ITUA20164282A1 - Dispositivo per la movimentazione omnidirezionale assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d’invenzione avente per titolo: “Dispositivo per la movimentazione omnidirezionale assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per la movimentazione omnidirezionale assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente. Con l’espressione “carichi mobili omnidirezionalmente” si indicano qui i carichi mobili in grado di eseguire qualunque moto di rototraslazione sul piano d’appoggio se opportunamente sollecitati da forze esterne, in particolare come letti da ospedale o barelle. Spesso l’omnidirezionalità è ottenuta utilizzando ruote pivottanti come punti di appoggio del carico.

Esistono diversi tipi di dispositivi utilizzati per movimentare letti di ospedali. Tipicamente, si tratta di dispositivi che sollevano almeno parzialmente il letto, il che ne complica la struttura e ne aumenta il costo.

Tali dispositivi sono però pesanti, ingombranti e consumano molta energia per il sollevamento. Sono scarsamente manovrabili e non consentono movimenti omnidirezionali che risultano molto utili in spazi angusti; inoltre, utilizzando agganci che si basano sul sollevamento del letto, rischiano di danneggiarlo o di usurarlo rapidamente.

Scopo della presente invenzione è quello di provvedere ad un dispositivo per la movimentazione omnidirezionale assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente che superi gli inconvenienti dell'arte nota.

Altro scopo è quello di provvedere ad un dispositivo che sia maneggevole.

Ulteriore scopo è quello di provvedere ad un dispositivo che possa essere manovrato facilmente anche in ambienti ristretti.

Altro scopo è quello di provvedere ad un dispositivo che sia poco ingombrante.

Altro scopo è quello di provvedere ad un dispositivo che risulti particolarmente sicuro in fase di movimento.

In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un dispositivo per la movimentazione omnidirezionale assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente comprendente: una struttura di base avente una forma ad L; una prima motoruota sterzante posta lungo un primo braccio di detta struttura di base avente una forma ad L; una seconda motoruota sterzante posta lungo un secondo braccio di detta struttura di base avente una forma ad L; una terza ruota posta nel punto d'angolo di detta struttura di base avente una forma ad L; detta struttura di base comprende mezzi di aggancio a detti letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente; mezzi di comando di detta prima e seconda motoruota sterzante.

Ulteriori caratteristiche dell'invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

I vantaggi di questa soluzione rispetto alle soluzioni dell’arte nota sono diversi.

II dispositivo è dotato di capacità di movimento olonomo ovverosia della capacità di controllare direttamente tutti i gradi di libertà che caratterizzano la propria posizione.

Nel caso di un oggetto che si muove su un piano, quale sostanzialmente è il dispositivo in accordo alla presente invenzione eventualmente agganciato ad un carico mobile omnidirezionalmente (categoria che comprende in particolare i letti da ospedale), tali gradi di libertà sono tre: traslazione secondo due direzioni tra loro ortogonali e rotazione. Nel caso del dispositivo in accordo alla presente invenzione, la proprietà di olonomia si traduce nella capacità di compiere qualsiasi movimento richiesto dall'operatore, sia esso di traslazione, di rotazione o di combinazione tra le due. Risulta evidente come tale capacità sia estremamente utile in contesti particolarmente angusti, come molti di quelli che si presentano comunemente in un Ospedale come corridoi, camere, ascensori, ambienti ingombri.

Il fatto di non richiedere il sollevamento da terra del letto durante il trasporto consente una notevole semplificazione del dispositivo e una riduzione notevole delle potenze da esso richieste durante la normale operatività, a tutto vantaggio dei costi, dell'autonomia e degli ingombri, infine non si rischia di danneggiare il letto.

Equipaggiare il dispositivo con sensori e algoritmi di derivazione robotica consente al dispositivo non solo di percepire l’ambiente circostante e di costruirne una rappresentazione interna ricca e dettagliata, ma anche di utilizzare tale rappresentazione per valutare la presenza e l’entità di eventuali rischi di collisione, di segnalare all’operatore tali rischi ed eventualmente di intervenire direttamente sui motori (ad esempio riducendo la velocità di avanzamento) nel caso in cui si presenti una situazione di pericolo.

