FR2750317A1 - Electric wheel chair control system for disabled person - Google Patents

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Abstract

The system comprises sensors (40,41,63,63) mounted on a support (4,6) fixed to the chair (3) chassis (30). These sensors are designed to emit electrical signals when the user's head (5) is moved. The signals are processed by an electronic control unit (7) which controls, as a function of the signals transmitted, the various parameters for moving the chair and particularly is forward and backward movement and direction. The sensors may be temperature compensated strain gauges.

Description

La présente invention a pour objet un dispositif de commande d'un fauteuil roulant électrique et notamment d'un fauteuil pour personnes handicapées. The present invention relates to a device for controlling an electric wheelchair and in particular a wheelchair for disabled people.

Les commandes électriques actuelles des fauteuils roulants se présentent généralement sous la forme d'une poignée manoeuvrable manuellement par les utilisateurs et permettant l'orientation desdits fauteuils au cours de leur avancement, alors que la sélection du sens d'avancement est réalisée par l'intermédiaire d'un interrupteur. Current electric controls for wheelchairs are generally in the form of a handle which can be operated manually by users and which allow the orientation of said wheelchairs during their advancement, while the selection of the direction of advancement is carried out by means of a switch.

Toutefois ces commandes, qui sont uniquement manoeuvrable manuellement, ne sont pas adaptées pour certaines personnes handicapées de capacité motrice réduite et donnent peu de satisfaction, par leur manque de maniabilité et de commodité, aux utilisateurs et au personnel hospitalier. En outre les réglages de sensibilité de ces commandes sont peu faciles à réaliser. However, these controls, which are only maneuverable manually, are not suitable for certain disabled people with reduced motor capacity and give little satisfaction, by their lack of maneuverability and convenience, to users and hospital staff. In addition, the sensitivity settings of these controls are not easy to perform.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de commande de fauteuil roulant électrique qui offre une plus grande facilité de conduite aux utilisateurs et permet son utilisation par des personnes ayant des difficultés motrices au niveau des membres supérieurs. The present invention aims to remedy these drawbacks by proposing an electric wheelchair control device which offers greater ease of driving to users and allows its use by people with motor difficulties in the upper limbs.

Le dispositif selon l'invention comprend essentiellement des capteurs montés sur un support solidarisé au châssis du fauteuil roulant et susceptibles d'émettre des signaux électriques lors de mouvements de la tête de l'utilisateur, lesquels signaux étant interprétés par une unité centrale électronique commandant, en fonction des signaux émis, les divers paramètres de manoeuvre du fauteuil et notamment son sens d'avancement et sa direction. The device according to the invention essentially comprises sensors mounted on a support secured to the chassis of the wheelchair and capable of emitting electrical signals during movements of the user's head, which signals being interpreted by a central electronic control unit, as a function of the signals transmitted, the various operating parameters of the wheelchair and in particular its direction of travel and its direction.

Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'invention les capteurs sont des jauges de contrainte compensées en température. According to another characteristic of the device according to the invention, the sensors are temperature-compensated strain gauges.

Dans un mode de réalisation préférentiel le dispositif selon l'invention comprend deux jauges de contrainte, pour l'avancement du fauteuil et pour la sélection du sens d'avancement, fixées sur une plaque flexible qui constitue le corps d'épreuve des capteurs et qui est solidarisée à la face arrière d'un boîtier de commande sensiblement parallélépipèdique renfermant la unité centrale électronique, positionné à la partie supérieur du fauteuil, non loin de la tête de l'utilisateur, ladite plaque étant susceptible d'être fléchie sous l'effet d'une pression exercée par la partie occipitale de la tête de l'utilisateur; et deux jauges de contraintes pour la sélection de la direction du fauteuil en mouvement, solidarisées à une barre traversant le boîtier parallèlement à sa face arrière et dont les extrémités sont prolongées par une branche venant au contact des parties latérales de la tête, la barre et les branches constituant le corps d'épreuve des capteurs. In a preferred embodiment, the device according to the invention comprises two strain gauges, for advancing the chair and for selecting the direction of advance, fixed on a flexible plate which constitutes the test body of the sensors and which is secured to the rear face of a substantially parallelepipedal control box containing the electronic central unit, positioned at the top of the chair, not far from the head of the user, said plate being capable of being bent under the effect pressure exerted by the occipital part of the user's head; and two strain gauges for the selection of the direction of the moving chair, secured to a bar passing through the housing parallel to its rear face and the ends of which are extended by a branch coming into contact with the lateral parts of the head, the bar and the branches constituting the test body of the sensors.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention la unité centrale électronique comprend des moyens électroniques d'amplification des signaux provenant des capteurs de mesure; des moyens électroniques permettant d'une part de saturer la tension après son amplification par lesdits moyens d'amplification, de manière à ne pas dépasser la valeur critique entraînant le blocage des roues, et d'autre part de débloquer les roues lors de la mise sous tension du boîtier de commande; et des moyens électroniques de sélection du sens d'avancement du fauteuil roulant agissant sous l'effet d'une pression plus forte exercée sur la plaque flexible solidarisée à la face arrière du boîtier de commande. According to an additional characteristic of the invention, the electronic central unit comprises electronic means for amplifying the signals coming from the measurement sensors; electronic means allowing on the one hand to saturate the voltage after its amplification by said amplification means, so as not to exceed the critical value causing the locking of the wheels, and on the other hand to unlock the wheels during the setting power on the control box; and electronic means for selecting the direction of travel of the wheelchair acting under the effect of a higher pressure exerted on the flexible plate secured to the rear face of the control unit.

Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui suit et qui se rapporte au dessin annexé, étant entendu que cette description ne présente aucun caractère limitatif vis à vis de l'invention. The advantages and characteristics of the present invention will emerge more clearly from the description which follows and which relates to the appended drawing, it being understood that this description has no limiting character with respect to the invention.

Dans le dessin annexé :
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention.In the attached drawing:
- Figure 1 shows a perspective view of a preferred embodiment of the device according to the invention.

- la figure 2 représente une vue de profil de ce même dispositif en cours d'utilisation. - Figure 2 shows a side view of the same device in use.

- la figure 3 représente le schéma synoptique des fonctions principales de la unité centraleélectronique. - Figure 3 shows the block diagram of the main functions of the electronic central unit.

Si on se réfère aux figures 1 et 2 on peut voir que le dispositif selon l'invention comprend un boîtier 1 de forme sensiblement parallélépipèdique comportant une pièce 2 de solidarisation au châssis 30 d'un fauteuil roulant 3 et notamment à une articulation spécifique 31 munie d'une rotule 32 s'insérant dans une cavité sphérique 20 pratiquée dans la pièce 2, une lumière 21 pratiquée dans la face supérieure 11, au-delà de la face avant 12, permettant de régler la position du boîtier 1 sur le chassis en fonction de l'utilisateur. If we refer to Figures 1 and 2 we can see that the device according to the invention comprises a housing 1 of substantially parallelepiped shape comprising a part 2 for attachment to the frame 30 of a wheelchair 3 and in particular to a specific articulation 31 provided a ball joint 32 inserted into a spherical cavity 20 formed in the part 2, a lumen 21 formed in the upper face 11, beyond the front face 12, making it possible to adjust the position of the housing 1 on the chassis in user function.

La face arrière 13 du boîtier 1 est équipée d'une plaque 4 flexible constituant le corps d'épreuve de deux jauges de contrainte 40 et 41 solidarisées à ladite plaque 4, qui est en outre entourée d'une enveloppe protectrice 42 permettant de protéger les jauges de contraintes 40 et 41 et d'améliorer le confort de l'utilisateur 5 lorsque celui-ci exerce une poussée sur la plaque 4 par la partie occipitale de sa tête, courbant la plaque 4 et déformant par la même les jauges de contraintes 40 et 41, qui émettent alors un signal destiné à commander l'avancement du fauteuil 3, une pression plus importante commandant l'inversion du sens d'avancement. The rear face 13 of the housing 1 is equipped with a flexible plate 4 constituting the test body of two strain gauges 40 and 41 secured to said plate 4, which is further surrounded by a protective envelope 42 making it possible to protect the strain gauges 40 and 41 and to improve the comfort of the user 5 when the latter exerts a thrust on the plate 4 by the occipital part of his head, bending the plate 4 and thereby deforming the strain gauges 40 and 41, which then emit a signal intended to control the advancement of the chair 3, a greater pressure controlling the reversal of the direction of advancement.

Le boîtier 1 est en outre traversé à sa partie supérieure par une barre métallique 6 dépassant légèrement de chaque coté du boîtier 1, tandis que deux branches 60 et 61, réglables et interchangeables en fonction de la morphologie de l'utilisateur, sont solidarisées aux extrémités de la barre 6 perpendiculairement à celle-ci et à la face arrière du boîtier 1 et se terminent chacune par une plaquette 60,60' contre laquelle l'utilisateur 5 vient appliquer la partie latérale correspondante de sa tête en vue d'exercer une poussée latérale sur les tiges 60 ce qui a pour effet de plier légèrement la barre 6 qui constitué le corps d'épreuve de deux jauges de contraintes 62 et 63, et par la même de déformer ces dernières qui émettent alors un signal lié à la commande de la sélection du sens d'avancement du fauteuil 3. The housing 1 is further crossed at its upper part by a metal bar 6 projecting slightly on each side of the housing 1, while two branches 60 and 61, adjustable and interchangeable according to the morphology of the user, are secured at the ends of the bar 6 perpendicularly to the latter and to the rear face of the housing 1 and each end in a plate 60, 60 ′ against which the user 5 comes to apply the corresponding lateral part of his head in order to exert a thrust lateral on the rods 60 which has the effect of slightly bending the bar 6 which constitutes the test body of two strain gauges 62 and 63, and by the same to deform the latter which then emit a signal linked to the command of selecting the direction of travel of the chair 3.

