lohkokaavioita, joista käyvät ilmi sellaiset ohjausalgoritmit, jotka sopivat käytettäviksi 15 kuvan 27 ohjauskokoonpanojen yhteydessä, jotta kuvien 11 -21 sovellutusmuodon mukainen kuljetusväline voisi kiivetä portaita ja ylittää esteitä ensimmäisen kiipeämisen sallivan sovellutusmuodon mukaisesti. Tässä sovellutusmuodossa pyöräparit on asetettu nojaustilaan (lean mode), jossa 20 niitä pyöritetään tasapainon ylläpitämiseen pyrkimiseksi sillä samalla yleisellä tavalla, jota käytetään normaalissa, kuvassa 33 esitetyllä pyörän pyörinnällä tapahtuvassa ·, tasapainottamisessa. Käytössä ovat samat perusyhtälöt.

·· Kuvassa 3 6 summain antaa vasemmanpuoleisten ja oikeanpuo- . 25 leisten pyöräsarjojen käyttämiseksi tarkoitettuja korjaus- • » signaaleja, jotka on johdettu mm. kaltevuusmittarista 3602, • ·* joka antaa pitkittäiskallistussignaalit ja pitkittäiskal- • " listusnopeussignaalit 0 ja 0 vahvistusten K1 ja K2 kautta.

V ’ Vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyöräsarjojen koode- • * 30 rien lähdöistä saadaan 0PC x ja 0PCr -tulot, jotka niiden järjestystä vastaavassa järjestyksessä mainitut integraatio’: torit 3603 ja 3604 integroivat ja jotka myös niiden järjes- tystä vastaavassa järjestyksessä mainitut rajoittimet 3605 ja 3606 kyllästysrajoittavat, jotta saataisiin 0PC i ja 0PCr.

35 Nämä arvot, kun ne on keskiarvoistettu summaimen 3608 ja jakajan 3610 kautta, antavat tulokseksi kulmasiirtymän 0PC, joka annetaan vahvistuksen K3 kautta lisätulona (additional • · input) summaimelle 3601. Nopeus 0PC, joka on määritelty 0PC x 33 116119 ja 0PC r :n keskiarvona summaimen 3617 ja jakajan 3618 kautta, on summaimelle 3601 tällä kertaa vahvistuksen K4 kautta menevä lisätulo. Summaimen 3601 lähdöistä seuraa yhdenmukainen käyttö vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyö-5 räsarjojen moottoreille summainten 3611 ja 3612, jakajien 3613 ja 3614 ja kyllästysrajoittimien 3615 ja 3616 kautta. Lisäksi PID-säätöpiirin kautta tuleva kiertosignaali (twist signal) antaa vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyö-räsarjojen moottoreille differentiaalikäytön summainten 10 3611 ja 3612 kautta. Kiertosignaali johdetaan käyttämällä summainta 3607 signaalien 0PC x ja 0PC r vähentämiseksi toisistaan.

Kun pyöräsarjat ovat nojaustilassa, pyörät ovat tehtäväti-15 lassa (slave mode), jossa pyöriä käytetään pyöräsarjojen pyörinnän funktiona. Tämä esitetään kuvassa 37, jossa kuvasta 3 6 johdettu 0PC kerrotaan jakajan 3610 lähtönä kii-peämisnopeusvakiolla vahvistuksessa 3701, jotta saataisiin 0PW ref ' signaali, joka syötetään summaimille 3703 ja 3702 20 vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien moottoreiden ohjaamiseksi PID-säätöpiirien 3705 ja 3704 ja kyllästysrajoittimien 3707 ja 3706 kautta vastaavassa järjestyksessä. Kuvien 37 ja 34 vertailu osoittaa, että pyörät on alistettu • “ pyöräsarjoille kuvassa 37 samalla tavalla kuin pyöräsarjat ’ 25 on alistettu vertikaaliselle (7r-radiaanin) tulolle 3413 ’*"· kuvassa 34. Kuvassa 37 summaimilla 3703 ja 3702 on kaksi j muuta tuloa kummallakin. Toinen tulo on ohjaussauvalta - i ·.. joka yhdenmukaisesti kuvassa tapahtuvan prosessoinnin kans- sa tuottaa summaimien 3709 ja 3708 ja integraattoreiden 30 3711 ja 3710 kautta vasempia ja oikeita ohjaussignaaleja, *·. jotka annetaan tuloina summaimille 3703 ja 3702 vastaavassa t i * järjestyksessä - tulevien suuntatulojen 3714 tulosten seuraamista varten. Toinen tulo on tarkoitettu pyörän pyö-·.’.· rinnan vaikutusten seuraamiseksi eli summaimet vähentävät 1,,/35 myös 0PC x :n ja 0PCr:n, jotka on saatu viemällä vasemmanpuo- ____: leisten ja oikeanpuoleisten pyörien koodereiden lähdöt ,··, integraattoreiden 3713 ja 3712 läpi.

34 116119

Nojaustilan käytöllä saadaan tehokas ja vakaa menetelmä esteiden yli kiipeämisen aikaansaamiseksi. Kuvan 37 vahvistusta varten valikoitu kertoja määrittelee kii-peämissuhteen. Kun tämä on määritelty (kappale, joka voi-5 daan valikoida manuaalisesti tai automaattisesti, määritellään tarkoituksenmukaisiin spatiaaliantureihin perustuvalla esteen mittauksella tai määritetään kokonaan tai osittain empiirisesti itse tilamuuttujien perusteella), kuljetusväline voi ylittää esteitä siten, että käyttäjä nojaa tai saa 10 kuljetusvälineen kallistumaan haluttuun suuntaan. Pyöräsar-jat pyörivät tasapainon ylläpitämiseksi samalla, kun ne pyörät mukaan lukien pyörivät esteiden yli. Kun kuljetusväline ei kohtaa esteitä, sitä voidaan haluttaessa käyttää kuvien 33 ja 34 mukaisessa tasapainotilassa, jolloin pyö-15 räsarjat ovat alistettuja π-radiaanilie ja pyörät ylläpitävät tasapainon ja saavat aikaan halutun liikkeen.

Siirtymiset pyörän tasapainotustilan ja pyöräsarjan nojaustilan välillä ovat asioita, jotka vaativat huomiota. Kuva 20 38 on lohkokaavio kuvien 33 - 37 sovellutusmuotoa hyväkseen käyttävän kuljetusvälineen tilasta lepo-, nojaus- ja tasapainotilojen välillä. Ratkaisuhetkinä tilaa ei muuteta ennen kuin määritetään, että (0PC - it) mod (27t/3) = 0. Tämä ;·, on hetki, jossa massakeskipiste on suunnilleen maahan kos- ti; 25 kettavan parin yläpuolella ja tällaiseen tilaan viitataan , . ilmauksella "nollatila" (zero crossing) myöhemmin tässä ’ selityksessä ja myöhemmin seuraavissa vaatimuksissa. Nolla- * '* tilassa pyöräsarja on sellaisessa asennossa, että se esi- *’ merkiksi voidaan alistaa 0PC - π -asennolle kuvan 34 esittä- 30 mällä tavalla. Sen jälkeen, kun on aloitus on tehty lohkos- • ’·· sa 3801, kuljetusvälineen alkutila on Lepotilaan 3802, : : : josta se menee lepotilaan ja pysyy siinä 3803, kunnes Kul- je/Lepää -valitsin siirretään Kulje-asentoon. Kun ollaan ko. asennossa, kuljetusväline menee Pois Lepotilasta -ti- I » 35 laan 3804. Koska kummallekaan pyöräsarjalle ei ole mitään ’: · ehdotonta ohjeasetelmaa, oletamme, että kuljetusväline on : : tasaisella, maanpinnan tasolla olevalla alustalla tilassa "Pois Levosta" 3804, jolloin tällainen ehdoton ohjeasetelma 35 116119 saadaan asetetuksi. Kaikki muutoskoodereiden määrittelemä pyöräsarjojen liike on suhteessa tähän ohjeasetelmaan.

Tässä vaiheessa tai missä tahansa muussa myöhemmässä vaiheessa, mikäli Kulje/Lepää -valitsin siirretän takaisin 5 Lepää-asemaan, tila palaa takaisin Lepotilaan -tilaksi 3802 väylän 3812 kautta. Muussa tapauksessa tila muuttuu Odota-tilaksi 3805 ja pysyy sellaisena, kunnes määritetään, että Θ = 0, jolloin tila muuttuu tilaksi Nojaamaan 3806. Sitten tila Nojaamaan muuttuu tilaksi Nojaa 3807 ja pysyy sello laisena, ellei valitsinta liikuteta. Jos Nojaa/Vakauta - valitsin sitten siirretään Vakauta-asemaan ja jos pyöräsar-joilla on nollatila, tila muuttuu peräkkäin tilaksi Pois Nojauksesta 3808, tilaksi Vakauttamaan 3809 ja lopuksi tilaksi Vakauta 3810. Jos Nojaa/Vakauta -valitsin siirre-15 tään Nojaa-asemaan, tila muuttuu tilaksi Pois Vakautuksesta 3811 takaisin tilaksi Nojaamaan 3806.

Odota-tila mahdollistaa pyörän ja pyöräsarjojen moottorien pehmeän käynnistyksen. Ilman sitä säätöpiiri alkaisi heti 20 yrittää kompensoida mahdollisesti merkittävää kaltevuusmit-tarilta tulevaa virhesignaalia. Aloittamalla nollatilasta tämä vältetään. Eräs lisätekniikka, jossa Θ on valvonnassa ja jossa sen pitää olla alle tietyn kynnysarvon nollatilassa, mahdollistaa vielä pehmeämmän alun.

25

Kuvat 39 A-B, 40 A-B, 41 A-B ja 42 A-B kuvaavat ohjausjär- ’ jestelyn sekvenssejä kuvien 11 - 21 sovellutusmuodon mukai- s ’..

sen kuljetusvälineen saamiseksi kiipeämään portaita erään ' toisen sovellutusmuodon mukaan. Tässä sovellutusmuodossa on 30 neljä perustoimintajaksoa: aloita; nollaa alkuperäiset ; ’·· kulmat; siirrä paino ja kiipeä. Tämä sovellutusmuoto voi- · daan muiden sovellutusmuotojen ohessa toteuttaa helposti kuvan 27 ohjaus järjestelyssä. Näiden neljän jakson aikaan-saamisen ohjausalgoritmit esittävät lohkokaaviot esitetään 35 kuvissa 43 (aloita), 44 (siirrä paino) ja 45 (kiipeä).