Pertanto il sistema anticollisione garantisce, durante spostamenti a lungo raggio e velocità sostenuta (marcia), una maggiore sicurezza per l’operatore, l’eventuale paziente trasportato, le persone e la struttura.

La struttura ad L del dispositivo permette di ottenere un minore ingombro della macchina durante l’uso, un aspetto di fondamentale importanza negli ambienti ospedalieri dove la movimentazione di letti necessita di passare attraverso porte di stanze, di ascensori, etc. Inoltre, anche durante il parcheggio la forma della struttura consente risparmio di spazio in quanto più macchine possono essere parcheggiate “Luna dentro l’altra”.

La doppia modalità di guida permette una ottima manovrabilità in tutte le condizioni operative senza necessità di una interfaccia di guida difficile da usare per operatori non specializzati.

Questa doppia modalità è specificamente focalizzata sui due scenari di utilizzo tipici per gli spostamenti di letti in ambiente ospedaliero, ovvero spostamenti a lungo raggio e velocità sostenuta (marcia), ad esempio tra una camera di degenza ed un locale in cui si eseguono esami specialistici, e spostamenti a breve raggio che richiedono grande manovrabilità e precisione (manovra), ad esempio quelli richiesti per posizionare il letto rispetto alle pareti di un ascensore o di una camera o per posizionare il paziente nella posizione adatta per essere collegato ad apparecchiature diagnostiche o cliniche.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:

la figura 1 mostra un dispositivo per la movimentazione assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente, in accordo alla presente invenzione;

la figura 2 mostra la struttura di base per la movimentazione di un dispositivo per la movimentazione assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente, in accordo alla presente invenzione;

la figura 3 mostra un gruppo di aggancio principale di un dispositivo per la movimentazione assistita di letti ad un letto, in accordo alla presente invenzione;

la figura 4 mostra un gruppo di aggancio secondario di un dispositivo per la movimentazione assistita di letti ad un letto, in accordo alla presente invenzione;

la figura 5 mostra un dispositivo per la movimentazione assistita di letti agganciato ad un letto, in accordo alla presente invenzione;

la figura 6 mostra il moto di un dispositivo per la movimentazione assistita di letti, in accordo alla presente invenzione.

Riferendosi alle figure allegate, un dispositivo 10 per la movimentazione assistita di letti da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente, in accordo alla presente invenzione, comprende una struttura frontale 11 , alta quasi quanto un letto 12, ed una struttura laterale 13 avente una altezza inferiore al letto 12.

Sulla struttura frontale 11 trova posto un sensore laser scanner 20 montato in posizione frontale e centrale, verticalmente ribassato rispetto al telaio affinché il piano di scansione si venga a trovare parallelo al piano di movimento del veicolo stesso e ad una altezza di circa 200mm superiore ad esso. Questa posizione è stata scelta perché questo piano possa intercettare le gambe delle persone ed altri ostacoli eventualmente presenti davanti al veicolo come bambini ed animali di piccola taglia.

Sulla struttura frontale 11 trovano anche posto tre camere 3D, una centrale e frontale 21 e due laterali 22, 23. Le camere 3D 21 -22-23 servono a coprire l'area anteriore centrale, anteriore sinistra ed anteriore destra dello spazio di lavoro davanti al dispositivo. Le tre camere 3D sono posizionate a un'altezza da terra che consenta di inquadrare anche oggetti che potrebbero non appoggiare sul pavimento come estintori o armadietti frequentemente presenti in ambito ospedaliero, oltre che inquadrare il pavimento stesso per rilevare eventuali avvallamenti o rilievi, corrispondenti ad esempio a rampe di scale in discesa, passacavi, sostegni di apparecchiature diagnostiche, etc.

