IT202100026642A1

IT202100026642A1 - Sistema per la motorizzazione di una carrozzina

Info

Publication number: IT202100026642A1
Application number: IT102021000026642A
Authority: IT
Inventors: Francesco Polo
Original assignee: Columbus Innovation Tech S R L
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-04-19

Description

TITOLO: Sistema per la motorizzazione di una carrozzina

DESCRIZIONE

Il presente trovato ? relativo ad un sistema per la motorizzazione di una carrozzina. ? noto che chi deve utilizzare una carrozzina a movimentazione manuale in casa e/o fuori casa, per muoversi in autonomia o aiutato da un accompagnatore, deve compiere uno sforzo fisico continuativo e a volte anche relativamente intenso. Nella maggior parte dei casi le carrozzine utilizzate hanno una struttura estremamente semplificata, vale a dire prive di qualsiasi dispositivo che ne permetta la deambulazione automatica o semi-assistita per vari motivi, tra i quali, ad esempio, la trasportabilit? e leggerezza, la comodit? di seduta, l?agilit? e la precisione di movimenti all?interno di appartamenti e luoghi chiusi, ecc.

Sono anche note carrozzine motorizzate che consentono la movimentazione senza la necessit? della spinta da parte dell?utilizzatore. Le carrozzine motorizzate riescono a consentire una movimentazione autonoma ma sono caratterizzate da una struttura pi? pesante rispetto ad una carrozzina tradizionale e presentano un ingombro maggiore che, in alcuni casi, ne preclude l?impiego in ambienti domestici e dove gli spazi di manovra sono limitati. Inoltre, le carrozzine motorizzate solitamente non possono essere smontate per facilitarne il trasporto.

Uno degli scopi del presente trovato ? la realizzazione di un sistema di motorizzazione elettrica applicabile a sostanzialmente tutti i tipi di carrozzina manuale per mezzo di una interfaccia utilizzatore di facile impiego quale, ad esempio un joystick.

Un altro scopo del trovato ? quello di realizzare un dispositivo per la motorizzazione di una carrozzina che sia di facile installazione/disinstallazione e manovrabilit?. Un ulteriore scopo ? il mantenimento delle caratteristiche strutturali e funzionali della carrozzina evitando ogni appesantimento che possa influire negativamente su tali caratteristiche.

Un altro ulteriore scopo ? quello di fornire al sistema di motorizzazione un tipo di trazione notevolmente efficiente in termini di risposta ai comandi e di velocit? di esecuzione dei comandi stessi.

Un altro scopo ? quello di fornire la possibilit? di muovere la carrozzina anche in modo automatico o semi-automatico, anche con percorso guidato da remoto e/o tramite apposita programmazione.

A questo risultato si ? pervenuti, in conformit? del presente trovato, adottando l?idea di realizzare un sistema per la motorizzazione di una carrozzina avente le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1. Altre caratteristiche innovative sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Tra i vantaggi offerti dal presente trovato ? possibile elencare i seguenti: ? possibile motorizzare carrozzine a movimentazione manuale senza alterarne in modo significativo la struttura, mantenendo pertanto sostanzialmente immutati, peso, maneggevolezza, ingombro e possibilit? di trasporto; il sistema in oggetto pu? consentire una movimentazione guidata della carrozzina attraverso una programmazione e/o attraverso un comando a bordo (ad esempio di tipo ?joystick?) e/o da remoto tramite un telecomando e/o un?applicazione residente su uno smartphone o su un altro dispositivo; che la carrozzina equipaggiata con il sistema in oggetto pu? essere applicata a carrozzine gi? esistenti senza necessit? di modifiche; che il sistema ? alimentato da una batteria di accumulatori che pu? essere ricaricata anche in modo automatico con la possibilit? di portare in modo automatico o semiautomatico la carrozzina verso una stazione di ricarica; che il sistema utilizza motori di tipo passo-passo (detti anche ?stepper?) consentendo un?elevata reattivit? e precisione di guida, con ripercussioni positive sia dal punto di vista dell?assenza di ritardo nella esecuzione del comando (effetto ?molleggio?) sia per la velocit? di esecuzione del comando con proporzionalit? della conseguenza del comando ricevuto; che ? possibile localizzare la carrozzina in tempo reale; che ? possibile comandare lo spostamento della carrozzina in funzione del corrispondente spostamento di un dispositivo mobile di localizzazione; che il sistema in oggetto pu? comprendere almeno un pannello fotovoltaico collegato alla batteria per carica la batteria stessa, aumentandone cos? l?autonomia di marcia e diminuendone allo stesso tempo i costi relativi alla ricarica da rete elettrica.