’· (Jaksoon nollaa alkuperäiset kulmat ei sisälly liikettä, joten tälle jaksolle ei esitetä ohjausalgoritmia.) Kuvat 39A ja 39B kuvaavat pyöräsarjojen järjestäytymisen aloita- 36 116119 jaksossa. Tässä jaksossa pyöräsarja liikkuu normaalista vakausasennostaan kahdella pyörällä (kuva 3 9A) asentoon (esitetty kuvassa 39B), jossa ensimmäinen pyöräpari (yksi kustakin pyöräsarjasta) on ensimmäisellä tasolla ja toinen 5 pyöräpari kustakin pyöräsarjasta on seuraavalla askelmalla. Tässä selityksessä kuvien 39A - 42C yhteydessä käytetyt kulma-arvot ovat ne kulma-arvot, jotka on saatu tuloksena aiemmin esitetyssä taulukossa 1 annettujen nimellisten portaiden ja pyöräsarjän pyörien kokojen soveltamisesta.

10 Aloita-jaksossa, jonka algoritmi on esitetty kuvassa 43, pyöräsarjalohkolle 4301 annetaan tulo 0C ref : sta ajan funktiona; funktio vaihtuu sujuvasti aloitusarvoista loppuar-voiksi. Vaihtoehtoisesti samalla tavalla voidaan tuottaa tulo öpc ref :sta. Tässä 0C ref -tulo viedään prosessorin 4302 15 kautta, jotta saataisiin laskettua suure , L sin ΘΓ sin-1 (-£)

L

Tämä suure annetaan yhdessä itsensä 0C ref :n ja irm kanssa tuloina summaimelle 4303, joka laskee yhtälön . L sin 0r r ePC ref = π - eC ref ~ sin~ (-£-^ ja antaa tämän suureen 0PC ref -tulona pyöräsar jalohkolle : .* 20 4301. Pyöräsarjalohko 4301 on kokoonpanoltaan sama kuin ! ’·· kuvassa 34 lukuun ottamatta sitä, että 0PC ref ei °le enää ·’ kiinnitetty 7r:hin vaan vaihtelee juuri esitetyllä tavalla.

Tasapainotuslohko 4304 on kokoonpanoltaan sama kuin kuvassa 33, mutta ohjaussauvavahvistukset K10 ja Kll on asetettu 25 nollaksi. Summain 4305 kompensoi kaltevuusmittarin suorittamaa pitkittäiskallistuksen lukua samalla tavalla kuin mitä aikaisemmin kuvattiin kuvan 35 yhteydessä ja derivaat- I * * * ·' tori 4306 derivoi summaimen 4305 lähdön θχ :n korjaamiseksi ·;’* kuvan 35 yhteydessä kuvatulla tavalla, ja niin korjatut m 30 pitkittäiskallistustulot 0 ja 0 annetaan pyöräntasapaino- • · tusalgoritmille 4304. Tulot r0wl ja r0wr tasapainotuslohkol- 37 116119 le johdetaan myös samalla tavalla kuin mitä kuvattiin aiemmin kuvan 35 yhteydessä.

Kuvat 40A ja 4OB kuvaavat pyöräsarjan järjestäytymisen 5 nollaa alkuperäiset kulmat -jaksossa. Tässä vaiheessa järjestelmä vaihtaa "jalan" identiteetin (johon viitataan taulukon jälkeen käsiteltyjen ehtojen kohdassa 2) alemman pyörän identiteetistä seuraa-valla portaalla olevan pyörän identiteettiin tilamuuttujien 10 mittaamista varten. Tästä seuraa, koska pyöräsarjassa on kolme pyörää ja koska kokonaiskulmaetäisyys pyöräsarjan keskustan ympärillä on 27r-radiaania, että tämä askelma lisää 2it/3-radiaania 0PC :aan ja vähentää 27r/3-radiaania 0C :sta. Tähän vaiheeseen ei liity liikettä.

15

Kuvat 4IA ja 4IB kuvaavat pyöräsarjan järjestäytymisen siirrä paino -jaksossa. Tässä jaksossa kuljetusvälineen ja käyttäjän paino siirretään alemmalla portaalla olevalta pyörältä ylemmällä portaalla olevalle pyörälle. Se on tässä 20 tapauksessa toteutettu esiohjelmoituna toimintona perustuen siihen geometriaan, joka tiedetään portaista ja pyöräsar-jöistä. 0C :n arvon täytyy muuttua vastaamaan kuljetusvälineen massakeskipisteen uutta sijaintia. Jotta tämä tulos ,;·. saavutettaisiin, kuvassa 34 esitetylle pyöräsarjalohkolle , i>(; 25 ja kuvassa 44 esitetylle pyörälohkolle annetaan tulo 0PC ref . . :sta ajan funktiona viivaa 3413 pitkin. Koska tämä jakso on ‘ ohjelmoitu, kuvassa 45 esitetty kiipeämislohko ja kuvassa i 33 esitetty pyörätasapainolohko eivät ole aktiivisia. Ku-*·’ ‘ vassa 44 0PC ref -tulo viedään jakajan 441 kautta ja annetaan 30 sitten summaimille 443 ja 442, jotka PID-säätöpiirien 445 * '·· ja 444 ja kyllästysrajoittimien 447 ja 446 kautta antavat '<'·'· ohjaussignaaleja vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien moottoreille. Summaimet 443 ja 442 vähentävät sen lisäksi 0PW1 ja 0PMr :n arvot, jotka on johdettu viemällä 35 vasemmanpuoleisten ja oikeanpuoleisten pyörien koodereiden ’’ '1 antama kulmanopeustieto integraattoreiden 448 ja 449 kaut- ta.

38 116119

Kuvat 42A, 42B ja 42C kuvaavat pyöräsarjan järjestäytymisen kiipeä-jaksossa. Tässä jaksossa kuljetusvälineen pyöriä pyöritetään eteenpäin kohti seuraavaa askelman pystysuoraa osaa samalla kun pyöräsarjaa pyöritetään yhtäaikaisesti 5 seuraavan vakautuspyörän asemoimiseksi seuraavalle askelma-tasolle. Pyöräsarjan pyörintä 0C on verrannollinen siihen matkaan, jonka pyörä on liikkunut askelmatasolla. Tässä jaksossa ei ole asentoa koskevaa ohjetietoa. Käyttäjä nojaa ja vetää kaiteesta saadakseen kuljetusvälineen liikkumaan 10 eteenpäin. Pyöräsarja pyörii automaattisesti 0W : sta 0C :lle kuvassa esitettyä reittiä 451 pitkin menevän takaisinkytkennän seurauksena. Kiipeä-jakson alussa X asetetaan nollaksi. Tämän jakson ohjausalgoritmin täytyy valvoa joko 0C tai 0PC ja siirtyä siirrä paino -jaksoon ko. kulman saavut-15 taessa lopullisen arvonsa. Viimeisellä portaalla sen sijaan, että prosessi lopetettaisiin kuvassa 42C esitettyihin loppukulmiin, prosessi täytyy lopettaa siinä vaiheessa, jossa 0C = 0 tai 0PC = tt. Sitten kuljetusvälineen pitäisi palata takaisin normaaliin vakaustilaan. Vakautuslohko 453 20 ja pyöräsarjalohko 452 on kuvattu kuvien 33 ja 34 yhteydes- * # · sä. Tulojen 0, 0, r0Hx ja r0wr johtaminen vakauslohkoon 453 on kuvattu aiemmin kuvien 43 ja 35 yhteydessä. Itse asiassa \# kuvan 45 kokoonpano on olennaisesti samanlainen kuin kuvan ·;·, 43 kokoonpano sillä yhdellä erolla, että 0C ref ei ole enää ,<tt; 25 itsenäisesti muuttuva vaan siitä on tehty 0w:n funktio, . . joka on johdettu ottamalla keskiarvo 0W x .-sta ja 0wl:sta ' summaimen 454 ja jakajan 455 kautta. Tästä seuraa, että 0W- i arvo viivalla 451 viedään prosessorin 456 kautta seuraavan '·’ ’ suureen määrittämiseksi ;·. 2_π · &w 3 D - r - z : ; : \ - r .

30 i : 1 josta seuraa oikea määrä pyöräsarjan pyörintää suhteessa pyörän pyörintään porrasgeometriaa varten ja joka annetaan 39 116119 tulona summaimelle 457 0c:n alkuarvon eli 0C st:n kanssa. Summaimen lähtö on 0C ref .

Vaikka kuvissa 33 - 45 esitetään analogisia ohjausalgorit-5 meja, ne on toteutettu useissa sovellutusmuodoissa käyttämällä mikroprosessoriohjelmoitua digitaaliohjausta. Kuitenkin sekä suoran analogisen ohjauksen käyttö että analogisen ja digitaalisen ohjauksen sekakäyttö ovat täysin mahdollisia tämän keksinnön puitteissa. Esimerkki onnistunees-10 ta analogisen ohjauksen toteutuksesta esiintyy kuvan 21 mukaisen laitteen eräässä versiossa, jossa käytetään paria sivuittain asetettuja pyöriä pyöräsarjojen sijasta.

Nopeuden rajoittaminen 15

Eräässä toisessa sovellutusmuodossa mikä tahansa esillä olevan keksinnön mukaisen kuljetusvälineen edellisistä sovellutusmuodoista voi olla varustettu nopeuden rajoituksella tasapainon ja hallinnan ylläpitämiseksi, jotka muuten 20 voidaan menettää, jos pyörien (tai kaarimaisten elementtien) annetaan saavuttaa se maksiminopeus, jolla niitä yleensä voidaan käyttää.