I dati prodotti dalle camere 3D, a differenza dei dati prodotti da normali camere, sono costituiti da nuvole di punti tridimensionali, corredati alla bisogna anche dei dati pittorici che sarebbero generati dalle normali camere. Questi dati possono essere generati dalle diverse tecnologie di camere 3D disponibili commercialmente, quali ad esempio sistemi basati su triangolazione ottica passiva a pari tempo (stereoscopia), triangolazione ottica a pari tempo attiva (proiezione pattern), triangolazione ottica passiva a diversi tempi (odometria visuale), tempo di volo. Nella forma di realizzazione pratica attuale sono usate camere 3D a triangolazione ottica a pari tempo attiva.

II sensore laser scanner genera dati che si trovano sul piano su cui il sensore effettua la sua scansione. La posizione ed orientamento di ciascuna camera 3D rispetto al sensore laser viene determinata in una fase preliminare alla messa in funzione del dispositivo di movimentazione assistita. La conoscenza della posizione ed orientamento di ciascuna camera 3D consente di riportare i dati di tutti i sensori nello stesso sistema di riferimento. Questi dati vengono memorizzati ed elaborati durante il funzionamento del sistema di evitamento delle collisioni allo scopo di determinare una mappa locale unica degli ostacoli osservati dalle camere 3D e dal sensore laser.

Su questa mappa si effettua una valutazione della percorribilità dell'atto di moto corrente e, nel caso venisse rilevata una possibile futura collisione, viene determinata la distanza tra la posizione corrente del dispositivo e quella in cui è prevista una collisione. Questa distanza è usata per modulare i comandi di movimento del dispositivo, in modo da evitare collisioni ed elevate sollecitazioni per il paziente allettato, negli ovvi limiti posti dalla fisica

Il primo passo per l'identificazione di una potenziale collisione è il calcolo dell'impronta a terra del sistema costituito da dispositivo e letto. In particolare tale impronta verrà computata discretizzando l’occupazione del sistema dispositivo e letto all’interno di una griglia con celle di dimensione predefinita.

A partire dalla velocità tangenziale e angolare in ingresso, viene computata, sulla griglia di cui sopra, la traiettoria futura che il dispositivo eseguirà assumendo un moto costante. Per determinare l'estensione della traiettoria futura si considera la distanza minima di frenata che è calcolata in funzione della velocità in ingresso e della decelerazione massima del sistema tenendo in considerazione anche un margine di sicurezza intorno al dispositivo, in modo da valutare se, alla velocità prevista, si avranno collisioni con ostacoli.

Infine, in presenza di collisione futura, il sistema di controllo del dispositivo provvede ad attuare azioni tese a evitare la collisione, in particolare viene modificata (ridotta) la velocità tangenziale o la velocità angolare o viene modificato il raggio di curvatura.

In particolare, in presenza di collisione futura, viene effettuato un rallentamento graduale del moto del dispositivo così riducendo le sollecitazioni dinamiche sul carico.

Posteriormente alla struttura frontale 11 si trova il gruppo di aggancio principale 30 che comprende un braccio telescopico 31 che termina superiormente con un aggancio 32 ad uncino per agganciare la sponda del letto. Si estende il braccio 31 e poi lo si accorcia facendo si che l'uncino 32 si incastri nella sponda del letto.

Il braccio telescopico 31 comprende inoltre, alla sua sommità, due bracci laterali 33, anch'essi estendibili ed accorciabili per agganciare lateralmente la sponda del letto mediante due ulteriori agganci 34 laterali ad uncino.

Le procedure di aggancio del letto da parte del gruppo di aggancio principale avvengono grazie all’azione di attuatori elettrici. Essi sono utilizzati sia per la traslazione verticale dell’intero gruppo (al fine di adattarne la posizione allo specifico oggetto da afferrare), sia per il serraggio.

Ogni uncino è dotato di un rivestimento interno in gomma, necessario per consentire una distribuzione uniforme dei carichi di interfaccia tra agganci e letto in modo da non danneggiare superficialmente le parti di ancoraggio del letto. Il sistema può adattarsi a testiere e pediere con dimensioni differenti grazie alla sua flessibilità di movimentazione in senso verticale ed orizzontale.