Questi ed ulteriori vantaggi e caratteristiche del presente trovato saranno pi? e meglio compresi da ogni tecnico del ramo grazie alla descrizione che segue ed agli annessi disegni, forniti a titolo esemplificativo ma da non considerarsi in senso limitativo, nei quali:

- le Figg. 1 e 2 mostrano, rispettivamente in una vista prospettica latero-posteriore ed in una vista prospettica posteriore, una carrozzina equipaggiata con un possibile esempio di attuazione del sistema di movimentazione realizzato in conformit? del trovato;

- le Figg. 3, 4 e 5 rappresentano schematicamente possibili forme di attuazione di parti componenti il sistema in oggetto; in particolare, la Fig. 3 ? una vista prospettica di un corpo di supporto dei motori e della trasmissione, la Fig. 4 ? una vista prospettica del corpo di supporto della figura precedente associato ad un dispositivo di collegamento alle maniglie di spinta della carrozzina, e la Fig. 5 ? una vista prospettica in esploso delle parti mostrate in Fig.4;

- la Fig.6 ? uno schema che rappresenta una possibile modalit? di ricarica del sistema oggetto del trovato;

- la Fig. 7 ? uno schema a blocchi che rappresenta un possibile esempio dei componenti che possono formare il sistema di motorizzazione in questione;

- le Figg. 8 e 9 sono viste prospettiche parziali in cui sono mostrati alcuni particolari di un possibile esempio di fissaggio del sistema di motorizzazione alla carrozzina. Un sistema (1) per la motorizzazione di una carrozzina realizzato in conformit? dell?invenzione ? utilizzabile per applicare un motore elettrico ad una carrozzina (100).

Con riferimento ai disegni (che rappresentano esempi non limitativi di attuazione), il sistema (1) comprende:

- un telaio di supporto (2) provvisto di mezzi di fissaggio ad una carrozzina (100); - almeno un motore elettrico (3) fissato al detto telaio (2);

- almeno una batteria di accumulatori (4) collegata a detto motore elettrico (3) per fornire l?alimentazione elettrica;

- una coppia di rulli (5), cinematicamente collegati a detto almeno un motore (3), conformati e disposti in modo da impegnare le ruote (101) di detta carrozzina (100) per trasmettere il moto ricevuto da detto almeno un motore (3).

Vantaggiosamente, il sistema (1) in oggetto consente di motorizzare una carrozzina (100) a movimentazione manuale, provvista di maniglie di spinta (102) poste nella parte posteriore della carrozzina (100) dietro allo schienale. In modo noto, la carrozzina comprende due ruote di dimensioni maggiori (101), poste posteriormente e delegate alla spinta per la movimentazione, nonch? due ruote piroettanti (108) anteriori.

Il sistema di motorizzazione (1) comprende un telaio di supporto (2) a conformazione scatolare che pu? essere realizzato, ad esempio, in metallo leggero come alluminio o altra lega leggera. In pratica, il telaio di supporto (2) ? provvisto di mezzi che ne consentono il fissaggio alla carrozzina (100) e comprende un corpo scatolare (20) all?interno del quale sono contenuti almeno un motore elettrico (3) (due nell?esempio illustrato), nonch? l?elettronica di comando e controllo.