Nopeuden rajoittaminen suoritetaan pitkittäiskallistamalla i · · (tii. 25 kuljetusvälinettä siinä suunnassa, joka on vastakkainen • * . . liikesuuntaan nähden, jolloin kuljetusväline hidastaa kul- *,1 kuaan. Tässä sovellutusmuodossa kuljetusvälinettä pitkit- '* täiskallistetaan taaksepäin lisäämällä pitkittäiskallistus- ·' ’ modifikaatio kaltevuusmittarin pitkittäiskallistusarvoon.

30 Nopeuden rajoittaminen tapahtuu aina, kun kuljetusvälineen j ’· nopeus ylittää kuljetusvälineen nopeusrajan määräämän kyn- : : : nysarvon. Pitkittäiskallistusmodifikaatio määritellään tutkimalla kuljetusvälineen nopeuden ja määrätyn, ajan yli !.! integroidun nopeusrajan välistä eroa. Pitkittäiskallistus- V 35 modifikaatiojaksoa pidetään yllä, kunnes kuljetusväline hidastaa haluttuun alennettuun nopeuteen (jonkin verran : (ί nopeusrajan alapuolella oleva nopeus) ja sitten pitkittäis- 40 116119 kallistuskulma palautetaan vähitellen takaisin alkuperäis-arvoonsa.

Eräs menetelmä kuljetusvälineen nopeusrajan määrittelemi-5 seksi on seurata akkujännitettä, jota sitten käytetään sen maksiminopeuden arvioimiseksi, jota kuljetusväline yleensä voi pitää yllä. Toinen menetelmä on mitata akun ja moottorin jännitteet ja seurata eroa näiden kahden välillä. Tästä erosta saadaan arvio siitä nopeusmarginaalista, joka kulje-10 tusvälineellä on yleensä käytettävissään.

Antureiden käyttö kiipeämisessä

Kuten kuvan 37 yhteydessä aiemmin tekstissä kuvattiin, 15 portaiden kiipeäminen ja esteen ylittäminen voidaan suorittaa nojaustilaa käyttämällä ja kiipeämissuhde voidaan valita manuaalisesti tai automaattisesti. Tässä jaksossa kuvataan, kuinka eräässä toisessa sovellutusmuodossa voidaan käyttää antureita kiipeämissuhteen automaattisen säätelyn 20 saavuttamiseen. Nojaustilassa pyöräsarjat ovat "isäntiä", "masters", ja pyörät "orjia", "slaves". Kiipeämissuhde ilmaisee pyöräsarjan pyörinnän ja pyörän pyörinnän välisen suhteen: ;·, Esimerkiksi: H t ,..,1 25 i) Kiipeämissuhde nolla tarkoittaa, etteivät pyö- ·_ rät liiku ollenkaan, kun pyöräsarjat liikkuvat.

!. ’ ii) Kiipeämissuhde 0.25 tarkoittaa, että pyörä i suorittaa 1/4 pyörintää samassa suunnassa kuin 1,1 1 pyöräsarja jokaista pyöräsarjan pyörähdystä kohti.

30 iii) Kiipeämissuhde -0.5 tarkoittaa, että pyörä ί ’’· suorittaa 1/2 pyörintää vastakkaisessa suunnas- : sa kuin mitä pyöräsarja jokaista pyöräsarjan pyörähdystä kohti.

i : 35 Viittaamme nyt kuviin 46 ja 47, joissa esitetään sellainen ’’ kuljetusväline, joka on varustettu tuolin 461 kaltaisella \ ,’· järjestelyllä käyttäjän tukemiseksi. Tuoliin 461 on liitet ty maahan kosketuksessa oleva moduuli, joka muodostuu pa- 41 116119 rista pyöräsarjoja 462, jotka kumpikin ovat moottorikäyttöisiä ja joilla kummallakin on joukko (tässä kolme kappaletta) pyöriä 463. Kummankin pyöräsarjan pyörät ovat myös moottorikäyttöisiä. Pyöräsarjojen 462 liittäminen on tässä 5 tapauksessa on toteutettu putkella, johon pyöräsarjojen moottorit voidaan sijoittaa. Pyöräsarjat 462 ovat osa kokoonpanoa, joka käsittää tuolin 461 asennettuna pyöräsarjan putkeen "reisi- ja pohjeliitoksilla" 466 ja 464 ja moottorikäyttöisillä "lanne- ja polviliitoksilla" 467 ja 465.

10 "Lanteen", "polven" ja pyöräsarjojen käyttökoneistot toimivat yhteistyössä istuimen 461 korkeusasemaan vaikuttamiseksi. Tulee huomata, että pyöräsarjan käyttökoneisto toimii tässä tapauksessa "nilkkana", sillä se pyörittää "pohjetta" pyöräsarjan ympäri. Pyöräsarjan asentoa ylläpitää vakau-15 tusalgoritmi. Tämän sovellutusmuodon kuljetusväline on varustettu anturilla A, joka osoittaa eteenpäin reittiä 468 pitkin ja joka on asennettu aivan pyöräsarjan putken yläpuolelle ja tarpeeksi kauas maanpinnasta, jotta se voi havaita kiivettävien portaiden 460 toisen askelman pys-20 tysuoran osan. (Huom. jos kiivetään jalkakäytävän reunan yli, mitään pystysuoraa osaa ei tunnisteta.) Anturia A käytetään vain portaita noustessa. Tämän sovellutusmuodon kuljetusväline on varustettu myös anturilla B, joka osoit-, j'. taa alaspäin reittiä 469 pitkin ja joka on asennettu pyö- 25 räsarjan putkeen. Se havaitsee oman etuosansa ja alapuolel- t 4 1 (>> la olevan maan välisen etäisyyden. Se on sijoitettu putken | · ‘ eteen ja tarpeeksi kauas maatasosta, jotta se voi tunnistaa *tii kiivettävän askelman tasanteen. Anturit A ja B voivat olla ’ mitä tahansa etäisyysmittaustekniikassa tunnettua tyyppiä, 30 ultraäänianturit mukaan lukien.

* » 4 * V : Kuten kuvassa 47 esitetään, anturi B kuljetusvälineen ol- lessa laskeutumassa havaitsee sen askelman lopun, jolla laite tuolla hetkellä on, huomaamalla korkeuseron. Tuolin i : 35 461 jalkatukeen on asennettu anturi C, joka osoittaa alas- ‘ ' päin reittiä 471 pitkin. Se havaitsee etuosansa ja alapuo- v lelle olevan maan välisen etäisyyden. Tätä anturia käyte tään vain laskeuduttaessa. Se on sijoitettu tarpeeksi kauas 42 116119 maanpinnasta ja tarpeeksi kauas eteenpäin pyöräsarjan putkesta, jotta se voi huomata ylemmän porrastason reunan valmistauduttaessa laskeutumaan.

5 Tässä sovellutusmuodossa kuljetusvälineen käyttäjä antaa "kiipeä ylös" -komennon portaiden ylösnousua varten käyttä-jäliitännän kautta vakaustilassa oltaessa. Silloin istuin nousee automaattisesti täyteen korkeuteensa, jossa käyttäjän jalat selviävät käyttäjän edessä olevien askelmien 10 ylityksestä. Sitten kuljetusvälinettä ajetaan kohti portaita. Kun anturi B havaitsee askelman (muutoksena anturin ja maan välisessä etäisyydessä), kuljetusväline menee nojaus-tilaan, mikä saa sen "kaatumaan" ensimmäiselle askelmalle (kaksi pyörää alemmalla porrastasanteella, kaksi ensimmäi-15 sellä askelmalla). Kun kuljetusväline on nojaustilassa, painopiste (CG) siirtyy automaattisesti eteenpäin. Tämä siirtyminen helpottaa käyttäjän eteenpäin nojaamista. Käyttäjä nojaa eteenpäin saadakseen aikaan pitkittäiskallistus-virheen. Sen seurauksena pyöräsarjan vakautusalgoritmi 20 antaa vääntömomenttia pyöräsarjan moottoreille. Tämä vään-tömomentti pyörittää pyöräsarjoja ja saa laitteen kiipeämään portaan.

Kiipeämissuhteen dynaamiseen säätämiseen sillä hetkellä, 25 kun tehdään siirto neljältä pyörältä kahdella askelmalla kahdelle pyörälle yhdellä askelmalla, käytetään algoritmia.

' Tätä sopivaa hetkeä ei määrää anturi vaan se määrätään i 1..

selvittämällä, ovatko seuraavat tiedot tosia: i ; ! ’ i) kuljetusvälinettä on käsketty nousemaan, 1 ii) siirto on tehty, e * ; ’’· iii) pyöräsarjat ovat tehneet 2π/3 pyörähdyksiä V : viimeisimmän kiipeämissuhteen säädön jälkeen, iv) pyöräsarjan asema on tietyn alueen sisäpuolel- '··, la, '.’35 v) pyöräsarjan vääntömomenttikomento oli alle tie- ‘ : tyn kynnysrajan ja komennon derivaatta oli nega- tiivinen (vastaten asetelmaa, jossa pyörät ovat alhaalla askelmalla), ja 43 116119 vi) pyöräsarjan vääntömomenttikomento on yli tietyn kynnysrajan ja komennon derivaatta on positiivinen (vastaten pyörien nostamista pois askelmalta) .

5

Yllä mainitulla sopivalla hetkellä algoritmi käyttää anturia A seuraavaan askelmaan olevan matkan määrittämiseksi; sitä faktaa, että pyöräsarjalta vaaditaan 2tt/3 -pyörähdyksiä seuraavalle askelmalle pääsemiseksi ja pyörän sädettä 10 kiipeämissuhteen laskemiseksi. Mikäli anturi A lukee "ei etäisyyttä" (ei portaan pystysuoraa osaa, valmis laskeutumaan porrastasolle) tai, että etäisyys ylittää tietyn kynnysarvon (liian pitkä matka pystysuoraan osaan, täytyy ensin mennä vakaustilaan), huomataan, että on kyse viimei-15 sestä askelmasta, jolloin ohjaus siirtyy viimeisen askelman prosessointiin. Tämä menettely toistetaan jokaisen toistaan seuraavan askelman yhteydessä viimeiseen askelmaan asti.

