ITGE20070007A1 - Carrozzella saliscale: un sistema, applicabile in primis a carrozzella elettrica per invalidi motori, per salire e scendere rampe di scale anche di severa pendenza in stabilita' e sicurezza, mantenendo funzionalita' ed agilita' operative nell'uso nor - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto Der invenzione industriale avente a titolo:

CARROZZELLA SALI SCALE: Un sistema. applicabile in primis a carrozzella elettrica Der invalidi motòri, oer salire e scendere rampe di scale anche di severa pendenza in stabilità e sicurezza, mantenendo funzionalità ed aallità operative nell'uso normale.

1. INTRODUZIONE

1.1 L'invenzione

L’invenzione consiste in un sistema di inteqrazioni ad un veicolo, in primis una normate carrozzella elettrica per invalidi motòri, che acquisisce la capacità di salire e scendere rampe di scale anche di severa pendenza (100% ed oltre) in stabilità e sicurezza. mantenendo per contro le funzionalità ed aqilità operative nell'uso normale; ali elementi caratteristici dell'invenzione sono; 1) abbinamento di "ruotini di servizio" alle ruote, 2) estensibilità verticale dei supporti di ruote e ruotini, con la possibile esclusione di un asse, 3) alternanza dell'appoqqio su ruote e ruotini, 4) eventuale mobilità ionqitudinale dei supporti dei ruotini, 5) possibilità di completa automazione del ciclo.

1.2 La situazione tecnologica e le esigenze funzionali

1 disabili motòri devono affrontare barriere architettoniche sia in casa che all'esterno. Alcune barriere sono superabili con le normali carrozzelle: 3 cm da quasi tutti, gradini da 10 e fino a 30 cm da persone particolarmente abili, che in alcuni casi riescono addirittura a superare brevi rampe di scale; l'operazione è però difficile - richiede destrezza e forza di braccia - e pericolosa.

Esistono sul mercato varie categorie di attrezzature per II superamento delle barriere:

• ascensori, rampe, montascate fissi (servoscala)

• montascale mobili su cui viene caricata la carrozzella. trasportati in loco e manovrati da un assistente

• carrozzelle in arado di superare rampe di scale, manovrate da un assistente • cingolati guidabiii dal disabile, ma praticamente inutilizzabili negli interni Esistono inoltre sul mercato le applicazioni di alcuni cinematismi appositamente diseanati per il superamento di scalini: dal grappolo di 3 ruote (ciascun grappolo sostitutivo di una singola ruota), adottato anche in alcune delle carrozzelle per disabili che necessitano dell'assistente, ad alcuni robot in grado di superare gradini con un sistema di appoggi ausiliari.

Il problema sembra molto sentito, per lo meno sul piano teorico, dal momento che anche numerose invenzioni riguardano questo argomento. Talune di esse prevedono l'uso di ruote ausiliarie - un'analogia iniziale con la presente invenzione che per altro è poi sviluppata in maniera completamente diversa - scontrandosi per altro sempre con limiti operativi che ne ostacolano la fruibilità, soprattutto nell’uso normale al di fuori delle scale.

Il risultato è che la persona che si dotasse di un tale mezzo - sia quelli già sul mercato. con limitata diffusione, sia quelli teoricamente disponibili ma non commercializzati - vedrebbe risolto il problema dei gradini ma si vedrebbe limitato nelle restanti funzionalità in modo tale da non compensare il vantaggio conseguito.

Pur esistendo quindi dei cinematismi in grado di superare gradini, risolvendo almeno parzialmente il problema locale, non si è ancora prodotta una carrozzella con cui il disabile possa salire o scendere una intera rampa senza assistenza in condizioni di sicurezza e stabilità e con la stessa agevolemente proseguire per la città, in casa o in ufficio.

2. UN VEICOLO STABILE CHE SALE E SCENDE LE SCALE 2.1 II Sistema di Ruote e ruotini estensibili che camminano per le scale L'obiettivo di un veicolo automobile in arado di superare rampe di scale anche in severa pendenza (100% ed oltre) trasportando una persona senza necessità di ausili esterni, con equilibrio e stabilità sufficienti per una piena sicurezza, si può realizzare attraverso:

1) l'abbinamento di nuovi "ruotini di servizio" ad ognuna delle ruote del mezzo, 2) l'estensibilità in verticale dei supporti delle ruote e dei ruotini.

3) l'alternanza deH'appoggio su ruote e ruotini.

Il movimento verticale relativo dei supporti si realizza pienamente auando questi siano tutti mobili tranne uno; ciò permette di realizzare compiutamente il sistema pur non intervenendo sull'asse posteriore motore che, nelle carrozzelle per invalidi motori. è gravate) del maggior peso e della maggior complessità meccanica.

Inoltre, per mantenere le necessarie funzionalità nell'uso tradizionale pur risolvendo il problema della stabilità lungo le scale, si adottano alcune ipotesi:

• che affronti le scale con l’avantreno rivolto al basso, sia in discesa che in salita: • che tutti i ruotini siano installati posteriormente alle rispettive ruote;

al variare delle ipotesi, potranno variare le descrizioni ed i calcoli di dettaglio ma resteranno validi i principi qenerali dell'invenzione.

La complessità del ciclo, esposto più avanti, rende altamente consigliabile una compietà automazione del movimento sulle scale. Per questo motivo si individuano anche le funzionalità di un sistema di automazione, realizzabile con l’uso di tecnologie esistenti e collaudate.

Nella FIG. 1 è riportato uno schema laterale di carrozzella per disabili motori. In 1.a nella marcia normale; in 1.b lungo una scala con le ruote a vari gradi di estensione ma in condizioni di stabilità.

Una carrozzella elettrica per invalidi motòri 1). del tutto analoga a auelle in normale commercio assunte come "base", è intearata con:

•un telaietto posteriore 21. mobile orizzontalmente, portante una coppia di ruotini ci. abbinati alle ruote A), motorizzati ed estensibili dalla normale quota ca. 30 cm a quota 0:

• una coppia di cilindri telescopici 3) che sostituiscono il supporto della ruota antebore piroettante B). allungabili dell'altezza di 1-3 gradini;

• un sistema 41 per il blocco del piroettamento delle ruote B);

• una coppia di ruotini di, abbinati alle ruote Bl, supportati da una coppia di cilindri telescopici 5) allungabili dalla normale quota di ca. 20 cm a quota 0 e ulteriormente per l'altezza di 1-3 qradini:

• un sistema di sensori e di automazione.

Il teiaietto e i ruotini cl sono mossi da motori elettrici. La centrale oleodinamica 6) per i pistoni anteriori è sotto al sedile. L'energia viene dalle batterie qià installate 7) insieme ai motori sulle normali carrozzelle, eventualmente potenziate. Le posizioni e gli allungamenti sono fissati in base a precise formule, esposte nel seguito, anche in base al tipo di scala accessibile.

In condizioni normali la carrozzella cosi attrezzata si muove come quelle "base", saivo che per l'ingombro del teiaietto dietro allo schienale ed il maggior peso.

Nella marcia sulle scale i ruotini si alternano alle ruote nell’appoggio, quando le ruote incontrano i gradini.