Les signaux de commande des jauges de contrainte sont interprétés par une électronique de commande 7 intégrée dans le boîtier. The control signals of the strain gauges are interpreted by control electronics 7 integrated in the housing.

Si on se réfère à la figure 3 on peut voir que l'électronique de commande 7 comprend des moyens électroniques assurant les fonctions:
- d'amplification 70 et 80 des signaux provenant des jauges de contrainte, respectivement 40,41 et 62,63 montées dans deux ponts de jauges, respectivement 71 et 81.If we refer to FIG. 3, we can see that the control electronics 7 include electronic means ensuring the functions:
amplification 70 and 80 of the signals coming from the strain gauges, respectively 40.41 and 62.63 mounted in two gauge bridges, respectively 71 and 81.

- d'inversion 82 du sens d'avancement du fauteuil roulant, après amplification du signal provenant du pont de jauge 81.  - reversing 82 of the direction of travel of the wheelchair, after amplification of the signal from the gauge bridge 81.

- d'atténuation et de limitation 72 et 83 des signaux provenant d'une part des moyens d'amplification 70 du signal émis par le pont de jauge 71 et d'autre part du signal émis par le pont de jauge 81 après son amplification et son passage par la cellule réalisant la fonction d'inversion 82, permettant à la fois de saturer la tension dudit signal amplifié pour ne pas dépasser la valeur critique qui entraîne le blocage des roues du fauteuil roulant 3 et de débloquer les roues lors de la mise sous tension du boîtier de commande. attenuation and limitation 72 and 83 of the signals coming on the one hand from the amplification means 70 of the signal emitted by the gauge bridge 71 and on the other hand from the signal emitted by the gauge bridge 81 after its amplification and its passage through the cell performing the inversion function 82, making it possible both to saturate the voltage of said amplified signal so as not to exceed the critical value which causes the wheels of the wheelchair 3 to lock and to unlock the wheels when switching on power on the control box.

Le dispositif selon l'invention peut avantageusement comprendre des moyens électroniques 84 permettant à l'utilisateur de sélectionner le mode de commande du boîtier 1, à l'aide par exemple d'un commutateur à deux positions, permettant de définir une commande par l'intermédiaire de la partie occipitale de l'utilisateur ou par exemple par le front à l'aide d'un bandeau approprié. Le boîtier de commande 1 peut également être connecté à un boîtier de renseignement comportant des moyens sonores ou lumineux tels que des LED de couleurs indiquant à l'utilisateur le sens d'avancement, avant ou arrière, sélectionné. The device according to the invention can advantageously include electronic means 84 allowing the user to select the control mode of the housing 1, using for example a two-position switch, making it possible to define a control by the intermediary of the occipital part of the user or for example by the forehead using an appropriate band. The control unit 1 can also be connected to an information unit comprising sound or light means such as colored LEDs indicating to the user the direction of advance, forward or backward, selected.

Les jauges de contraintes 41,42 et 62,62 sont de préférence compensées en température et mesurent donc les déformations des corps d'épreuve auxquels elles sont associées, dues aux mouvements de la tête d'un utilisateur 5, qui lorsqu'il exerce une poussée à la fois en arrière, en le cas d'une sélection de la commande par la partie occipitale de sa tête, et sur un des cotés latéraux sur l'une des branches 60 ou 60', commande, par la combinaison de ces deux poussées, la direction et l'avancement du fauteuil 3. The strain gauges 41, 42 and 62, 62 are preferably temperature compensated and therefore measure the deformations of the test bodies with which they are associated, due to the movements of the head of a user 5, who when he exercises a thrust both backwards, in the case of a selection of the command by the occipital part of its head, and on one of the lateral sides on one of the branches 60 or 60 ', command, by the combination of these two pushes, direction and advancement of the chair 3.

De manière à faciliter le réglage de la sensibilité et des autres paramètres, le coté inférieur 14 du boîtier 1 comporte plusieurs potentiomètres de réglage 90. In order to facilitate the adjustment of the sensitivity and of the other parameters, the lower side 14 of the housing 1 includes several adjustment potentiometers 90.