Viimeisellä askelmalla CG vaihdetaan takaisin keskelle ja 20 korkeutta vähennetään. Vaikka tämä tekee vaikeammaksi nojautua yli viimeisen askelman, se tekee kuljetusvälineestä vakaamman, kun se on portaita seuraavalla tasanteella. Kuljetusvälineen työntämiseksi portaita seuraavalle tasan-teelle vakaustilaan siirtymistä varten valitaan suuri kii-, 25 peämissuhde. Käyttäjä nojaa edelleen eteenpäin. Kun on määritetty, että nollatila ("zero crossing", määritelty i * ’ aiemmin kuvan 3 8 yhteydessä) on käyty läpi, kuljetusväline i ,,, vaihtaa vakaustilaan. Tällöin se vakauttaa itsensä portaita I 1 ! seuraavalla tasanteella käyttäen pyöriään.

30 ” Laskeutuminen suoritetaan samalla tavalla kuin nouseminen.

V · Käyttäjä antaa "kiipeä alas" -komennon käyttäjäliitännän kautta vakaustilassa oltaessa. Istuin menee automaattisesti ·, alas minimikorkeuteen (jos ei jo ole siinä). Tämä tapahtuu 35 ensisijaisesti sitä varten, että käyttäjä tuntisi olonsa ‘ ‘ turvallisemmaksi. Anturi C on sen verran kaukana pyörien • edessä, ettei kuljetusvälineen tarvitse olla liian lähellä askelman reunaa vakaustilassa ollessaan. Koska kuljetusvä- 44 116119 line on sen verran kaukana reunasta nojaustilaan mentäessä, kiipeämissuhde säädetään suhteellisen korkeaan arvoon. Näin kuljetusväline pääsee saavuttamaan askelman reunan, kun on menty nojaustilaan. Anturin C havaitsessa askelman (muutok-5 sena etäisyydessä maahan), kuljetusväline menee nojaustilaan, Kun se on nojaustilassa, painopiste (CG) siirtyy taaksepäin. Tämä siirtyminen helpottaa käyttäjän taaksepäin nojaamista laskeutumisen hallitsemiseksi. Laskeutumista varten käyttäjä nojaa ensin eteenpäin saadakseen aikaan 10 pitkittäiskallistusvirheen, joka saa kuljetusvälineen laskeutumaan portaat. Suunnilleen puolivälissä kiertoa käyttäjän täytyy nojata hieman taaksepäin hidastaakseen laskeutumista seuraavalle portaalle. Kiipeämissuhde säädetään käyttämällä alaspäin osoittavaa anturia B havaitsemaan sen 15 askelman loppu, jolla pyörät ko. hetkellä ovat. Kiipeämissuhde säädetään suureen positiiviseen arvoon, mikäli ei ole huomattu porrasta (pyöräsarjan komentosignaali positiivinen, kiipeämissuhde joko negatiivinen tai nominaalinen ja anturi B alle tietyn kynnysarvon). Suuresta positiivi-20 sesta kiipeämissuhteesta seuraa, että pyörät rullaavat suhteellisen nopeasti niin, että kuljetusväline saavuttaa pian sen hetkisen askelman reunan. Seuraavat toiminnot takaavat kuitenkin sen, että suuri positiivinen kiipeämis-I'; suhde poistuu, jos kuljetusväline sen takia menee liian ,2 5 lähelle reunaa: t i t . ' i) kiipeämissuhde asetetaan normaaliksi positiiviseksi arvoksi anturin B havaitessa reunan (etäisyys suurempi kuin i ! ϊ tietty määritelty kynnysraja ja kiipeämissuhde positiivi-30 nen). Kun tämä arvo on asetettu, sen pitäisi riittää saat- i “ tamaan kuljetusväline sopivaan asentoon.

\ » * ii) kiipeämissuhde säädetään pieneen negatiiviseen arvoon, • ·, mikäli kuljetusvälineen asema määritetään liian lähellä i 35 reunaa sijaitsevaksi (pyöräsarjasignaali positiivinen, ' ‘ kiipeämissuhde joko negatiivinen tai nominaalinen ja anturi B yli tietyn kynnysrajan) . Negatiivisen kiipeämissuhteen takia pyörät rullaavat taaksepäin pyöräsarjojen pyöriessä 45 116119 niin, että kuljetusväline pysyy turvallisesti sillä askelmalla, jolla se on ko. hetkellä.

Laskeutumiskaava toistetaan jokaisella askelmalla. Kun 5 kuljetusväline saavuttaa portaita seuraavan tasanteen portaiden lopussa, kumpikaan antureista B ja C ei enää havaitse portaita (anturien lukemat alle tiettyjen kynnysarvojen) . Kun näin käy, kuljetusväline siirtyy vakaustilaan.

10 Siirrot tilojen välillä

Vaikka siirtymiset kuvien 46 ja 47 kuljetusvälineen nojaus-tilan ja vakaustilan välillä voidaan hoitaa kuvan 38 yhteydessä kuvatulla tavalla, eräässä esillä olevan keksinnön 15 mukaisen kuljetusvälineen lisäsovellutusmuodossa siirto tilojen välillä voidaan hoitaa aktiivisemmalta ja jatkuvammalta pohjalta. Tässä sovellutusmuodossa käytetään niveliä 465 ja 467 istuimen 461 korkeuden säätämiseksi ja niveltä 467 erityisesti istuimen 461 sivuttaiskallistuksen säätämi-20 seksi. Nojaustilassa kuljetusvälineellä on neljä pyörää maassa (kaksi maassa kustakin pyöräsarjasta) niin, että se voi kiivetä portaita tai ylittää esteitä. Pyöräsarjan moottorin lähtö (output) säädetään kaltevuusmittarin mittaaman j’l pitkittäiskallistuksen ja pitkittäiskallistusnopeuden sekä , 25 pyörien koodereiden antaman nopeuden mukaan. Siirto vakaus- V, tilaan tapahtuu painettaessa Nojaa/Vakauta -valitsinta.

t » | f

Siirryttäessä vakaustilaan painopiste siirretään kunkin pyöräsarjan maahan kosketuksessa olevan pyörän ylle. Tämän 30 suorittamiseksi luodaan keinotekoinen pitkittäiskallistus- i ’ virhe kasvattamalla asteittain kaltevuusmittarin lukemaan ·, ‘ lisättyä poikkeamaa (offset). Tästä keinotekoisesta pitkit- , täiskallistusvirheestä seuraa, että pyöräsarjan vakautusal- ’· , goritmi antaa pyöräsarjan moottoreille vääntömomenttia, ’ 35 jolloin pyöräsarjät alkavat pyöriä. Tämä vääntömomentti ‘ ‘ kallistaa istuinta eteenpäin ja liikuttaa istuinta etu- ,* pyörien ylle suhteessa keinotekoiseen pitkittäiskallistus- virheeseen. (Samaan aikaan samaa poikkeamaa voidaan käyt- 46 116119 tää uuden halutun asennon komentamiseen mitä tulee kuvan 46 nivelen määräämään istuimen kallistukseen, jolloin istuin pysyy samassa tasossa.) 5 Pyöräsarjan asemoinnin ollessa suurempaa kuin edellä kuvattu pyöräsarjan siirtymiskulma (joka voi pohjauta CG-muutos-määrään), pyöräsarjan siirtonopeus säädetään aluksi siksi nopeudeksi, jolla pyöräsarja sillä hetkellä liikkuu, ja tehdään siirto vakaustilaan.

10

Vakaustilaan siirryttäessä pyöräsarjoja on pyöritetty vain osittain ja pyörien taaempi pari on tyypillisesti noin 2 -5 cm:n alustan yläpuolella. Vakaustilaan mentäessä kutakin pyöräsarjaa täytyy pyörittää sen hetkisestä asemastaan 15 siihen asti, kunnes sen "jalka" (määritelty taulukon 1 kohdassa 2) ja "tuki" (määritelty myöskin kohdassa 2) ovat pystysuoria kuvan 46 mukaisesti. Tämä suoritetaan pyörittämällä pyöräsarjaa määrätyllä nopeudella, joka on säädetty vähitellen pyöräsarjan aloitussiirtonopeudesta. Tällä ta-20 voin pyöräsarjan pyörintä jatkuu tasaisesti siirryttäessä vakaustilaan siihen saakka, kunnes pyöräsarja saavuttaa määräasemansa. Pyöräsarjan ko. pyörinnän aikana keinotekoista pitkittäiskallistusvirhettä pienennetään CG:n pitämiseksi maahan kosketuksessa olevien elementtien yläpuolel->;· 2 5 la, kunnes se on kokonaan häipynyt kaltevuusmittarin luke- masta. Jos tätä ei tehtäisi, laite kääntyisi (vakaustilas-sa) ko. keinotekoisen pitkittäiskallistusvirheen takia.

t ·

Pyöräsarjan asentoa voidaan käyttää istuimen sivuttaiskal-. 30 listuksen määräämiseen, jolloin istuin pysyy tasossaan istuintuen liikkuessa taaksepäin. Kun pyöräsarjan jalka *’ ' (leg) ja tuki (post) ovat pystysuoria (pyöräsarjat ovat V: lopettaneet pyörimisen) ja istuin on tasossaan, siirto vakaustilaan nojaustilasta on suoritettu loppuun.

35 ... Jos Nojaa/Vakauta -valitsinta painetaan kuljetusvälineen *··' ollessa vakaustilassa, tapahtuu siirto nojaustilaan. Halut tu pyöräsarja asento muutetaan asteittain alkuasennosta 47 116119 (jossa pyöräsarjan jalka ja tuki ovat pystysuorat) lopulliseen haluttuun asentoon (jossa pyörien etummainen pari ovat määrätyllä etäisyydellä alustasta). Samanaikaisesti otetaan käyttöön keinotekoinen pitkittäiskallistusvirhe CG:n pitä-5 miseksi vakautuspyörien yläpuolella. Pyöräsarjan asentoa voidaan jälleen käyttää istuimen kallistuksen määräämiseen, jolloin istuin pysyy tasossaan istuimen tuen liikkuessa taaksepäin.