Per mantenere un assetto stabile si usa come riferimento la posizione in verticale dell'asse motore A); i pistoni anteriori di B) e d) e gli steli posteriori di c) si allungano e/o accorciano in conseguenza. 1 movimenti verticali di A) si ottengono muovendo gli steli e pistoni delie altre ruote/ruotini.

Per ovviare al maggior inaombro delle ruote Al sui gradini. il telaietto 21 di supporto ai ruotini cl scorre in orizzontale: rimane esteso auando serve l'appoggio sul gradino superiore ad A. si contrae Der poggiare sullo stesso.

1 cicli operativi, descritti nel seguito. sono completamente automatizzabili.

Nella FIG. 2 sono individuate le grandezze geometriche di rilievo, le cui principali relazioni saranno descritte e dettagliate nel seguito del presente capitolo 2. Tali misure sono studiate ed ottimizzate nella prospettiva del superamento di rampe di scale "severe", con gradini stretti ed alti, mantenendo ruote di dimensioni idonee al normale uso su strada.

2.2 La relazione tra ruote e ruotini

La posizione reciproca di ruota e ruotino di ogni coppia dipende da precise esigenze funzionali, rappresentate dalla necessità di appoggio della ruota e del ruotino sia sullo stesso gradino sia su qradini diversi, e individua il tipo di scala che può essere affrontata dal veicolo.

2.2.1 Posizione in verticale

Il ruotino deve - nella posizione di riposo o comunque in quella di marcia sulla scala -raggiungere un'altezza da terra almeno pari all'alzata del gradino.

Inoltre non vi devono essere ingombri posteriori alla ruota e inferiori al ruotino.

Questi requisiti sono in pratica restrittivi per il solo asse posteriore, che appoggia sul gradino più alto, in quanto per l'anteriore l'allungamento richiesto dal mantenimento dell’assetto realizza automaticamente la condizione.

2.2.2 Posizione in orizzontale

Il ruotino va montato con l'asse almeno posteriore all'ingombro della ruota, più un margine di sicurezza che evita il rischio di scivolamento sul ciglio dello scalino:

Interasse = raggio ruota margineruotino

Per ottenere il minimo gradino ruote e ruotini si possono sovrapporre parzialmente in una vista laterale. Le carreggiate degli assi dei ruotini devono quindi essere minori di quelle delle ruote corrispondenti (o maggiori. ma ciò comporterebbe una perdità di funzionalità nell'uso normale).

2.2.3 II mantenimento dell'assetto e la lunghezza degli steli

In linea di principio steli delle ruote capaci di estendersi per una lunghezza pari all'alzata del gradino, abbinati a supporti con possibilità di rotazione rispetto all'asse orizzontale. sono sufficienti a permettere il superamento di scale di moderata pendenza, pur di avere un'adeguata altezza libera sotto al veicolo. 1 cicli più avanti descritti sarebbero semplificati, ma il veicolo si inclinerebbe di un angolo pari alla pendenza della scala.

Per mantenere invece l'assetto orizzontale del veicolo è necessario estendere verso il basso la posizione delle ruote e dei ruotini anteriori, di una lunghezza pari al dislivello tra il piano del gradino su cui poggia la ruota / ruotino posteriore ed il piano del gradino su cui poggiano le ruote / ruotini anteriori. Gli steli "anteriori" devono potersi allungare. rispetto alla posizione di riposo, di una lunghezza almeno tale da mantenere l'assetto, sommata all'eventuale altezza da terra a riposo; quindi di tante volte l'alzata dei gradini quante sono le pedate intere comprese tra la ruota B / ruotino d e il ruotino posteriore c, più un'alzata.

La misura di tale allungamento è, con riferimento alla FIG. 2:

AB = (|M|((P0+RA-RB+MB)/Pg)+1 )*Aq+MB per la ruota B

Ad = (lM|((P0+RA-IB-Rd+Md)/Pq)+1)*Aq+Md+H0d per il ruotino d

23 II ciclo di discesa

Ognuna delle ruote od assi segue un proprio ciclo che si interseca con quelli delle altre e, in definitiva, li interrompe e ne viene interrotto per il tempo necessario a svol gere le relative operazioni.

Si osserva che nella discesa l’eventuale presenza di sporaenze dei gradini che spesso aggettano oltre l'alzata, non ha influenza sul ciclo né suoli eventuali sensori e contraili per l'automazione.

Le indicazioni di "arresto" inserite nella descrizione dei ciclo sono puramente indicative di situazioni che richiedono attenzione. Gli arresti potranno essere evitati o ridotti ad esempio con un sistema di automazione evoluto.

2.3.1. Il ciclo di discesa della ruota anteriore e del suo ruotino

1. La carrozzella si avvicina alla scala

1.1. il ruotino cala a terra

1.2. la marcia prosegue

2. La ruota supera completamente il bordo del gradino

2.1. il veicolo si arresta

2.2. la ruota cala sul gradino inferiore

2.3. la marcia riprende

3. Il ruotino supera completamente il bordo del gradino

3.1. il veicolo si arresta

3.2. il ruotino cala sul gradino inferiore

3.3. la marcia riprende

4. La ruota posteriore, ad oqni qradino superato, invia l’ordine di contrazione 4.1 . qli steli della ruota e del ruotino si accorciano dell'altezza del gradino Le fasi 2., 3 e 4. (con la 4. non necessariamente in questo ordine) sono ripetibili indefinitamente, per tutti i gradini della scala

5. La ruota posteriore raggiunge il piano inferiore

5.1. tutti i ruotini sono sollevati alla posizione di riposo

5.2. riprende la marcia normale

23.2. Il ciclo di discesa della ruota posteriore e del suo ruotino

1. La carrozzella si a wicina alla scala

1.1. il ruotino cala a terra

1.2. la marcia proseoue

2. La ruota supera completamente il bordo del gradino

2.1. il veicolo si arresta

2.2. io stelo del ruotino si contrae facendo calare la ruota sul gradino inferiore 2.3. invia ordine di contemporanea contrazione agli steli anteriori

2.4. la marcia riprende

3. Il ruotino supera completamente il bordo del gradino

3.1. il veicolo si arresta

3.2. il ruotino cala sul gradino inferiore

3.3. la marcia riprende

Le fasi 2. e 3. sono ripetibili indefinitamente, per tutti i gradini della scala

4. La ruota raggiunge il piano inferiore

4.1. tutti i ruotini sono sollevati alla posizione di riposo

4.2. riprende la marcia normale

2.4 II ciclo di salita

Come nella discesa, ognuna delle ruote od assi segue un proprio ciclo che si interseca con quelli delie altre e, in definitiva, li interrompe e ne viene interrotto per il tempo necessario a svolgere le relative operazioni.

Si osserva che - nel caso abbastanza comune di gradini con pedata aggettante, in qenere 2 o 3 cm di sporgenza oltre l'alzata inferiore - come punto di incontro con l'alzata del gradino si dovrà intendere quello con la proiezione verticale dell’estremità della pedata superiore.

Le indicazioni di "arresto" inserite nella descrizione del ciclo sono puramente indicative di situazioni che richiedono attenzione. Gli arresti potranno essere evitati o ridotti ad esempio con un sistema di automazione evoluto.