La batteria di alimentazione elettrica (4) pu? essere alloggiata all?interno di una tasca (105) posta dietro allo schienale della carrozzina (100) oppure, a seconda delle sue dimensioni, all?interno del corpo scatolare (20) o di un contenitore supplementare (107). Con il riferimento (106) sono indicati i relativi fili di collegamento.

Nell?esempio rappresentato nelle figure allegate, il sistema (1) ? provvisto di due motori elettrici (3), disposti uno per lato ed i cui alberi motori sono solidali e coassiali ai rulli (5) che muovono le ruote (101) della carrozzina (100).

All?interno del corpo scatolare del telaio (2) sono contenuti i due motori (3), posti rispettivamente uno a destra ed uno a sinistra rispetto alla direzione di marcia della carrozzina (100).

L?albero condotto in uscita da ciascuno dei motori (3) ? collegato direttamente a ciascuno dei due rulli (5), i quali, in pratica, costituiscono il prolungamento coassiale degli stessi alberi dei motori (3).

I rulli (5) sono preferibilmente lavorati sulla loro circonferenza esterna in modo da ottenere un buon attrito durante il contatto con il battistrada delle ruote (101).

Come indicato in precedenza, i motori (3) sono preferibilmente di tipo passo-passo poich?, nell?uso abituale delle carrozzine, non ? necessario ottenere una velocit? elevata o il superamento di pendenze estreme. In pratica, l?uso dei motori passopasso fornisce la massima reattivit? e precisione di guida, con la sostanziale assenza di effetto ?molleggio? (ritardo nella esecuzione del comando) ed i motori rispondono immediatamente al comando in maniera estremamente precisa e proporzionale sia in termini di velocit? di esecuzione del comando che di posizionamento della leva di comando (con effetto proporzionale); in altre parole, se leva del joystick (103) viene posizionata al 10% della propria corsa i motori ruoteranno esattamente al 10% della velocit? massima raggiungibile con una ripetitivit? estremamente precisa, vale a dire fornendo sempre tale valore pari al 10%. Vantaggiosamente la centralina elettronica (UC) delegata al comando e controllo del sistema sar? provvista di un software proprietario in grado di consentire una elevata precisione dei movimenti in ogni direzione. Il controllo elettronico ? infatti in grado di consentire una reattivit? immediata alle movimentazioni pi? basse senza alcun effetto molleggio fornendo cos? la possibilit? di spostarsi, ad esempio, all?interno della propria abitazione con una precisione assoluta eliminando sostanzialmente del tutto la possibilit? di urti indesiderati durante la marcia.

Come indicato in precedenza, il sistema (1) comprende una unit? di elaborazione centrale (UC) di comando e controllo delegata al funzionamento dello stesso sistema (1). Possono essere previsti diversi mezzi di mezzi di verifica e controllo per determinare un ottimale utilizzo della carrozzina (100). Ad esempio, possono essere previsti mezzi di controllo della carica di detta batteria (4) atti ad inviare un segnale di livello basso di carica.

In Fig. 7 sono illustrati mediante blocchi schematici i vari componenti che possono essere previsti come possibile esempio di realizzazione del trovato.

Ad esempio, il sistema pu? comprende mezzi di rilevamento della posizione funzionanti in interno e/o esterno. Con il blocco (GPS) si ? indicato un generico sistema di rilevamento per esterno, ad esempio del tipo GPS (acronimo di Global Positioning System), mentre con il blocco (IPS) si ? indicato un generico sistema di rilevamento per interno (acronimo di Indoor Positioning System). Tali sistemi possono essere realizzati secondo varie modalit?, secondo tecniche note purch? siano in grado di fornire un valore di localizzazione della carrozzina (100) all?esterno e/o all?interno.

Il sistema di localizzazione consente una movimentazione automatica o semiautomatica della carrozzina.