10 Kun pyöräsarja on pyörinyt sellaiseen asentoon, jossa pyörien toinen pari sijaitsee määrätyllä etäisyydellä alustasta, tapahtuu siirto nojaustilaan, mistä seuraa, että laite putoaa neljälle pyörälle. Kuljetusvälineen ollessa nojaus-tilassa, keinotekoinen pitkittäiskallistusvirhe, joka piti 15 pyöräsarjan tuen kallistettuna taaksepäin ja istuimen kallistettuna eteenpäin, poistetaan nopeasti, mutta tasaisesti. Tästä seuraa, että käytetty pyöräsarjan vääntömomentti pistää pyöräsarjan tuen pyörimään eteenpäin pystyasentoonsa. Vääntömomenttia voidaan samanaikaisesti käyttää istui-20 men kallistukseen istuimen pitämiseksi tasossaan. Kun pyöräsarjan tuki on pystysuora ja istuin tasossaan, siirto vakaustilasta nojaustilaan on suoritettu loppuun.

: ·': Harmonisia kävttökoneistoja käyttävä kokoonpano ·:··: 25

Eräässä keksinnön toisessa sovellutusmuodossa kuvien 46 ja 47 sovellutusmuoto on toteutettu mekaanisesti kuvien 9-12 • kokoonpanon kanssa samanlaisena kokoonpanona, jossa käyte- 1 I · tään harmonisia käyttökoneistoja. Kokoonpano esitetään .. 30 kuvissa 48 - 52.

» · • *·’ ' Kuva 48 osittainen pystyleikkaus edestäpäin ja esittää :V: tämän sovellutusmuodon mukaisen kuljetusvälineen kokonais- vaitäisen mekaanisen sommitelman. Tästä kuvasta voidaan * , 35 nähdä mm. tuolin runko 481, lannekokoonpano 482, reisilii- ’ tos 483, polvikokoonpano 484, pohjeliitos 486 ja pyörät 485.

48 116119

Kuva 49 on tarkempi versio osasta kuvaa 48 ja esittää kuljetusvälineen pyöräsarjaosion mekaaniset yksityiskohdat. Pyörien moottorit 3913 vasemmalla ja oikealle puolella käyttävät vasemman- ja oikeanpuolisia pyöriä 485, kukin 5 omaansa. Kummankin mainitun puolen pyörät saavat tehoa yhtäaikaisesti. Pyöriä käytetään kaksivai- henopeudenalentimen kautta. Ensimmäisessä vaiheessa moottori 4913 pyörittää pyörien käyttöpyörää 496 liikuttamaan jakohihnaa 495. Toisessa vaiheessa käytetään kolmea sarjaa 10 kulmavaihteita, yhtä kutakin pyörää kohti, käyttämään pyörän käyttöakselia 4912. Jokaisen moottorin 4913 sellainen kylki, joka ei ole kytketty pyörän käyttöpyörään on kytketty akselikooderiin 4914. Molempia pyöräsarjoja käyttää tässä sovellutusmuodossa sama moottori 4924 kolmivaih-15 denopeudenalentimen kautta. Ensimmäisessä vaiheessa moottori 4924 pyörittää pyörien käyttöpyörää (cluster drive pulley) 4921. Käyttöpyörä 4921 saa aikaan jakohihnan liikkeen. Jakohihna nähdään parhaiten osana 501 kuvassa 50, joka esittää yksityiskohdan pyöräsarjän käyttöjärjestelystä.

20 Jakohihna 501 käyttää ruuvipyörien (helical gear) muodostamaa toista vaihetta, johon kuuluvat ensimmäinen pyörä 502 ja toinen pyörä 4922. Toinen pyörä 4922 käyttää paria vä-liakseleita 493, jotka käyttävät viimeistä sarjaa ruuvi-:: pyöriä jokaisessa pyöräsarjassa. Se pyöräsarjän moottorin ·;·· 25 4924 kyljistä, joka ei ole kytketty pyöräsarjan käyttö- • V. pyörään 4921, on kytketty akselikooderiin 4925. Pyöräsarjan j\ käyttöpyörää 4921 pyörittävän akselin etäpää on kytketty ·;·. pyöräsarjan jarrukokoonpanoon 4926, jota voidaan käyttää lukitsemaan pyöräsarjät paikoilleen kuljetusvälineen olles- .. 30 sa pysäköitynä tai vakaustilassa. Kahden pyörän moottorien • ♦ ’ 4913 ja pyöräsarjojen moottorin 4924 kotelot on pultattu ’·’ ’ yhteen, jotta muodostuisi pyöräsarjakokoonpanot yhdistävä :Y: rakenne. Pohje 486 on kiinnitetty vankasti tähän rakentee- t”: seen.

35

Kuva 51 on sivukuva pyöräsarjasta. Kuvan 49 yksittäinen jakohihna 495 esitetään pyörän käyttöpyörän (drive pulley) 496 käyttämänä pyöräsarjan keskellä. Jakohihna käyttää

* I

49 116119 suurempaa käyttöpyörää (pulley) 511 kussakin kolmessa jalassa. Tämä suurempi käyttöpyörä 511 käyttää käyttöpyöräs-töä, johon kuuluvat vetopyörä (pinion gear) 512 ja käyttö-pyörä (output gear) 513, joka käyttää pyörää 485. Neljä 5 kiristyspyörää (idler pulleys) 514 estävät hihnaa 49 menemästä sotkuun pyöräsarjakotelossa 515 ja mahdollistavat sen kiertymisen mahdollisimman paljon käyttöpyörän (drive pulley) ympärille.

10 Kuvasta 52 käyvät ilmi lanne- ja polvinivelten mekaaniset yksityiskohdat. Molemmat nivelet ovat mekaanisesti identtiset. Staattorin 5212 käynnistämä moottorin magneettirootto-ri 5211 pyörittää laakereihin 522 ja 5272 asennettua akselia 5213. Akseli 5213 pyörittää aaltogeneraattoria 5271, 15 joka on suunnilleen soikea, laakerissa 5272 pyörivä kappale. Aaltogeneraattori 5271 saa harmonisen käyttökoneiston kupin 5262 kiinnittämään hampaansa vaihtelevasti harmonisen käyttökoneiston hammasuurrokseen 5261 ja irrottamaan ne pois siitä. Tästä prosessista seuraa, että reisi 483 liik-20 kuu suhteessa pohkeeseen 486 tai istuinrunkoon 481 hyvin korkealla vähennyssuhteella. Aaltogeneraattoria 5271 varten voidaan käyttää elektromagneetin 5281 ja jarrulevyn 5282 käsittävää elektromagneettista virrankatkaisujarrua nivelen pyörimisen estämiseksi. Näin moottori voidaan sammuttaa ;··· 25 silloin, kun nivel ei ole toiminnassa. Harmonisen käyttö- koneiston kuppiin 5262 on hammaspyörävaihteen kautta 5241 ;·. kytketty potentiometri 524 antamaan absoluuttista asentoa *:*. koskevaa palautetta, kun taas moottorinakseliin asemassa 523 on kiinnitetty kooderi (ei kuvassa) antamaan asentoa .. 30 koskevaa muutostietoa.

’·' Useiden prosessorien käyttö

Vaikka kuvassa 27 esitetyssä sovellutusmuodossa käytetään '. 35 yhtä ainoaa mikrokontrollerikorttia 272, olemme huomanneet, iit että on edullista käyttää joissain sovellutusmuodoissa ’··' useita rinnakkain toimivia mikroprosessoreita. Esimerkiksi eräässä toisessa sovellutusmuodossa, jota voidaan käyttää 50 116119 kuvien 48 - 51 yhteydessä käsitellyssä mekaanisessa konstruktiossa, käytetään neljää erilaista rinnakkan toimivaa mikroprosessoria, joista jokainen lähettää sanomia viestin-täväylälle (communications bus), jolloin mikroprosessorit 5 voivat seurata toistensa toimintaa. Sovellutusmuotoon kuuluu myös liitäntä teknikkoa varten, joka voi siten muuttaa vahvistuksia, ohjelmoida prosessoria uudelleen jne. Ko. neljä mikroprosessoria ohjaavat järjestelmän erilaisia komponentteja seuraavasti: mikroprosessori 1 ohjaa paini-10 kenappia, polvea ja lannetta ja ohjaussauvaa (x ja y -akselit) ; mikroprosessori 2 ohjaa etäisyyden mittausta, läsnäolon tarkistusta (koskien käyttäjää), akun seurantaa ja käyttäjäliitäntää (ja ohjaa siten kuljetusvälineen tiloja, "modes"); mikroprosessori 3 ohjaa pyöräsarjan vakautusalgo-15 ritmia; mikroprosessori 4 ohjaa pyörän vakautusalgoritmeja. Haluttaessa voidaan käyttää useampiakin prosessoreita etäisyyden mittauksen monimutkaisuudesta ja muista asioista riippuen. Prosessorien määrä ei siis ole välttämättä mitenkään rajoitettu.

20 Tämän sovellutusmuodon toteuttaman rinnakkaisprosessoinnin edut ovat: turvallisuus (jokainen mikroprosessori toimii ·.. itsenäisesti, joten yhden mikroprosessorin viallinen toi- minta ei merkitse kaikkien toimintojen epäonnistumista) ; 25 kyky kehittää helpommin varmennettuja järjestelmiä; pienem-*.·. mät tehovaatimukset (monta pienitehoista mikroprosessoria, jotka yhdessä ovat yhtä tehokkaita kuin PC); ja samanaikai-... set toiminnot (monta hidasta mikroprosessoria voi toimia ‘ samalla nopeudella kuin PC).

30

Lisää sovellutusmuotoia y; Esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa vielä useissa muis- sa sovellutusmuodoissa. Olemme huomanneet, että keksinnön • _ 35 mukainen kuljetusväline on sopiva apulaite sairauden (kuten

Parkinsonin taudin tai kuulohäiriöiden) aiheuttamasta heikentyneestä toimintakyvystä kärsiville henkilöille tasapainon ylläpitämiseksi tai liikkumisen mahdollistamiseksi.

51 116119

Kuljetusvälineellä aikaansaatu apulaite toimii henkilön oman tasapainojärjestelmän ja liikejärjestelmän jatkeena, sillä kuljetusvälineessä on takaisinkytkentäpiiri, joka ottaa huomioon ne kuljetusvälineen painokeskipisteessä 5 tapahtuvat muutokset, jotka liittyvät henkilön liikkumiseen suhteessa kuljetusvälineeseen. Näin ollen vammainen saa liikkumisen ja tasapainon hallinnan, jotka muuten olisivat hänen saavuttamattomissaan, mahdollistavan apulaitteen.