2.4.1. Il ciclo di salita della ruota posteriore e del suo ruotino

1. La ruota incontra l'inizio della scala, alzata del primo gradino

1.1. il veicolo si arresta

1.2. lo stelo del ruotino si allunga e appoaaia il ruotino sul gradino superiore 1.3. lo stelo del ruotino si allunga ed alza il veicolo fino alla quota superiore 1.4. invio ordine di contemporaneo allungamento allo stelo della ruota anteriore 1.5. riprende la marcia

2. La ruota raggiunge la pedata del gradino superiore

2.1. il ruotino continua ad essere portante

2.2. continua la marcia

3. Il ruotino incontra l'alzata del qradino successivo

3.1. il ruotino si alza leggermente permettendo l'appoggio della ruota

3.2. lo stelo del ruotino si contrae alzandolo al livello del gradino superiore 3.3. riprende la marcia

4. La ruota incontra l'alzata del gradino successivo

4.1. il veicolo si arresta

4.2. si appoggia il ruotino sul gradino superiore

4.3. lo stelo del ruotino si allunga ed alza il veicolo fino alla quota superiore 4.4. si invia ordine di contemporaneo allungamento agli steli anteriori

4.5. riprende la marcia

Le fasi 3. e 4. sono ripetibili indefinitamente, per tutti i gradini delta scala

5. L'ultima mota del veicolo raggiunge il piano superiore

5.1. tutti i motini sono sollevati alla posizione di riposo

5.2. riprende la marcia normale

2.4.2. Il ciclo di salita della ruota anteriore e del suo ruotino

1. Il ruotino posteriore, incontrati i orimi gradini, invia l’ordine di allungamento 1.1. lo stelo della mota si allunga dell'altezza del gradino

2. La mota incontra l'inizio della scala, alzata del primo aradino

2.1. il veicolo si arresta

2.2. lo stelo del ruotino si allunaa e appoggia il ruotino sul gradino superiore 2.3. lo stelo della mota si contrae sollevandola all'altezza del gradino

2.4. riprende la marcia

3. Il motino incontra l'alzata del gradino successivo

3.1. il veicolo si arresta

3.2. lo stelo del motino si contrae alzandolo al livello del gradino superiore 3.3. riprende la marcia

4. La mota incontra l'alzata del gradino successivo

4.1. il veicolo si arresta

4.2. si appoggia il motino sul gradino superiore

4.3. lo stelo della mota si contrae sollevandola all'altezza del gradino

4.4. riprende la marcia (è portante il motino)

5. Il motino della mota motrice, ad ogni qradino incontrato, invia l'ordine di sollevamento

5.1 . ali steli della mota B e del ruotino d si allungano dell'altezza del gradino Le fasi 3., 4 e 5. (con la 5. non necessariamente in questo ordine) sono ripetibili indefinitamente, per tutti i gradini della scala

6. L'ultima ruota del veicolo raggiunge il piano superiore

6.1 tutti i ruolini sono sollevati alla posizione di riposo

6.2. riprende la marcia normale

2.5 Gradino superabile - 1 telaietti mobili

Nella configurazione fin Qui descritta sono superabili gradini fino alle dimensioni di:

• Alzata Max = Altezza a riposo Ruotino posteriore io. se minore, Allungamento dello stelo della ruota anteriore, che sarà in genere maggiore)

• Pedata minima = Raggio ruotino Interasse margineruota {= Raggio ruotino Raggio ruota margineruotino margineruota); vincola it valore minimo tra l’asse anteriore e il posteriore, che sarà in genere quello da considerare. dove "margineruota" è quello che evita che la ruota sia a rischio di scivolamento sul ciqlio dello scalino. Essendo ruote e ruotini diversi tra loro, anche i margini possono essere differenti.

2.5.1 Telaietto mobile in orizzontale

Per abbassare il limite minimo della pedata del qradino superabile sono possibili varie soluzioni; in sintesi:

Adottando il "meccanismo", il valore minimo della pedata si ha con il ruotino avanzato fino ad allinearlo all'interno della mota: si ha Quindi un virtuale annullamento della dimensione del ruotino e:

Pedata minima = Raggio mota margineruota

Mobilità orizzontale = Raggio ruotino marainemotino

interasse residuo = Raggio mota - Raggio ruotino

Tale meccanismo, che in base ai principi generali della presente innovazione può anche consistere in un ulteriore ruotino da alternare con l'altro, si intende nel seguito come un "telaietto" che trascini longitudinalmente il supporto estensibile del motino. Ovviamente il campo di ragionevole applicazione del telaietto è quello in cui la pedata sia minore di (Raggio motino Raggio mota margineruotino margineruota) ma pur sempre maggiore di (raggio mota margineruota). ossia quando il miglioramento ottenibile, pari a (raggio motino marqgneruotino), sia tale da risolvere il problema. Il telaietto andrà usato eventualmente solo sull'asse opportuno.

Il telaietto - allungandone posteriormente la corsa - potrà anche essere utilizzato per allontanare i motini c aumentando l'interasse; ciò corrisponde ad un aumento del margine di sicurezza "margineruotino" adottato normalmente, per esempio in caso di gradini non particolarmente stretti ma accidentati.

Nei paragrafi 2.5.2 e 2.5.3. si descrivono i cicli modificati di salita e discesa per l'asse posteriore dotato di telaietto. senza considerare le invariate interazioni con l'anteriore. Per "posizione estesa" del telaietto si intende quella definita al punto 2.2.2., dove la proiezione in pianta dell'interasse è, come sopra definito:

"Interasse esteso= raggio ruota margineruotino ".

Per "posizione contratta" si intende invece quella raggiunta con un opportuno movimento del telaietto, tale da consentire l'appoggio di ruota e ruotino sullo stesso scali no- la posiziona in pianta dell’interasse è compresa tra duella sopra indicata ed il valore minimo pari a:

Interasse minimo = raggio ruota - raggio ruotino

Si ritiene che per semplicità verrà sempre compiuta l'intera corsa possibile.

Il ciclo modificato come segue può essere utilizzato sempre o, preferibilmente ed allo SCOpO di una maggior velocità, solo nelle scale particolarmente strette.

Il sistema di automazione, o il conducente, dovrà capire in quali gradini possa usare il ciclo normale e in quali - ed eventualmente in quale misura - debba far intervenire il telaietto.

2.5.2. Il ciclo di discesa modificato

1. La ruota supera completamente il bordo del gradino. col telaietto esteso

1.1. il veicolo si arresta

1 2. lo stelo del ruotino si contrae facendo calare la ruota sul gradino inferiore 1.3. invia ordine di contemporanea contrazione agli steli anteriori

1.4. il ruotino si solleva leggermente

1.5. il telaietto avanza alla posizione contratta

1.6. lo stelo del ruotino si estende e lo cala sul gradino inferiore

1.7. Il ruotino diviene portante, sollevando dal contatto la ruota, e viene frenato 1.8. Il telaietto si espande, facendo avanzare il veicolo

2. il telaietto è completamente esteso

2.1. la marcia riprende

2.5.3. Il ciclo di salita modificato

1. Il ruotino incontra l'alzata del gradino successivo, con il telaietto esteso

1.1. il freno del ruotino viene bloccato

1.2. lo stelo del ruotino si allunga leggermente, sollevando la ruota

1.3. il telaietto si contrae, trascinando il veicolo

2. La ruota raggiunge l’alzata del gradino superiore (tangente allineata al ruotino) 2.1. il veicolo si arresta

2 2. lo stelo del ruotino si contrae alzandolo al livello del gradino superiore 2.3. il telaietto si estende, a veicolo fermo

2.4. lo stelo del ruotino si allunaa ed alza il veicolo fino alla quota superiore 2.5. si invia ordine di contemporaneo sollevamento agli steli anteriori

2.6. riprende la marcia normale

Un adeguato sistema di controllo verificherà che non ci siano slittamenti del ruotino nella fase 1.3 e. nel caso, arresterà la contrazione del telaietto e recupererà lo slittamento.