Ad esempio, facendo riferimento all?esempio di Fig.6, quando l?utilizzatore si trova a letto (L), pu? far spostare la carrozzina fino ad una stazione di ricarica (6), di seguito descritta, Il comando pu? essere fornito dallo stesso utilizzatore, ad esempio tramite un telecomando (T) oppure dalla stessa unit? centrale (UC) in corrispondenza del rilevamento di una insufficiente carica della batteria (4).

Sempre in Fig. 6 ? stata rappresentata in modo schematico la stazione (6) di ricarica per evidenziare una caratteristica del sistema (1) in oggetto. In pratica, con una funzione di ?auto-ricarica? la batteria (4) ? collegata a un primo elemento di connessione (46) per la ricarica e la stazione (6) ? provvista di un secondo elemento di connessione (64) conformato e dimensionato in modo da potersi accoppiare mediante accostamento reciproco con detto primo elemento di connessione (46), cos? da consentire in modo automatico la ricarica di detta almeno una batteria (4) quando la carrozzina (100) ? posizionata nella stazione di ricarica (6). Nel disegno i due connettori (46) e (64) sono illustrati solo schematicamente per indicare che l?accostamento della carrozzina (100) alla stazione di ricarica (6) determina la connessione necessaria alla ricarica della batteria (4).

Vantaggiosamente il segnale relativo alla posizione della carrozzina (100) ricevuto dai mezzi di rilevamento della posizione funzionanti in interno e/o esterno (GPS, IPS) pu? essere utilizzato dall?unit? centrale (UC), mediante un programma residente e/o mediante comando da remoto (APP, T), per muovere lungo un percorso la stessa carrozzina (100). In pratica, attraverso la connessione con l?unit? centrale (UC) ? possibile muovere la carrozzina utilizzando, ad esempio, un telecomando (T), un?applicazione (APP) prevista su un telefono oppure tramite un computer collegato ad una rete telefonica o dati per la quale l?unit? centrale (UC) ? provvista di relativi mezzi di connessione (NET).

Un altro vantaggio dei mezzi di rilevamento previsti sulla carrozzina, in particolare quelli per esterno (GPS), ? che ? sempre possibile effettuare un tracciamento della carrozzina (100), consentendo di conoscere gli spostamenti della persona che usa la carrozzina e degli eventuali accompagnatori, diminuendo pertanto drasticamente le possibilit? di allontanamento involontario o indesiderato della stessa persona.

In aggiunta (o in alternativa) a quanto descritto, il sistema pu? comprendere una telecamera (CAM) o altro sistema di rilevamento degli ostacoli collegato a detta unit? centrale (UC); in questo modo, quando la carrozzina (100) si avvicina ad un ostacolo, l?unit? centrale (UC) piloter? i mezzi motori (3) in modo da evitare tale ostacolo.

Il collegamento (NET) alla rete telefonica o dati pu? essere usato dall?utilizzatore per inviare un segnale di allarme, ad esempio mediante un segnalatore (104) (ad esempio un pulsante) collegato al joystick (103), al telecomando o indipendente.

Il sistema per la motorizzazione (1) oggetto del presente trovato pu? comprendere anche un dispositivo mobile di localizzazione (indicato con il blocco ACC in Fig.7) in grado di fornire un segnale di tracciamento dello stesso dispositivo (ACC). L?unit? centrale (UC) ? collegata al dispositivo mobile (ACC) in modo da comandare lo spostamento della carrozzina (100) in funzione del detto segnale di tracciamento ricevuto.