Olemme huomanneet, että Parkinsonin taudista kärsivä ihmi-10 nen, joka käyttää esillä olevan keksinnön sovellutusmuoto-jen mukaista kuljetusvälinettä, saa hallittua tasapainoaan ja liikkeitään huomattavan hyvin.

Kun otetaan huomioon, että tämän kuljetusvälineen eri so-15 vellutusmuotoja käytettäessä kuljetusvälinettä ajava ihminen joutuu osallistumaan tapahtumiin monin tavoin liikkeen aikaansaamiseksi eri olosuhteissa, ei ole yllätys, että näköön perustuva kuljetusvälineen suuntaminen ja liikkumista koskeva tieto on tyypillisesti hyvin tärkeää yleensä ja 20 näitä sovellutusmuotoja käytettäessä. Kuitenkin voi esiintyä sellaisia tilanteita, ettei näköinformaatiota ole saatavissa (pimeyden tai vamman takia) tai se on riittämätön-tä. Eräässä keksinnön sovellutusmuodossa kuljetusväline onkin varustettu yhdellä tai useammalla ei-näköperusteisel-·;··| 25 la lähdöllä (non-visual output) kuljetusvälineen järjestäy- .tymisen tai suunnan ja nopeuden osoittamiseksi. Kyseiset lähdöt voivat olla esimerkiksi kosketukseen perustuvia tai ...# kuuloon perustuvia ja lähdöt moduloi modulaattori kuljetus välineen nopeuden ja järjestäytymisen kuvaamiseksi. Kuvassa 30 53 esitetään esimerkkinä ääneen perustuva, generaattorin ' " 531 generoima ja vastaavasti järjestäytymistä ja nopeutta ' koskevat tulot (inputs) saavan modulaattorin 532 moduloima lähtö. Tässä tapauksessa voidaan käyttää toistuvaa ääntä: äänen toistumisen tiheyttä voidaan käyttää osoittamaan 35 nopeutta ja äänen korkeutta voidaan käyttää osoittamaan liikesuuntaa ja järjestäytymistä (eteenpäin äänen ollessa ···' korkeampi, taaksepäin äänen ollessa matalampi ja ylöspäin äännen ollessa keskitasoa) ja pitkittäiskallistusmuutoksen 52 116119 suuruutta, joka kertoo kuinka paljon käyttäjä nojaa, eli kuljetusvälineen pitkittäiskallistuskulman (jolloin äänen korkeus tässä tapauksessa on verrannollinen kuljetusvälineen pitkittäiskallistukseen) .

« · » s * . · i ; : i : :

Claims (56)