2.5.4 Telaietto mobile in verticale per singolo gradone

In aggiunta - od in alternativa - al telaietto mobile in orizzontale, per il superamento di un singolo gradone di notevole altezza può essere previsto un movimento verticale del telaietto dei ruotini dell'asse posteriore, tale da portare il punto di appoggio dei ruotini stessi all'altezza del massimo sinqolo qradone affrontabile.

Il meccanismo dedicato a questo movimento deve essere in grado di riportare il telaietto alla posizione normale sollevando il peso del veicolo gravante sull'asse dei ruotini. La restante parte del sollevamento dell'asse posteriore sarà svolta dal normale movimento dei ruotini.

L'asse anteriore si solleverà grazie agli steli che sono già dimensionati, come indicato nel relativo paragrafo, per l'estensione pari a più di un gradino. Potrà anche essere prevista un'estensione maggiore degli steli, se necessaria.

2.5.5 Telaietto per i ruotini anteriori "d"

In linea di principio si può prevedere che gli steli di supporto ai ruotini "d" siano a loro volta montati su supporti mobili orizzontalmente lungo la fiancata della carrozzella o del veicolo. Tale meccanismo sarebbe utile in due circostanze:

• quando il limite alla pedata minima venisse dalle ruote anteriori, fatto che non si verìfica nelle carrozzelle per invalidi motòri come quella descritta in dettaglio: in tal caso si dovrebbe replicare un sistema con funzionalità e automatismi analoghi a quelli descrìtti per il telaìetto posteriore.

• per variare il marcine di sicurezza Md sul ciglio del gradino quando le condizioni operative lo richiedano (gradini accidentati rispetto a gradini stretti); in tal caso si potrebbe adottare un semplice sistema di spostamento e fissaggio manuale. 2.6 Automazione, sensori e controlli

Tutti i cicli possono essere eseguiti comandando manualmente le varie operazioni. Questo metodo è possibile in piena sicurezza nel superamento di un singolo gradino o su scalinate a lunga pedata, ma può dare problemi in una rampa di scale più ripida e comunque a persone non particolarmente abili.

E' quindi opportuno adottare un sistema di automazione e controllo; esso si baserà su un'unità di calcolo che raccoglie ed elabora i dati ricevuti da una serie di sensori e trasmette le istruzioni agli attua tori.

Le funzioni del sistema sono;

• identificazione dell'anrivo in orizzontale al gradino, in salita

• identificazione del superamento orizzontale del gradino, in discesa

• ordine di allungamento degli steli

• ordine di contrazione degli steli

• ordine di arresto degli steli

• ordine di avanzamento dei motori delle ruote A

• ordine di blocco dei motori delle ruote A

• ordine di blocco e sblocco dei freni delle mote A

• ordine di avanzamento del motore dei ruotin c

• ordine di blocco del motore delle ruot c

• ordine di blocco e sblocco del freno dei motini posterìori c

• ordine di contrazione del telaietto posteriore

• ordine di estensione del talaietto posteriore

• ordine di arresto del telaietto posteriore

1 sensori sono, per tipologia:

• sensori laser di distanza, suoli steli delle ruote

• inclinometro a due assi per il mantenimento dell'assetto.

• sensori di fine corsa orizzontale del telaietto e verticale deoli steli di "c". • misuratori della rotazione delle mote per conoscere l'avanzamento.

L'uso delle informazioni cosi raccolte permette sia la realizzazione dei cicli di salita e discesa, sia interventi a tutela della sicurezza di veicolo e conducente, sia il mantenimento di normali condizioni operative.

1 componenti da installare, come le modalità operative da mettere a punto, fanno parte dello stato dell'arte delle tecnologie di automazione e controllo.

2.7 Compendio delle variabili e delle relazioni tra le misure

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2.8 I lìmiti delle Drestazioni

Si riporta una tabella in cui, con le formule che precedono e per dimensioni delle ruote di pratica utilizzabilità, si individuano ali allungamenti necessari ed i limiti ai aradini superabili e alfa pendenza della scala. Si sono aggiunti 2 cm aali allungamentì degli steli per sicurezza operativa: si è assunto un valore di 2 cm per tutti i margini delle formule. Tutte le misure sono in centimetri.

Si vede come gii stessi steli (quelli calcolati per il caso A) permettano di raggiungere obiettivi maggiori (nei casi B,C) se abbinati al telaietto mobile od a ruote più piccole; un ulteriore allungamento è necessario per gli obiettivi più ambiziosi (caso D), mentre la maggioranza delle normali scale (caso E) si supera con allungamenti molto minori. La carrozzella progettata al capitolo 3. corrisponde al caso B.

Si osserva che l'alzata Ag è indicata in corrispondenza della pedata minima, essendo legata all'allungamento dei pistoni che dipende sia dall'alzata degli scalini, sia dal numero di scalini di cui si deve allungare lo stelo; in caso di gradini più larghi si potrà superare una rampa con alzate maggiori.

Si ricorda che molte scale presentano la pedata con un aggetto e che in tal caso si considera come valore della pedata quello dell'impronta utile, per cui la sporgenza anteriore è compensata dalla parte posteriore "in ombra”.

3 REALIZZAZIONE DELLA CARROZZELLA

Per una realizzazione pratica del sistema si presenta la modifica d i una carrozzella per invalidi motori di tipo standard sul mercato, per conservare le funzionalità e le abitudini sviluppate.

Si assume come base una carrozzella del tipo denominato "elettronica" in quanto qià dotata di trazione sull'asse posterìore e di batterie di accumulatori di elettricità la cui eneraia sarà utilizzata anche per le operazioni oggetto dell'invenzione.

Il dimensionamento è eseguito in base alle formule raccolte al paragrafo 2.7.

Si sottolinea che le indicazioni relative ai vari dimensionamenti sono da considerare del tutto indicative e preliminari e potranno essere messe a punto nel modo più opportuno in fase di realizzazione del prototipo o di industrializzazione.

3.1 La carrozzella "Base”, da modificare

Le caratteristiche principali ipotizzate per la carrozzella di base corrispondono a valori medi reperibili nella produzione sul mercato; sono:

• Ruote posteriori motorizzate "A" Diametro cm 30; motori elettrici N° 2;

• Ruote anteriori piroettanti "B" Diametro cm 20; raggio di piroettamento cm 5; • Passo ruote in marcia avanti cm 46, in marcia indietro cm 56;

• Carreggiata = larghezza massima; cm 60

• Sedile alto da terra cm 50. largo cm 42

• Altezza libera sotto al sedile: nella parte anteriore cm 48, per una fascia di longitudinale di almeno cm 20

• Schienale non arretrato rispetto all'asse della ruota A

• Peso; carrozzella kq 70, passeggero Max kg 120;

• Telaio in tubi di acciaio Diam cm 3

3.2 Gli obiettivi di prestazione

La carrozzella, e di consequenza le sue componenti, è progettata per:

• scale a gradini di: alzata Ag- cm 20 e pedata Pg= cm 20

• carico su ogni ruota o ruotino: posteriori kg 150, anteriori kg 70

• sforzo di flessione all'estremità deali steli. per ostacoli o movimenti: kq 10 Tali prestazioni corrispondono ai casi B e C della tabella al paraorafo 2.8; si possono quindi ottenere sia con ruote ridotte sia con ruote normali ed il telaietto; verrà descritto l'uso del telaietto Der una maggior generalità dell'illustrazione.