La funzione del dispositivo (ACC) ? quella di far seguire alla carrozzina (100) un percorso che sia funzione dello spostamento del dispositivo mobile di localizzazione (ACC). Tale dispositivo di tracciamento (ACC) pu? essere utilizzato da un accompagnatore della persona seduta sulla carrozzina (100) per fare in modo che la carrozzina (100), senza alcun intervento diretto della stessa persona seduta sulla carrozzina, riesca a seguire lo spostamento dell?accompagnatore. Tra i vantaggi di questa funzione possono essere elencati i seguenti: l?accompagnatore non deve impegnare manualmente la carrozzina; l?accompagnatore ha un impegno meno gravoso nel suo incarico; l?accompagnatore (che non deve pi? spingere e/o direzionare la carrozzina) pu? usare le mani che restano libere per altre attivit? come, ad esempio, portare degli oggetti, tenere un ombrello, ecc?

Nelle Figg. 3-5 e 8-9 sono mostrati alcuni esempi di realizzazione del corpo scatolare (20) che contiene l?elettronica di comando e controllo (UC) nonch? i motori (3) ed i rulli (5) del sistema di motorizzazione (1) in oggetto come anche i mezzi di fissaggio (2) dello stesso sistema (1) alla carrozzina (101).

Come meglio visibile nelle Figg. 8 e 9, sui due montanti verticali (21) del telaio della carrozzina (100) vengono fissata due corrispondenti piastre verticali (22) mediante blocchetti (23) e bulloni (24). Ciascuna piastra (22) ? provvista di un?asola sagomata (220) nella quale pu? essere fissata, in modo stabile ma amovibile, una staffa orizzontale (39) provvista di un?estremit? di collegamento (40) alla quale viene fissato il corpo scatolare (20) del meccanismo di movimentazione (1).

Come meglio visibile nelle Figg. 3-5, il corpo scatolare (20) comprende un guscio posteriore (34) provvisto di una serie di fori (35) e di due appendici laterali (36) utilizzabili per il fissaggio alle altre parti dello stesso corpo scatolare (20). Sono previsti inoltre, un elemento di fissaggio (37) sul quale sono realizzate una serie di asole (41) utilizzabili per il fissaggio all?estremit? di collegamento (40) descritta in precedenza, vale a dire per realizzare il fissaggio alla carrozzina (100).

Il corpo (20) comprende inoltre due corpi laterali (26), ciascuno dei quali ? provvisto di una cavit? inferiore (27) attraverso la quale i rulli (5) possono impegnare le ruote (101) della carrozzina (100). Sono previsti inoltre due coperchi di chiusura (38) che chiudono il corpo (20) ai due lati. I due corpi laterali (26) possono scorrere rispetto alla parte centrale del corpo scatolare (20) in modo da adattare il meccanismo di movimentazione (1) a carrozzine di differente larghezza. Possono essere previsti mezzi di regolazione della larghezza, rappresentati nei disegni da pomoli di fissaggio (28).

Sulla parte superiore del corpo scatolare (20) ? fissato un attuatore/ammortizzatore (31) che pu? essere, ad esempio, del tipo a gas. Lo stelo (30) dell?ammortizzatore (31) ? fissato, in corrispondenza della propria estremit? superiore (33) ? fissato ad una traversa superiore (29) la quale ? provvista di un foro per il fissaggio (32). LA traversa superiore (29) ? destinata ad impegnare la porzione inferiore delle maniglie di spinta (102) della carrozzina (100).

L?attuatore/ammortizzatore (31) ha la funzione di spingere verso il basso il corpo scatolare (20) per mantenere i rulli (5) costantemente in presa sui copertoni (101). In aggiunta o in alternativa all?attuatore/ammortizzatore (31) pu? essere prevista anche una molla (25) fissata alla piastra (22).