1. 53 116119 Pat entt ivaatimukset
2. 1. Kuljetusväline, jossa on tuki (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 481) käyttäjän (13; 962; 101; 153) tukemiseksi ja alustaan kosketuksessa oleva mo- 5 duuli (11, 21; 91, 931, 932; 111; 214; 221, 222, 223, 224; 261; 462, 463; 485), joka on liitetty tukeen ja jossa on ainakin yksi alustaan kosketuksessa oleva elementti (11; 931; 932), jotka tuki ja alustaan kosketuksessa oleva mo duuli ovat kokoonpanon osia, tunnettu siitä, että kuljetus-10 välineeltä (10) puuttuu luontainen vakavuus alustaan nähden kohtisuorassa pitkittäistasossa ja että kuljetusvälineessä on lisäksi moottoroitu käyttökoneisto (531, 532; 253; 281; 4913) vääntömomentin käyttämiseksi ainakin yhteen alustaan kosketuksessa olevan moduulin alustaan kosketuksessa ole-15 vaan elementtiin ja säätöpiiri (51), joka on kytketty moottoroituun käyttökoneistoon pitkittäistason vakavuuden ylläpitämiseksi dynaamisesti moottoroitua käyttökoneistoa (531, 532; 253; 281; 4913) ohjaamalla, jolloin vääntömomentti, joka kohdistetaan mainittuun ainakin yhteen alustan kanssa 20 kosketuksessa olevaan elementtiin, on valittu riippuvaisek- " si pituuskallistuskulmasta määrättynä alustan kanssa koske- V * tuksessa olevan moduulin kosketusalueen ympäri tai tämän ’·*· aikaderivaatiosta sekä pituuskallistuksen muutosarvosta, : joka on määritelty, jotta moottoroitu käyttökoneisto kyke- 25 nisi ylläpitämään kuljetusvälineen tasapainon sekä ohjauk- !*;“· sen. * » ·
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuljetusväline, tunnettu • i » : siitä, että nettovääntömomentti ottaa huomioon kaikkien I I ’...· muiden ulkoisten voimien ja moottoroidun käyttökoneiston ; 3 0 aiheuttamat vääntömomentit. ·;·’ 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuljetusväline, ; ; : tunnettu siitä, että se edelleen sisältää säätöpiiriin kuu- luvan pitki ttäistason suuntasäätimen (561; 273; 292), joka vastaanottaa käyttäjältä (13; 962; 101; 153) ilmoituksen 35 kokoonpanon halutusta kulkusuunnasta. 116119 54
4. 4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kuljetus väline, tunnettu siitä, että siinä on värähtelytasosensori ja säätöpiiri (51) on konfiguroitu siten, että kuljetusvälineen pitkittäissuuntaista liikettä säädetään käyttäjän (13; 962; 5 101; 153) aiheuttaman kuljetusvälineen pitkittäissuuntaisen kaltevuuden avulla, jonka värähtelytasosensori havaitsee.
5. 5. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-4 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että käytetty vääntömomentti on myös valittu kaltevuuskulman aikaderivaatasta riippuen.
6. 6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen kuljetusväline, joka kä sittää edelleen syöttötietolaitteen käyttäjän (13; 962; 101; 153) antamien syöttötietojen vastaanottamiseksi ja sensorit tilanmuuttujasyöttötietojen tuottamiseksi, tunnettu 15 siitä, että säätöpiiri muuttaa ohjelmatilaa tilamuuttujien perusteella ja säätää moottoroitua käyttökoneistoa (531, 532; 253; 281; 4913) käyttäjän antamien syöttötietojen ja tila- muuttujasyöttötietojen perusteella. « · ,, 7. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen * 20 kuljetusväline, tunnettu siitä, että alustaan kosketuksessa oleva moduuli (11; 21; 91; 931, 932; 111; 214; 221, 222, 223, .· 224; 261; 462, 463; 485) sisältää parin alustaan kosketukses- ; ’·· sa olevia komponentteja (11, 21; 931, 932; 221, 222, 223, : 224; 261; 463, 485), jotka on sijoitettu sivuttain toisiinsa 2. nähden.
7. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että alustaan kosketuksessa olevat komponentit ovat : ' : erikseen pyöritettäviä primaarisia alustaan kosketuksessa olevia elimiä (11; 931, 932; 221, 222, 223, 224; 261; 463; 1 . 30 485) . : 9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää differentiaalisen 116119 55 säätimen, joka on käynnistettävissä kummankin alustaan kosketuksessa olevan komponentin käyttämiseksi differentiaalisesti siten, että aiheutetaan ennalta määrätty kuljetusvälineen liike kuljetusvälineen pystysuoran akselin suhteen.
8. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että käyttäjä (12, 22; 95; 131; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 481) voi käynnistää differentiaalisen sääti men .
9. 11. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7-10 mukainen kuljetus-10 väline, tunnettu siitä, että jokainen alustaan kosketuksessa oleva komponentti on pyörä (11; 931, 932; 261; 463; 485).
10. 12. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 7-11 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että alustaan kosketuksessa oleva moduuli (11; 21; 91, 931, 932; 111, 214; 221; 222; 223; 224; 15 261; 462, 463; 485) sisältää alustaan kosketuksessa olevan elementin (931, 932; 261; 463; 485), joka on liikkuva paikallisen akselin (4912) suhteen, joka paikallinen akseli on liikkuva suhteessa toiseen akseliin (92; 112), joka on määritelty suhteessa tukeen. I · ·
11. 13. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kulje- tusväline, tunnettu siitä, että maahan kosketuksessa olevat . komponentit ovat pyöriä, joilla on keskipiste, ja tukielimet ,' kuljetusvälineen vasemmalla ja oikealla puolella on kaikissa tapauksissa kytketty siten, että kuljetusvälineen molemmille *·* ‘ 25 puolille muodostuu pyöräsarja, jonka pyöräsarjan (91; 111; 462. jokaista pyörää (91; 111; 462) voidaan moottoroidusti ; ’ ; käyttää pyöräsarjasta riippumattomasti.
12. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että kaikkien tukielinten akselit (92; 112) ovat olen- ·,,,* 30 naisesti samalla suoralla ja määrittelevät keskiakselin. 1 Patenttivaatimuksen 14 mukainen kuljetusväline, tunnettu : ·’ siitä, että etäisyys keskiakselista (92; 112) jokaisen pyörän 56 11611 9 (931; 261; 463; 485) keskipisteeseen (4912) on likimääräisesti sama pyöräsarjan jokaiselle pyörälle.
13. 16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että jokaisessa pyöräsarjassa (91; 111; 462) on aina- 5 kin kaksi pyörää, joilla on olennaisesti sama halkaisija, ja edullisesti kolme pyörää, joilla on olennaisesti sama halkaisija .
14. 17. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 13-16 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää sarja- 10 säätimen (278a, 278b) jokaisen pyöräsarjan kulmaorientaation säätämiseksi keskiakselin (92; 112) suhteen ja pyöräsäätimen (277a, 277b), jolla säädetään erikseen jokaisen pyöräsarjan maahan kosketuksessa olevan pyörän pyörimisliikettä.
15. 18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen kuljetusväline, tunnettu 15 siitä, että pyöräsäätimellä (277a, 277b) on tehtävätila, jossa pyöriä käytetään pyöräsarjojen (91; 111; 462) pyörinnän funktiona, ja että sarjasäätimellä (278a; 278b) on säätöpiiriä hyväksi käyttävä nojaustila, jossa pyöräsarjoja käytetään sillä tavoin, että pyritään säilyttämään kuljetusvälineen ta- * » : ’·· 20 sapaino pitkittäistasossa pyöräsarjojen ollessa tehtävätilas- • - sa, jotta kuljetusväline voi nousta ja laskeutua portaita tai ·*: muita pinnanosia pitkin, ja että siinä on valinnaisesti teh- tävätoimintosäätö toiminnon muuntelemiseksi tehtävätilassa niin, että kuljetusväline voi sovittaa portaita tai muita 2 5 geometrialtaan vaihtelevia ja epätasaisia pinnanosia pitkin tapahtuvaa nousemistaan ja laskeutumistaan erilaiseksi. : 19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen kuljetusväline, tunnettu : : siitä, että se edelleen sisältää tunnustelujärjestelyn (562, ,‘t 563, 564, 565, 566) kuljetusvälineen ja pinnanosien välisen · t 30 fyysisen suhteen tunnustelemiseksi, joka tunnustelujär jestely on yhteydessä tehtävätilan säätöön niin, että kuljetusväline 7”: voi automaattisesti selviytyä portaista ja muista pinnanosis- ; : ta. 116119 57
16. 20. Patenttivaatimuksen 17 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että pyöräsäätimellä (277a, 277b) on tasapainotila, joka käyttää säätöpiiriä (51) , jossa jokaisen pyöräsarjan (91; 111; 462) maahan kosketuksessa olevia pyöriä (931; 261; 5 463; 485) ohjataan siten, että kuljetusvälineen tasapaino säilytetään pitkittäistasossa, ja että valinnaisesti pyöräsäätimellä (277a, 277b) on siirtotila, jota käytetään siir ryttäessä tehtävätilasta tasapainotilaan ja joka toimii tasapainotilaan menon estämiseksi ennen kuin pyöräsarjoilla (91; 10 111, 462) on nollatila.
17. 21. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kuljetus väline, tunnettu siitä, että maahan kosketuksessa oleva moduuli sisältää kaarimaisen osan (221a, 221b, 222a, 222b), joka on asennettu tukielimeen (221c, 222c), ja jokainen tuki- 15 elin on asennettu pyörivästi ja on moottoroidusti käytettävissä akselin suhteen.
18. 22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että maahan kosketuksessa oleva moduuli sisältää useita aksiaalisesti vierekkäisiä ja pyörivästi asennettuja kaa- 20 rimaisten osien sarjoja, ja että jokaisen sarjan kaarimaiset osat (221a, 221b, 222a, 222b) on asennettu tukielimeen (221c, ’ t 222c), joista tukielimistä jokainen on asennettu pyörivästi » * * * ja on moottoroidusti käytettävissä keskiakselin suhteen.
19. 23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen kuljetusväline, tunnettu 25 siitä, että jokaisen kaarimaisen osan (221a, 221b, 222a, i · · 222b) radiaalisesti uloimmalla alueella on yleensä vakio pää-. . kaarevuussäde, joka noudattaa yleisesti sellaisen ympyrän I · » '1' pääkaarevuussädettä, jonka säde on yhdenmukainen tällaisen ;· alueen kanssa, ja että edullisesti jokaisella kaarimaisella : ‘: 30 osalla (221a, 221b, 222a, 222b) on johto-osa (223) ja jättö- osa (224) määriteltyinä suhteessa kokoonpanon eteenpäin liik-' . kumiseen, joka johto-osa koskettaa maata ensimmäisenä eteen päin tapahtuvan liikkeen aikana, jolloin kullakin osalla on I · t : ·' kärki, ja että jokaisen kaarimaisen elementin kaarevuussäde 1 ainakin yhden kärkensä lähellä eroaa pääkaarevuussäteestä, 116119 58 tai ainakin yksi kunkin kaarimaisen elementin kärjistä on asennettu suunnastaan poikkeutettavasti ja kytketty poikkeu-tusjärjestelyyn siten, että paikallista kaarevuussädettä voidaan muuttaa käynnistyksen yhteydessä.
20. 24. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 21-23 mukainen kulje tusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää käytön-ohjausvälineen, johon sisältyy säätöpiiri (51), tukielimien käyttämiseksi ensimmäisellä tavalla, jossa kaikkien aksiaali-sesti vierekkäisten kaarimaisten osien sarjojen ensimmäinen 10 kaarimainen osa pysyy yleensä kosketuksessa maahan siihen asti, että seuraavan kaarimaisen elementin maakosketukseen jää väliä vain yhden kaarimaisen osan verran ja niin edelleen seuraavat kaarimaiset osat (221a, 221b, 222a, 222b) tulevat kosketukseen maan kanssa, jotta kuljetusvälineelle saadaan 15 olennaisesti jatkuva rullausliike kaarimaisten elementtien avulla.
21. 25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että käytönohjausväline sisältää välineen tukielimien käyttämiseksi toisella tavalla, jotta voitaisiin nousta ja 20 laskeutua portaita ja muita pinnanosia pitkin, ja valinnai- • · sesti välineen kunkin sarjan kaarimaisista osista järjestyk-·’ ‘ sessä toisen osan saamiseksi laskeutumaan seuraavalle pin- ' nanosalle, joka voi olla porras, kun kunkin sarjan osista en- simmäinen osa on edellisellä pinnanosalla.
22. 26. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul jetusväline, tunnettu siitä, että tukeen kuuluu istuimellinen , , (151) tuoli (151, 152, 153), joka on saranoidusti liitetty kokoonpanoon siten, että se voi olla ensimmäisessä asennossa, *;·' jossa käyttäjä (13; 962; 101, 153) voi istua istuimella 30 (151), ja toisessa asennossa, jossa käyttäjä voi seisoa. 1 2 3 Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul- 2 jetusväline, tunnettu siitä, että siinä edelleen on korkeu-: ‘ : denmuutosväline tuen (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 3 181; 182; 211; 461; 481) korkeuden muuttamiseksi suhteessa 116119 59 maahan, johon korkeudensäätövälineeseen edullisesti kuuluu, että tuen (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 481) ja maahan kosketuksessa olevan moduulin (11, 21; 91, 931, 932; 111; 214; 221, 222, 223, 224; 261; 462, 5 463; 485) etäisyys voi vaihdella sen avulla.