3.3 La carrozzella modificata per superare le scale

Le aggiunte alla carrozzella base, pÌÙ estesamente descritte nel seguito. sono:

• Retrotreno:

• Telaietto posteriore, portante l'asse dei due ruotini "c" posteriori di servizio - a stelo estensibile, motorizzati e frenati - e mobile orizzontalmente.

• Eventuali modifiche all'asse delle ruote posteriori motrici A.

• Avantreno:

• Sistema di estensione delle ruote anteriori "B", con blocco del piroettamento. • Coppia dì ruotini anteriori "d" con stelo estensibile,

• Eventuali modifiche al telaio, di forma, robustezza e rigidità,

• Sensori e sistema di controllo.

Caratteristica fondamentale del proqetto è di avere 4 coppie di ruote (o ruotini) di cui 3 mobili in verticale. Tale mobilità si può ottenere in vari modi; se ne indicano 3 tra cui la scelta dipende dalle condizioni operative:

1. a cilindri oleodinamici, eventualmente telescopici

2. a cilindri oleodinamici, eventualmente telescopici, entro un involucro portante 3. con stelo a vite coassiale a un involucro filettato fisso

Lo stelo a vite è più semplice e facile da reqolare, ma non è telescopico per cui il suo ingombro verticale a riposo può essere notevole.

Si sono adottati cilindri oleodinamici telescopici per le 4 ruote/ruotini anteriori, a maggiore allungamento, e stelo a vite per i ruotini posteriori; la scelta non è vincolante.

In FIG. 3 si riportano le viste schematiche laterale (3. al. frontale (3.bl e superiore (3.cl dell’insieme.

Seguendo i riferimenti indicati nella vista laterale 3. a. si vede la carrozzella 1) con il blocco motori / batterie 21 sull'asse posteriore. montato in modo da non avere sbalzi posteriori rispetto alla ruota A): il limite è costituito dall'avanzamento del ruotino c, per cui in auesto caso si potrebbe giungere fino a cm 10 posteriormente all’asse della ruota A. Anteriormente a questo. sempre sotto al sedile, è montata la centralina oleodinamica 31 con motore/pompa e relative valvole. Sopra il gruppo oleodinamico è sistemata la centralina elettronica 4) per l'automazione ed i controlli.

Allo schienale 51 è fissato, a sbalzo posteriore, il telaietto mobile 6) che sostiene ali steli estensibili 71 dei ruotini posteriori cl.

Le ruote anteriori piroettanti B) sono fissate non più direttamente al telaio 11 ma all'estremità di cilindri oleodinamici 8). questi fissati al telaio, in posizione tale che non muti la posizione delle ruote rispetto alla carrozzella.

Nella parte anteriore, il sedile proseque verso il basso con il poggiapiedi 9).

Ai fianchi del telaio, nella posizione calcolata con le formule sub 2.7, ed inoltre tale da evitare interferenze, sono fissati gli steli a cilindri oleodinamici 101 dei ruotini d). Questa installazione richiede alcune modifiche al telaio preesistente.

Si tenderà ad usare steli di ruote e ruotini che non sporqano sopra il bracciolo.

1 dettagli dei vari elementi sono meglio descritti nei rispettivi paragrafi.

3.4 II telaietto posteriore

Il telaietto posteriore ha 4 possibili livelli di complessità:

al fisso, per il solo sostegno dei 2 steli allungabili dei ruotini "c",

b) mobile in verticale per il superamento di singoli gradini di notevole altezza, c) mobile in orizzontale per affrontare scalini a pedata stretta,

d) mobile sia in orizzontale che in verticale.

Sarà preferibilmente smontabile oer contenere l'inaombro nel trasporto in auto.

Si presenta la soluzione ci. che è raffigurata nella FIG. 4. Questa contiene 3 disegni ciascuno dei auali rappresenta le 3 viste (posteriore, laterale, superiore) del telaietto fissato al posteriore della carrozzella, in 3 posizioni sianificative: 4.a a riposo. 4.b con telaietto contratto e ruotini sollevati. 4.c con telaietto contratto e ruotini abbassati. La corsa verticale dei ruotini posteriori "c" (Ac) va dall'altezza a riposo fino al terreno. l 'altera a riposo "Ac" coincide con il "massimo singolo gradino", ed è utile per marciapiedi ed ostacoli vari, più alti dei normali gradini. Si assume:

Ac = cm 30. essendo inoltre peso sollevabile/ruota = kg 150

Ruotini c) in gomma piena con diametro cm 10, Re = cm 5, spessore cm 2 Facendo per facilità di lettura riferimento alla FIG. 4.c, il telaietto 1) è costituito da un rettangolo, fissato posteriormente allo schienale 2). con i lati orizzontali 3,4) piatti e quelli verticali 5,6) tubolari cavi, in cui scorrono i montanti 7,8) dell'asse dei ruotini c); al centro del rettangolo un tubo rotante verticale 9) filettato internamente.

Le dimensioni indicative sono:

Larghezza (asse montanti) = cm 30. Altezza = cm 42, Quota base = cm 45 Con queste misure si avrebbe una lunghezza di tubo sovrapposto alla massima estensione di cm 12, sufficiente a mantenere la rigidità dell'insieme.

I ruotini c) sono fissati tramite forcelle ad un sub-telaietto 10) a "E” composto da una barra orizzontale immediatamente superiore ai ruotini solidale a due tubi montanti verticali 7.8) fissati alle sue estremità, che si inseriscono e scorrono nei cavi del telaietto; al centro della barra è fissata una barra verticale 11) filettata esternamente che si inserisce e avvita nel tubo rotante del telaietto.

Sul telaietto è montato un motore elettrico 12) che, facendo ruotare con opportuni riduttori 131 il tubo rotante. provoca la salita e/o discesa del sub-telaietto dei ruotini c. Il motore dovrà essere in a rado di sollevare il carico massimo di 250 kg.

Le forcelle 14) dei ruotini c) sono collegate ad un asse 15) su cui è calettato il motore elettrico 16) che assicura il movimento della carrozzella auando l'asse A) è sollevato. L'asse è frenato, o dal freno del motore o da un freno appoSito 17) se questo non è sufficiente: si stima di dover frenare una forza orizzontate di almeno 30 kg.