Vantaggiosamente, inoltre, il sistema in oggetto (1) pu? comprendere almeno un pannello fotovoltaico (44) collegato alla batteria di accumulatori (4) per carica la batteria stessa. In pratica, il pannello (44), che nel disegno di Fig. 7 ? rappresentato da un blocco schematico, pu? essere posto, ad esempio su un tettuccio della stessa carrozzina (100) o su altra parte esposta all?irraggiamento solare per trasformare l?energia luminosa ricevuta in energia elettrica utilizzabile per la ricarica della batteria (4). Questo consente di aumentare l?autonomia di marcia della carrozzina (100), diminuendo allo stesso tempo i costi relativi alla ricarica da rete elettrica. In conclusione, tenendo conto delle caratteristiche native delle carrozzelle manuali ovvero robustezza dimensionata relativamente al peso trasportabile, tipologia di ruote anteriori e posteriori, velocit? operativa per cui vengono dimensionate, tipologia di terreno sulla quale possono essere utilizzate, tipologia di frenata, nonch? peso, maneggevolezza e tipologia dei materiali utilizzati, ? importante sottolineare che il sistema ? stato dimensionato in modo da non alterare in nessun modo le caratteristiche peculiari e funzionali della carrozzella.

I particolari di esecuzione possono comunque variare in maniera equivalente nella forma, dimensioni, disposizione degli elementi, natura dei materiali impiegati, senza peraltro uscire dall'?mbito dell'idea di soluzione adottata ovvero del concetto inventivo e perci? restando nei limiti della tutela accordata dal presente brevetto.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Sistema (1) per la motorizzazione di una carrozzina, utilizzabile per applicare un motore elettrico ad una carrozzina (100) caratterizzato dal fatto che comprende:

2. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una unit? di elaborazione centrale (UC) di comando e controllo collegata a detta batteria (4) e a detto almeno un motore (3) e dal fatto che sono previsti mezzi di verifica della carica di detta batteria (4) atti ad inviare un segnale di livello basso di carica.

3. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta almeno una batteria (4) ? collegata a un primo elemento di connessione (46) per la ricarica e dal fatto che il sistema (1) comprende una stazione di ricarica (6) per detta almeno una batteria (4), detta stazione (6) essendo provvista di un secondo elemento di connessione (64) conformato e dimensionato in modo da potersi accoppiare mediante accostamento reciproco con detto primo elemento di connessione (46) cos? da consentire in modo automatico la ricarica di detta almeno una batteria (4) quando la carrozzina (100) ? posizionata nella stazione di ricarica (6).

4. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di rilevamento della posizione funzionanti in interno e/o esterno (IPS, GPS) atti a fornire a detta unit? centrale (UC) un segnale relativo alla posizione della carrozzina (100).

5. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il segnale relativo alla posizione della carrozzina (100) fornito da detti mezzi di rilevamento della posizione funzionanti in interno e/o esterno (GPS, IPS) viene utilizzato da detta unit? centrale (UC), mediante un programma residente e/o mediante comando da remoto (APP, T), per muovere lungo un percorso la stessa carrozzina (100).

6. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende una telecamera (CAM) o altro sistema di rilevamento degli ostacoli collegato a detta unit? centrale (UC).

7. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di connessione (NET) ad una rete telefonica o dati.

8. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo segnalatore (104) attivabile dall?utilizzatore in modo da fornire un segnale di allarme tramite i detti mezzi di connessione (NET) ad una rete telefonica o dati.

9. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i motori (3) sono di tipo passo-passo.

10. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto telaio di supporto (2) per il fissaggio ad una carrozzina (100) comprende un corpo scatolare (20) fissabile al telaio della carrozzina (100) e provvisto di mezzi di spinta (31; 25) atti a mantenere i detti rulli (5) a contatto con le ruote (101).

11. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende dispositivo mobile di localizzazione (ACC) atto a fornire un segnale di tracciamento dello stesso dispositivo (ACC) e dal fatto che detta unit? centrale (UC) ? collegata a detto dispositivo mobile (ACC) in modo da comandare lo spostamento della carrozzina (100) in funzione del detto segnale di tracciamento ricevuto.

12. Sistema per la motorizzazione di una carrozzina secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un pannello fotovoltaico (44) collegato a detta batteria di accumulatori (4) per carica la batteria stessa.