23. 28. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että tuella (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 481) on peruspinta käyttäjän kannattelemiseksi ja että maahan kosketuksessa ole- 10 vat komponentit (11, 21; 931, 932; 221, 222, 223, 224; 261; 463; 485) on kiinnitetty tukeen siten, että jokaisen maahan kosketuksessa olevan komponentin ja maan kosketuspisteen välinen etäisyys peruspintaan on tarpeeksi pieni, jotta henkilön (13; 962; 101; 153) on mahdollista astua maasta tuen (12, 15 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 481) päälle.
24. 29. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-25 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että tuki (211) sijaitsee lähellä maata niin, että käyttäjä (13; 962; 101; 153) voi seisoa sen 20 päällä, ja että se edullisesti edelleen sisältää tukeen (211) • · ,, kiinnitetyn varren (213), jossa on tartuntaosa (212) suunnilleen käyttäjän (13; 962; 101; 153) vyötärön korkeudella, ja valinnaisesti suuntasäätimen (561; 273; 292), joka on edulli-sesti kiinnitetty varteen (213), käyttäjän (13; 962; 101; 25 153) käytettäväksi kuljetusvälineen suunnan säätämisessä. * * f t * »
25. 30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen kuljetusväline, tunnettu . . siitä, että tuessa (211) on lava (154), jonka ala on olennai- 'sesti sama kuin käyttäjän (13; 962; 101; 153) jalan vaatima ala seisoma-asennossa. 1 2 3 4
26. 31. Patenttivaatimuksen 29 tai 30 mukainen kuljetusväline, 2 tunnettu siitä, että tuessa (211) on lava (154), jonka leveys 3 on olennaisesti sama kuin käyttäjän (13; 962; 101; 153) har- 4 ; ' : tialeveys. 116119 60
27. 32. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul jetusväline, tunnettu siitä, että kuljetusvälineessä on si-vuttaiskallistusakseli ja pituuskallistusakseli ja tuella (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 5 481) on asento, ja että kuljetusväline edelleen sisältää asennonmääritysvälineen tuen asennon määrittämiseksi, ja asennonsäätövälineen tuen asennon säätämiseksi suhteessa maahan kosketuksessa olevaan komponenttiin, ja valinnaisesti si-vuttaiskallistuksen muutosvälineen tuen kulmaorientaation 10 muuttamiseksi suhteessa maahan kosketuksessa olevaan moduuliin (11, 21; 91, 931, 932; 111; 214; 221, 222, 223, 224; 261; 462, 463; 485) suunnilleen kuljetusvälineen akselin suuntaisen akselin ympäri, jota sivuttaiskallistuksen muutos-välinettä ohjaa asennonsäätöväline, ja valinnaisesti kallis-15 tusvälineen sivuttaiskallistuksen muutosvälineen saamiseksi käännyttäessä kallistamaan tukea (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 481) kääntymissuuntaan, ja va linnaisesti kallistuksenmuutosvälineen tuen kulmaorientaation muuttamiseksi suhteessa maahan kosketuksessa olevaan moduu-20 liin suunnilleen pituuskallistusakselin kanssa yhdensuuntaisen akselin ympäri, jota kallistuksensäätövälinettä ohjaa asennonsäätöväline.
28. 33. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul- * · jetusväline, tunnettu siitä, että käyttäjä (13; 962; 101; . .t 25 153) voi säätää moottoroitua käyttökoneistoa (531, 532; 253; 281; 4913) . » • · · : : ' 34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että moottoroitua käyttökoneistoa (531, 532; 253; 281; j 4913) säädetään käyttäjän (13; 962; 101; 153) suuntautumiselta. 30 la tukeen (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181; 182; 211; 461; 481) nähden. 1 2 3 Patenttivaatimuksen 33 tai 34 mukainen kuljetusväline, 2 ' . tunnettu siitä, että moottoroitua käyttökoneistoa (531, 532; 3 253 ; 281; 4913) säädetään käyttäjän (13; 963; 101; 153) kai- 116119 61 listumisen avulla, ja edullisesti vain käyttäjän kallistumisen avulla.
29. 36. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 33-35 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että moottoroitu käyttölaite (531, 5 532; 253; 281; 4913) soveltuu kuljetusvälineen jarruttamiseen reaktiona käyttäjän (13; 962; 101; 153) kallistumiseen kuljetusvälineeseen nähden taaksepäin.
30. 37. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 33-36 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että se sisältää kaltevuusmitta- 10 rin.
31. 38. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 33-37 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää varren (213), joka on kytketty lavaan (154) käyttäjän (13; 962; 101; 153) kallistumisen määrittämiseksi.
32. 39. Patenttivaatimuksen 38 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että varsi (213) edelleen sisältää voimailmaisimen käyttäjän (13; 962; 101; 153) kallistumisen määrittämiseksi.
33. 40. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 33-36 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää tukeen 20 liitetyn istuimen (132; 151), joka tukee käyttäjää (13; 962; 101; 153) istuma-asennossa, ja istuimeen liitetyn voimail maisimen käyttäjän kallistumisen määrittämiseksi.
34. 41. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 33-40 mukainen kulje- tusväline, tunnettu siitä, että moottoroitu käyttökoneisto 25 (531, 532; 253; 281; 4913) on käyttäjän syöttötietojen avulla . . säädettävissä siten, että käyttäjältä vastaanotetaan ilmoitus kuljetusvälineen halutusta kulkusuunnasta ja reaktiona tähän kuljetusvälinettä kallistetaan haluttuun kulkusuuntaan. 1 2 3 4 5 Minkä tahansa patenttivaatimuksen 33-41 mukainen kulje- 2 30 tusväline, tunnettu siitä, että moottoroitu käyttökoneisto 3 ""· (531, 532; 253; 281; 4913) on konfiguroitu siten, että se 4 * » * 5 ‘ : reagoi syöttötietoon, joka määrittelee halutun liikkeen en- 116119 62 simmäisessä pitkittäissuunnassa, aiheuttaa kuljetusvälineen liikkeen ensimmäistä pitkittäissuuntaa vastaan reaktiona syöttötietoon, ja seuraavaksi kiihdyttää kuljetusvälinettä ensimmäiseen suuntaan.
35. 43. Patenttivaatimuksen 33 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää suuntasäätimen (561; 273, 292. käyttäjän käytettäväksi kuljetusvälineen suunnan säätämisessä .
36. 44. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul-10 jetusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää käyt- tökoneiston säätimen, joka saa aikaan kuljetusvälineen liikkumisen määrätyllä nopeudella, missä sellainen määrätty nopeus voi olla mielivaltaisesti lähellä nollaa.
37. 45. Patenttivaatimuksen 44 mukainen kuljetusväline, tunnettu 15 siitä, että määrätty nopeus on käyttäjän (13; 962; 101; 153) määriteltävissä.
38. 46. Patenttivaatimuksen 44 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että määrätty nopeus on määriteltävissä käyttäjän antamilla syöttötiedoilla.
39. 47. Patenttivaatimuksen 44 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että määrätty nopeus on määriteltävissä käyttäjän I I · suuntautumisella suhteessa maahan kosketuksessa olevaan mo- f | « ; .· duuliin. > * *
40. 48. Patenttivaatimuksen 47 mukainen kuljetusväline, tunnettu 25 siitä, että määrätty nopeus on määriteltävissä käyttäjän (13; , . 962; 101; 153) kallistumisella suhteessa maahan kosketuksessa olevaan moduuliin (11, 21; 91, 931, 932; 111; 214; 221, 222, :··/ 223, 224; 261; 462, 463; 485). 1 2 3 4 Patenttivaatimuksen 44 mukainen kuljetusväline, tunnettu < I 2 30 siitä, että määrätty nopeus on määriteltävissä hyötykuorman 3 “’· painon jakautumisella suhteessa maahan kosketuksessa olevaan 4 • · 116119 63 moduuliin (11, 21; 91, 931, 932; 111; 214; 221, 222, 223, 224; 261; 462, 463; 485).
41. 50. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 44-49 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että moottoroitu käyttökoneisto 5 pystyy pitämään kuljetusvälineen pystyssä olennaisesti määrätyssä paikassa.
42. 51. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että kuljetusvälineen käyttö sisältää liikkumisen.
43. 52. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul jetusväline, tunnettu siitä, että moottoroidun käyttökoneis-ton säätimellä on ensimmäinen toimitapa, joka aiheuttaa kuljetusvälineen liikkumisen, ja toinen toimitapa, joka aiheuttaa kuljetusvälineen seisomisen olennaisesti määrätyssä pai-15 kassa. 1 Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että kuljetusväline edelleen sisältää säätimen kuljetusvälineen nopeuden rajoittamiseksi haluttuun nopeusrajaan sellaisen maksiminopeuden alapuolelle, 20 jolla maksiminopeudella kuljetusväline pystyy toimimaan si ten, että kuljetusvälineen pitkittäistason vakavuutta voidaan ; jatkuvasti lisätä takaisinkytkentäpiirillä, edullisesti ta- kaisinkytkentäpiirillä, jossa on kaltevuusmittari kuljetusvä-‘ lineen kaltevuuden osoittavan ulostulon saamiseksi ja nopeu- • ' 25 denrajoitin, jossa on väline, jolla lisätään kaltevuuden muu- ’·' ‘ tos kaltevuusmittarin ulostuloon milloin tahansa, kun kulje tusvälineen nopeus ylittää nopeusrajan, joka kaltevuuden muu-·,* * tos edullisesti on rajan ylittävän nopeuden määrän funktio, ' : joka säädin edullisesti sisältää nopeuskykyvälineen, joka ;.]· 30 määrittää reaaliaikaperusteella maksiminopeuden, jolla kulje- tusväline pystyy toimimaan kyseisellä hetkellä, ja jossa kul-jetusvälineessä edullisesti on sähköinen tehonlähde, joka an-’ϊ": taa energian moottoroidulle käyttökoneistolle(531, 532; 253; :’· : 281; 4913) ja nopeuskykyvälineelle, jolla on syöttötiedot ky- 116119 64 seisellä hetkellä tehonlähteen moottoroidulle käyttökoneis-tolle antaman ulostulon osoittavan signaalin vastaanottamiseksi .
44. 54. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul- 5 jetusväline, tunnettu siitä, että moottoroidussa käyttöko- neistossa (531, 532; 253; 281; 4913) on säädin, joka vastaanottaa tiedon, jos kuljetusväline on laskeutumassa.
45. 55. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että se edelleen sisältää tukeen 10 (12, 22; 95; 131, 132; 151, 152, 154; 181, 182; 211; 461; 481. liitetyn rakenneosan, joka rajoittaa käyttäjän pitkittäissuuntaista kallistumista.
46. 56. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että siinä on säätöpiiri (51), 15 jossa on useita mikroprosessoreja, joista jokaisella on erityinen tehtäväsarja, joka liittyy kuljetusvälineen liikkumiseen ja säätämiseen, ja jotka mikroprosessorit ovat keskenään yhteydessä signaaliväylän (279) välityksellä.
47. 57. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen kul-20 jetusväline, tunnettu siitä, että siinä on ilmaisujärjestel- ·. mä, jossa on värähtelyä tuottava väline (531), jolla on puls- sijärjestys, taso ja toistonopeus, ja modulaattori (532) värähtelyn tason tai toistonopeuden moduloimiseksi kuljetusvä-' lineen nopeuden ja sijainnin pohjalta. : : : 25 58. Patenttivaatimuksen 57 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että värähtely on ääntä.
48. 59. Patenttivaatimuksen 57 mukainen kuljetusväline, tunnettu siitä, että värähtely on tuntoaistilla aistittavaa värähte-: *: lyä. T 30 60. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 57-59 mukainen kulje- tusväline, tunnettu siitä, että värähtelyn taso mukautetaan » » * i · » 116119 65 kuljetusvälineen sijainnin mukaan ja toistonopeus mukautetaan kuljetusvälineen nopeuden mukaan.
49. 61. Menetelmä käyttäjän kuljettamiseksi alustapinnalla, joka voi olla epäsäännöllinen, johon menetelmään sisältyy: 5 a. tietyn asennon ottaminen kuljetusvälineessä, jolta puuttuu luontainen vakavuus alustaan nähden kohtisuorassa pitkittäistasossa, b. kuljetusvälineen kallistumisen määrittäminen pitkittäistasossa osapuilleen kuljetusvälineen alustaan 10 kosketuksessa olevalla alueella ja c. kuljetusvälineeseen yhdistetyn moottoroidun käyttöko-neiston käyttäminen, mikä parantaa dynaamisesti pit-kittäistason vakavuutta ja saa aikaan kuljetusvälineen kiihtymisen, riippuen kuljetusvälineen pitkit- 15 täistasossa tapahtuvasta kallistuksesta sekä pituus- kallistuksen muutosarvosta, joka on määrätty, jotta moottoroitu käyttökoneisto kykenisi ylläpitämään kuljetusvälineen tasapainon sekä ohjauksen.
50. 62. Patenttivaatimuksen 61 mukainen menetelmä, tunnettu sii-20 tä, että moottoroidun käyttökoneiston käyttäminen sisältää vakaannetun liikkeen tuottamisen reaktiona käyttäjän asennon 1. muutokseen pitkittäistasossa. ;·. 63. Patenttivaatimuksen 61 tai 62 mukainen menetelmä, tunnet- ·< tu siitä, että kuljetusväline on sellainen kuin missä tahansa 25 patenttivaatimuksista 1-60 on määritelty. 116119 66
51. 65. Missä tahansa patenttivaatimuksista 1-59 määritellyn kuljetusvälineen käyttö käyttäjän kuljettamiseksi yli pinnan, joka voi olla epäsäännöllinen.
52. 66. Missä tahansa patenttivaatimuksista 1-59 määritellyn kul-5 jetusvälineen käyttö proteesina heikentyneen tasapainon omaavalle käyttäjälle, jolloin heikentyneen tasapainon omaavan käyttäjän tasapainon ylläpidon puutteellinen kyky kompensoidaan moottoroidun käyttökoneiston avulla.