Il telaietto va montato in modo che il ruotino c a riposo sia a sbalzo posteriormente con un interasse rispetto alla ruota A pari a RA Me. essendo il raggio di A = 15 cm e assunto il margine Me = 2 cm. Quindi:

IA = Interasse a riposo tra c e A = RA Me = cm 17

Il limite minimo della pedata - senza movimento orizzontale del telaietto - è:

Pq min =(Raggio c) 5 (interasse da ruota A) 17 (marnine) 2 = cm 24 Facendo ora riferimento alla FIG. 4.b, per realizzare il movimento orizzontale del telaietto 1). questo sarà fissato allo schienale 2) mediante 4 tubi orizzontali 3,4, 5.6) sporqenti dallo stesso, su cui scorreranno 4 sezioni di tubo cavo solidali al telaietto fissate in prossimità dei suoi angoli. Una di queste coppie di tubi 5) (o, se più conveniente, un'ulteriore coppia) sarà filettata come già descritto per il movimento verticale ed un motore elettrico 7) con gli opportuni riduttori 8) assicurerà il movimento.

Tutti i motori elettrici potranno essere del tipo "passo-passo" se conveniente per il controllo. Non si ritiene necessario il freno per i due comandi dei meccanismi a vite. Con il meccanismo cosi descritto si otterrà:

Movimento MOT - cm 7, Posizione finale con sbalzo lAr = cm 10 Pedata minima affrontabile Pg min = cm 17

Le due traverse 9,10) per il sostegno del telaietto dovranno probabilmente essere aggiunte allo schienale 2).

3.5 La ruota posteriore A

L'asse "A" delle ruote motrici normali resta in linea di principio assolutamente invariato - ivi compresi i due motori, il freno, le batterie.

Nel caso in cui i motori di marcia normale non diano garanzie di stretto controllo del· l'avanzamento sul bordo del gradino. si provvedere o a sostituirli, o ad installare anche un motore passo-passo. da utilizzare solo per i movimenti sulla scala.

Ove non si potesse calettare sull'asse, il motore passo-passo sarà fissato al telaio della carrozzella e trasmetterà il movimento con cinghia o catena.

3.6 Le ruote anteriori "B" - Estensione e blocco del pìroettamento 3.6.1 Blocco del piroettamento

Le ruote B della carrozzella base sono piroettanti, per una miglior mobilità in spazi ristretti. La caratteristica viene tendenzialmente mantenuta per l'uso normale, ma deve essere esclusa sulle scale per motivi funzionali e di sicurezza. L'altemativa è quindi fra:

a) realizzazione di un sistema per il blocco del piroettamento e

b) adozione di ruote non piroettanti.

Si considera nel seguito realizzabile il blocco a), in assenza del quale si tornerà a b). Le ruote B, piroettanti con un raggi di 5 cm, possono trovarsi in più posizioni:

• bloccate in posizione di marcia in avanti, il pistone del ruotino"d" è montato 17 cm dietro all'attacco della forcella ruota B; il passo A-d è di cm 33; c'è spazio per una comoda sistemazione dei pistoni di c e d;

• bloccate in posizione di marcia indietro, il pistone del ruotino "d" è montato 7 cm dietro all'attacco della forcella della ruota B; il passo A-d è di cm 43; si rischiano interferenze tra i pistoni a meno di installazione all'esterno dei ruotini.

Si ritiene che la posizione di marcia in avanti, con il passo di cm 33, offra sufficiente stabilità. Eventuali test nettativi potranno portare ad invertire la scelta.

Come già visto in FIG. 3. ali steli sono fìssati alle estremità anteriori del telaio, con carreggiata inferiore a quella delle ruote posteriori e pari a circa cm 45.

Nella FIG. 5 (5. a) è schematizzato un sistema di blocco costituito da un pistoncino 1) che a riposo è completamente alloggiato in una tazza superiore 2). mentre in posizione di lavoro scende parzialmente in una tazza inferiore meno profonda 3), rendendo cosi solidali 2) e 3), bloccando cosi il piroettamento. Un elettromagnete potrebbe essere usato per mantenere sollevato il pistoncino. Le due "tazze” sono solidali rispettivamente alla tazza 4) cioè allo stelo 6) ed alla forcella 5) cioè alla ruota B) In caso di salita (che si affronta a marcia indietro), alla base della scala si fa un breve movimento in avanti, quindi si blocca la piroettabilità delle ruote, infine si retrocede fino alla scala.

3.6.2 Steli a cilindri oleodinamici telescopici

L'allunaamento massimo AB è pari a cm 60; ali steli si allungheranno fino a cm 62. Le ruote (v. FIG. 5. a) si estendono verticalmente mediante steli composti da un cilindro oleodinamico telescopico 6). fissati ai telaio della carrozzella.

Essendo tali cilindri inadatti a sopportare forti sforzi di flessione, si deve studiare un'installazione che li riduca al minimo. Durante la marcia normale ali attacchi delle ruote non dovranno scaricare sforzi sugli steli interni ma solo sull'esterno del cilindro. ad esempio mediante l'interposizione di una tazza rovesciata 4), pur mantenendo il necessario collegamento con lo stelo interno 7) del cilindro..

Il cilindro oleodinamico è previsto a doppio effetto (agisce sia in allungamento che in contrazione). In base a prodotti sul mercato, si prevede

<*>Cilindro telescopico a doppio effetto e triplo sfilo

D esi 10,5 cm corsa = 62/3 cm Lungh tot a riposo = 36 cm Si ritiene che in produzione si potrà disporre di un sistema più snello.

3.6.3 Ipotesi di steli a cilindri oleodinamici telescopici e involucro F' uno sviluppo della soluzione a cilindri oleodinamici, per il caso in cui i cilindri stessi non dessero affidabilità nel sostenere ali sforzi di flessione. Si ritiene non sia il caso della carrozzella - in cui ali sforzi saranno abbastanza ridotti per la bassa velocità di percorrenza delle scale - ma potrebbe riauardare altre applicazioni, per cui si delinea una soluzione tecnica.

La soluzione schematizzata nella FIG. 5c consiste nel trasferimento dello sforzo di flessione su una struttura telescopica 1) che awolaa il cilindro oleodinamico 2). cui resterebbe il solo sforzo di spinta.

Le ruote si estendono verticalmente mediante steli composti da:

• un cilindro oleodinamico telescopico 2) per l'azionamento.

• un involucro telescopico 1 ) per sopportare ali sforzi di flessione.

• un sistema elastico 3) di richiamo.

Le ruote sono fissate alle estremità inferiori degli involucri.

Per ali involucri il riferimento tecnologico possono essere le forcelle anteriori delle motociclette, che hanno prestazioni e sopportano sforzi maggiori di guanto necessario per la presente applicazione.

Sempre con riferimento alla FIG. 5.c, si dettaglia l'esempio applicato agli steli della ruota anteriore B, con allungamento pari a cm 62:

Involucro 1) costituito da 4 sezioni tubolari concentriche 4, 5, 6, 7), 1 esterna fìssa 3 mobili. Le sezioni sono cilindriche per permettere il reciproco scorrimento, sagomate in modo da bloccare lo scorrimento ad una lunghezza predefinita, mantenendo un tratto di sovrapposizione che assicuri rigidità all'insieme. Le sagomature, gui schemalizzate con tratti continui, saranno prevedibilmente realizzate con due o più O-rings opportunamente calcolati. Le lunghezze sarebbero:

Lunghezza totale cm 40. oani allungamento cm 21, sovrapposizione cm 15. Si ipotizzano strutture realizzate con:

Spessore tubo mm 1. spessore O-rinas 0.5 mm, totale mm 5,5 varie = 7,5 Diametro interno = diametro esterno cilindro oleodinamico = 75 mm Diametro esterno = diametro cilindro oleodinamico 15 mm = 90 mm Il cilindro oleodinamico 2) soinqe il fondo della sezione interna 7). al cui fondo è fissata la forcella 8) della ruota B). in modo che il complesso si allunghi auanto il cilindro. La forcella 81 è altresì dotata di sistema di bloccaaaio del piroettamento 9). se necessano nella specifica applicazione.