Le boîtier de commande 1 s'adapte très facilement sur les fauteuils roulants 3 existants en se connectant simplement par l'intermédiaire d'un câble de connexion 9 aux différentes prises de connexion où est connectée la poignée de manoeuvre traditionnelle.  The control unit 1 adapts very easily to existing wheelchairs 3 by simply connecting via a connection cable 9 to the various connection sockets where the traditional operating handle is connected.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1) Dispositif de commande d'un fauteuil roulant électrique (3) et notamment d'un fauteuil (3) pour personnes handicapées caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs (40,41,62,63) montés sur un support (4,6) solidarisé au châssis (30) du fauteuil roulant (3) et susceptibles d'émettre des signaux électriques lors de mouvements de la tête d'un utilisateur (5), lesquels signaux étant interprétés par une unité centrale électronique (7) commandant, en fonction des signaux émis, les divers paramètres de manoeuvre du fauteuil (3) et notamment son sens d'avancement et sa direction.1) Control device for an electric wheelchair (3) and in particular a wheelchair (3) for disabled people characterized in that it comprises sensors (40,41,62,63) mounted on a support (4 , 6) secured to the chassis (30) of the wheelchair (3) and capable of emitting electrical signals during movements of the head of a user (5), which signals being interpreted by an electronic central unit (7) controlling , depending on the signals transmitted, the various operating parameters of the chair (3) and in particular its direction of travel and its direction. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les capteurs (40,41,62,63) sont des jauges de contrainte compensées en température.2) Device according to claim 1 characterized in that the sensors (40,41,62,63) are strain gauges compensated in temperature. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend deux jauges de contrainte (40,41), pour l'avancement du fauteuil (3) et pour la sélection du sens d'avancement, fixées sur une plaque flexible (4) qui constitue le corps d'épreuve des jauges de contrainte (40,41) et qui est solidarisée à la face arrière (13) d'un boîtier de commande (1) sensiblement parallélépipèdique renfermant la unité centrale électronique (7), positionné à la partie supérieur du fauteuil (3), non loin de la tête de l'utilisateur (5), ladite plaque étant susceptible d'être fléchie sous l'effet d'une pression exercée par la partie occipitale de la tête de l'utilisateur (5); et deux jauges de contraintes (62,63) pour la sélection de la direction du fauteuil (3) en mouvement, solidarisées à une barre (6) traversant le boîtier (1) parallèlement à sa face arrière (13) et dont les extrémités sont prolongées par une branche (60,61) venant au contact des parties latérales de la tête, la barre (6) et les branches (60,61) constituant le corps d'épreuve des capteurs.3) Device according to claim 2 characterized in that it comprises two strain gauges (40,41), for the advancement of the chair (3) and for the selection of the direction of advance, fixed on a flexible plate (4 ) which constitutes the test body for the strain gauges (40,41) and which is secured to the rear face (13) of a control box (1) substantially parallelepiped containing the electronic central unit (7), positioned at the upper part of the chair (3), not far from the head of the user (5), said plate being capable of being bent under the effect of a pressure exerted by the occipital part of the head of the user (5); and two strain gauges (62,63) for selecting the direction of the chair (3) in movement, secured to a bar (6) passing through the housing (1) parallel to its rear face (13) and the ends of which are extended by a branch (60,61) coming into contact with the lateral parts of the head, the bar (6) and the branches (60,61) constituting the test body of the sensors. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que la unité centrale électronique (7) comprend des moyens électroniques d'amplification des signaux provenant des capteurs de mesure; des moyens électroniques permettant d'une part de saturer la tension après son amplification par lesdits moyens d'amplification, de manière à ne pas dépasser la valeur critique entraînant le blocage des roues, et d'autre part de débloquer les roues lors de la mise sous tension du boîtier de commande; et des moyens électroniques de sélection du sens d'avancement du fauteuil roulant agissant sous l'effet d'une pression plus forte exercée sur la plaque flexible (4) solidarisée à la face arrière (13) du boîtier de commande (1).4) Device according to claim 3 characterized in that the electronic central unit (7) comprises electronic means for amplifying the signals from the measurement sensors; electronic means allowing on the one hand to saturate the voltage after its amplification by said amplification means, so as not to exceed the critical value causing the locking of the wheels, and on the other hand to unlock the wheels during the setting power on the control box; and electronic means for selecting the direction of travel of the wheelchair acting under the effect of a higher pressure exerted on the flexible plate (4) secured to the rear face (13) of the control unit (1). 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la commande de l'avancement du fauteuil (3) et de sa direction est réalisée par le front de l'utilisateur (5) grâce à un support comportant des capteurs approprié.5) Device according to claim 4 characterized in that the control of the advancement of the chair (3) and its direction is performed by the front of the user (5) through a support comprising appropriate sensors. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que la unité centrale électronique (7) comprend un commutateur à deux positions permettant à l'utilisateur de sélectionner le mode de commande du boîtier (1). 6) Device according to claim 5 characterized in that the electronic central unit (7) comprises a two-position switch allowing the user to select the control mode of the housing (1).
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