Essendo il cilindro incapsulato nell'involucro, sarà probabilmente difficile portare il secondo tubicino per l'olio dedicato al richiamo, per cui si dovrà installare un cilindro a semplice effetto e provvedere al richiamo con elastico; si veda in proposito par. 3.7.

3.7 I ruotini anteriori "d"con steli oleodinamici telescopici

Nella FIG. 5 b è schematizzato il supporto dei ruotini d). Sono previsti:

Ruotini in gomma piena con diametro cm 10, Rd = cm 5, spessore cm 2 Movimento con cilindri oleodinamici telescopici. Non è previsto il telaietto.

Come visto in FIG.3, i ruotini sono montati esternamente alle ruote B, con carreggiata pari a ca. cm 55; la posizione di riposo deve essere tale da non interferire col piroetlamento delle ruote B;

distanza da terra HOd = cm 17

allungamento massimo Ad 2 = cm 79

Il ruotino d va montato posteriormente alla ruota B con:

Interasse rispetto all’asse ruota B: IB = cm 12

Pedata minima dell'asse anteriore = cm 19

In base a prodotti sul mercato, si prevede:

* Cilindro 1 ) telescopico tuffante a semplice effetto e triplo sfilo

D est 9.5 cm corsa = 79/3 cm Lunah tot a riooso = 35 cm Si ritiene che in produzione si potrà disporre di un sistema più snello.

Si indica un cilindro a semplice effetto per la minor lunahezza a riposo, importante per non superare il livelo del bracciolo: se possibile, si userà invece a doppio effetto. I ruotini hanno sforzi di flessione modesti data la bassa velocità di marcia sulle scale. Contrazione con richiami a molla od elastico

Non installando un cilindro a doppio effetto, cioè con sistema oleodinamico anche per il richiamo, si dovrà provvedere ad un sistema di richiamo dopo l'estensione.

Questo deve avere forza sufficiente a sostenere: il peso di ruota parte mobile del pistone pressione all'olio attriti. Si stima un carico di: 10 kg.

Si ritiene adeguata una soluzione ad elastico, per leggerezza e ingombro.

Due elastici simmetricamente disposti 2.3) sono fissati all'asse 4) del ruotino ed alla sommità del cilindro: sarà:

L riposo = 42 cm L Max = 121 cm, allungamento = 2,9:1 L’allunqamento di 3:1 è ampiamente entro il limite di 6:1 di applicazioni correnti.

3.8 Sistema oleodinamico, pompa e valvole

Il sistema oleodinamico è composto da centralina, motore e pompa, valvole e tubature per l'azionamento dei pistoni. Le componenti sono reperibili sul mercato.

L'allunqamento dei cilindri sopra indicati richiede olio per circa 7 litri.

Si prevede l'installazione sotto al sedile di 2 serbatoi che affiancano il qruppo motorepompa al centro. Le valvole telecomandate, che indirizzano il flusso ai/dai pistoni opportuni, saranno installate ottimizzando qli ingombri. Il sistema potrà aqqettare fino al limite del poggiapiedi.

Le dimensioni saranno indicativamente contenute entro cm 40 x 30 x 20h

3.9 Telaio della carrozzella

Sono necessarie modifiche alla sagoma del telaio della carrozzella "base" per la sistemazione deali steli, oltre alle aggiunte dei supporti per i nuovi componenti.

Rigidità e resistenza del telaio dovranno essere verificate, in particolare:

• lo sforzo trasmesso dal telaietto posterìore alla struttura dello schienale • lo sforzo trasmesso dai supporti deqli steli ruota anteriori

• l'adeguatezza al nuovo ceso complessivo

Si prevede la necessità di ridìsegno del telaio con tecniche proprie dei telai/forcelle motociclistici; in tal caso le sollecitazioni sarebbero ampiamente all'interno dello stato della tecnologia, pur mantenedo un peso limitato.

3.10 Sensori e controllo

E' necessaria un'accurata scelta dei componenti e messa a punto del sistema generate e dei sistemi di dettaglio, ma non sono previste funzionalità o componenti non reperìbili sul mercato.

L'intero ciclo può essere eseguito comandando manualmente le varie operazioni. Il metodo manuale è possibile in piena sicurezza nel superamento di un sinqolo gradino o su scalinate a lunga pedata, ma può dare problemi in una rampa di scale.

Il sistema di controllo si basa dunque su un'unità di calcolo che raccoglie ed elabora i dati ricevuti da una serie di sensori e comanda gli attuatori.

Si osserva che il sistema descrìtto è funzionale alla sola esecuzione automatica del ciclo, senza che qui siano ancora sviluppate le funzioni ed i controlli di sicurezza che saranno dettaqliati nella fase di sviluppo industriale in base alle opportunità operative ed alle normative applicabili.

1 sensori sono;

3.10.1 Distanziometri laser

N° 5. montati sulla parte fissa deali steli o sul telaio sopra le ruote A. di cui:

• Δ rii azionamento. posteriori di ca 3-5 mm a ciascuna ruota/ruotino sinistro.

• 1 di riallineamento. posteriore di ca 3-5 mm alla ruota A posteriore destra.

Un esempio di componente adeguato sul mercato ha le caratteristiche di:

ranae (nero 6%): 0.2-2.5 m, - Spot Diam 3x10 mm (Sì 4 m. alimentazione 18-30 V DC, peso 0,2 kq - dimensioni 93x93x42 mm

Si dovrà verificare la funzionalità residua con luce solare piena e alta umidità (condizioni di condensazione)

I sensori laser sono denominati con 3 lettere; "L" per laser; "A". "B<M>, "c". "d" per la ruota/ruotino su cui sono montati; "s" e "d" per sinistro e destro (solo A)

3.10.2 Inclinometro, fine corsa, rotazione asse

al Inclinometro;

N° 1 inclinometro a due assi, montato sotto al sedile, sulla centralina elettronica. Un esempio di componente adeguato sul mercato ha le caratteristiche di:

Tecnoloqia 3D-MEMS, 5 Vcc, mm 15x11x5, misura -30° sui 2 assi, tolleranza -1° L'inclinometro è "I"

b) Fine corsa telaietto:

saranno installati due sensori di fine corsa per lo scorrimento orizzontale del telaietto. che si potrà cestire in modo analogo al movimento dei vetri laterali per automobile. I sensori sono: Fte (esteso) e Ftc (contratto)

c) Fine corsa stelo ruotino c:

Si installeranno due sensori di fine corsa per l'allunqamento dello stelo del ruotino c. I sensori sono: Fcs (superiore) e Fci (inferiore)

d) Misuratore della rotazione dell'asse del ruotino c:

il sensore sarà installato nei caso non sia reso superfluo dall'adozione di un motore "passo-passo".

Il misuratore di rotazione dell'asse del ruotino c è "Re".

3.103 Gestione delle informazioni

E' necessaria un'accurata messa a punto del sistema generale e dei sistemi di dettaalio, ma non sono previste funzionalità o componenti non reperibili sul mercato o software non realizzabili secondo pratiche consolidate.

Il sistema viene gestito da una centralina elettronica "C.

3.10.4 Azionamenti

E' necessaria un'accurata messa a punto del sistema generale e dei sistemi di dettaalio, ma non sono previste funzionalità o componenti non reperibili sul mercato o software non realizzabili secondo pratiche consolidate.

3.10.5 Automazione e controllo della salita della ruota A

La salita del gradino da parte della ruota A - la fase 4. descrìtta al punto 2.4.1 - è gestita con una sequenza così schematizzata:

• C mantiene le registrazioni di Le e LAs e sa le quote dei 2 diversi aradini.

• LAd (si descrìve il caso peggiore in cui la carrozzella non sia allineata ai gradini;

la ruota destra è la più avanzata) supera il ciglio del qradino superiore; C riceve la nuova quota che: 1) è = a quella di c /- marqine tolleranza, 2) è > di quella precedente di almeno 3 cm; C calcola il dislivello corrispondente alla pedata Pg; C legge le misure di LB e Ld.

• C ordina l'arresto del motore di trazione destro.

• LAs supera anch'esso il ciglio del gradino superiore.

• C ordina l'arresto del motore di trazione sinistro; la carrozzella è riallineata ■ C ordina la frenatura dell'asse c

• C comanda agli steli a vite di c di allungarsi fino a quando saranno a "quota terra". letta da Fri: questo è un riferimento assoluto per il riallineamento.

• C contemporaneamente comanda aali steli oleodinamici di B e d di allungarsi fino a quando il loro sensori LB e Ld leggeranno una quota pari a "+Pa"

• Ί" misura l'inclinazione durante l'allunaamento deali steli: iterativamente

o In caso di inclinazione >X° su uno a due assi (si ipotizza: 5°) C arresta l'estensione deali steli più lunqhi.

o Quando la lettura di "Γ arriva a zero (+/- maro ine predefinito), C comanda la ripresa dell'estensione

• Quando i sensori laser raaaiunaono le auote prefissate /- tolleranza, con letture del inclinometro entro il margine consentito (minore di quello di intervento durante il movimento). C definisce compiuta l'operazione: C ordina lo sblocco dell'asse c: C ordina al motore di c di avviare la carrozzella.

3.10.6 Automazione e controllo della salita di B, c, d

Il ciclo di automazione scritto per la ruota A può essere adattato a B, c, d sempre basandosi sui sensori aià indicati; per il movimento del telaietto sarà sufficiente inserire il comando di azionamento del motore tra i due fondo-corsa, insieme alla frenatura dell'asse c.

3.10.7 Automazione e controllo della discesa della ruota A

La discesa del gradino da parte della mota A - la fase 2. descritta al punto 2.3.1 - è gestita con una sequenza cosi schematizzata:

• C mantiene le registrazioni di LAs e sa la quota di marcia attuale,

• LAd (si descrive il caso in cui la mota destra sia più avanzata) supera il ciglio del gradino superiore; C riceve la nuova quota che è > di quella precedente di almeno 3 cm; C calcola il dislivello corrispondente alla pedata Pa; C leaae le misure di LB Le Ld. C legge la posizione del sensore di rotazione R del ruotino c

• LAs supera anch'esso il cialio del gradino superiore.

• C arresta il motore del ruotino c.

• C legge l'avanzamento del ruotino c tramite il sensore di rotazione Re

• C comanda la frenatura dell'asse c

• C comanda l’accorciamento deali steli a vite fino a quando Le leggerà "-Pg" • C contemporaneamente comanda un accorciamento deali steli oleodinamici di B e d, fino a quando LB e Ld leggeranno una quota pari a ”-Pa"

• "1" misura l'inclinazione durante l'allungamento deali steli; iterativamente:

o In caso di inclinazione >X° su uno a due assi (si ipotizza: 5°) C arresta l'estensione degli steli più lunghi.

o Quando la lettura di T arriva a zero (+/- margine predefinito), C comanda la ripresa dell'estensione

• Quando i sensori laser raggiunqono le auote prefissate /- tolleranza, con letture dell'inclinometro entro il margine consentito (minore di quello di intervento durante il movimento); C definisce compiuta l'operazione; C sblocca l'asse c

• C comanda un movimento del motore destro di A di entità pari alla misura di R • La carrozzella è scesa e riallineata; C ordina ai motori di A di riavviare il moto.

3.10.8 Automazione e controllo della discesa di B, c, d

li ciclo di automazione scritto per la ruota A può essere adattato a B, c. d sempre basandosi sui sensori già indicati; per il movimento del telaietto sarà sufficiente inserire il comando di azionamento del motore tra i due fondo-corsa.

4. CICLO DI DISCESA

Nella FIG. 6, composta di 7 fogli contenenti 41 riquadri, è schematizzato il ciclo completo di discesa di una scala di 4 gradini; un numero maggiore di gradini comporterà semplicemente la ripetizione delle fasi centrali.

Il veicolo che compie la discesa è la carrozzella con telaietto posteriore mobile descritta in questa relazione.

La scala è composta da gradini con alzata Aq = cm 20 e pedata Pa = cm 20.

Le fasi sono quelle aià analiticamente descritte ai capitoli 2.3 e 2.5.2 (ciclo base e telaiettoV aestite come indicato ai capitoli 3.10.7 e 3.10.8. qui visualizzate nella corretta sequenza in cui si succedono le operazioni di mote e ruotini dei diversi assi. S. CICLO DI SALITA

Il ciclo di salita è strettamente analogo a Quello riportato al capitolo 4. per la discesa, per cui non si ritiene necessario dettagliarlo per esteso nella presente relazione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1, Un sistema, applicabile in primis a carrozzella elettrica per invalidi motòri, per salire e scendere gradini e rampe di scale, consistente in: 1) abbinamento di "ruotini di servizio" alle ruote. 21 estensibilità verticale dei supporti di ruote e ruotini. con la possibile esclusione dell'asse motore. 31 alternanza dell'appoggio su ruote e ruotini.
2. 2. L'adozione, in aggiunta a Quanto sub 11. di telai mobili longitudinalmente per lo spostamento delle ruote/ruotini e dei rispettivi meccanismi di estensione in verticale, per il superamento di qradini con pedata minore.
3. 3. Il ciclo di salita e quello di discesa descritti nella relazione, comprese possibili varianti di dettaglio.
4. 4. L'applicazione a veicoli non aventi l'asse motore posteriore, con adeguamenti delle descrizioni e dei cicli, fermi restando i principi generali descritti.
5. 5. L'applicazione a veicoli di qualsiasi tipo, anche robotizzati.
6. 6. L’applicazione a veicoli a trazione manuale, quali passeggini per bimbi e simili.
7. 7. Un sistema di estensione in verticale del supporto di una ruota, composto da un cilindro telescopico oleodinamico a più sfili sollecitato solo assialmente, coassiale con un involucro telescopico portante lo sforzo di flessione.
8. 8. Lo scorrimento verticale dei supporti estensibili dei ruotini posteriori, finalizzato al superamento di sinqoli gradini più alti.
9. 9. Il sistema di automazione, finalizzato a facilità e sicurezza di funzionamento.