Una realizzazione alternativa dell’ancoraggio principale al letto o al carico prevede la possibilità di afferrare, tramite compressione, i rulli angolari del letto o del carico ove essi siano presenti.

Per consentire una maggiore efficacia nell'effettuare rotazioni, alleviando le intensità dello scambio di forze e coppie sull'aggancio principale 30 è previsto anche un sistema di aggancio laterale 35 che fa presa sulla maniglia laterale di sostegno.

Il sistema di aggancio laterale 35 è un sistema ausiliario e permette l'adattamento a sponde aventi tipo e dimensioni differenti. Esso comprende un supporto verticale 36 telescopico regolabile mediante ghiere 37 e termina superiormente con un gancio 38 a forma di uncino.

Una realizzazione alternativa di tale sistema di aggancio laterale è quella che prevede un supporto verticale di lunghezza dimensione ridotta ed un aggancio alla parte inferiore del letto (ad esempio ad elementi del telaio).

Il dispositivo 10 comprende un gruppo di movimentazione di base comprende una struttura di base 40 avente una forma ad L, avente due bracci disposti a 90° tra loro, sulla quale si elevano la struttura frontale 11 (sul braccio corto della struttura di base 40) e la struttura laterale 13 (sul braccio lungo della struttura di base 40).

Due motoruote sterzanti 41 e 42 sono poste alle due estremità dei bracci della struttura 40 e una terza ruota 43 folle pivottante è posta nel punto d'angolo dei bracci della struttura di base 40.

Le motoruote sterzanti 41 e 42 comprendono un motore per azionare la ruota ed un motore per direzionare la ruota.

Le motoruote sterzanti 41 e 42 sono state poste preferibilmente alle due estremità della struttura 40, ma nulla vieta di posizionarle in una qualsiasi posizione lungo ciascun braccio della struttura 40, a seconda delle esigenze. Inoltre anche la forma a L non è vincolante: il dispositivo deve avere almeno tre appoggi a terra, per la propria stabilità.

La terza ruota 43 folle pivottante può essere sostituita da altri dispositivi passivi in grado di effettuare un moto omnidirezionale, come sfere, pattini a basso attrito, eco. oppure da un'altra motoruota sterzante qualora le necessità di trazione richieste al dispositivo superassero quelle erogabili con due sole motoruote, ad esempio per superare tratti in forte pendenza.

Per aumentare la trazione esercitabile dal dispositivo è anche possibile aumentare la potenze delle due motoruote o in alternativa, ad esempio per evitare ingombri maggiori, si possono utilizzare ulteriori motoruote sterzanti.

Quindi il dispositivo è normalmente equipaggiato con due motoruote sterzanti e una ruota passiva, mentre il letto da degenza è generalmente dotato di quattro ruote passive pivottanti.

La configurazione adottata con due ruote motrici sterzanti, poste lungo i due bracci del telaio, ed una ruota folle situata nell'intersezione di tali bracci conferisce al dispositivo la possibilità di effettuare un movimento olonomo. Questa configurazione garantisce una buona stabilità dinamica del dispositivo, ma necessita di un adeguato sistema di controllo durante il suo moto, dal momento che è necessario coordinare opportunamente l’azione delle motoruote.

La struttura di base 40 ha una forma ad L asimmetrica, per minimizzarne l'ingombro, facilitare le operazioni di aggancio e sgancio dal letto e ridurre al minimo lo spazio occupato dalla macchina in parcheggio, ed ha una dimensione tipica di 100 x 150 cm.

La presente invenzione, oltre alla struttura frontale, sfrutta lo spazio disponibile lateralmente sotto il piano del letto per sviluppare longitudinalmente la struttura ed ottenere un punto di aggancio e trazione laterale che consente di ottenere la trazione richiesta per movimentazioni omnidirezionali con un braccio della forza molto più favorevole.

L’aggancio del dispositivo 10 al carico, avviene affiancandolo al letto, senza sollevarlo, ed azionando gli attuatori elettrici del gruppo di aggancio principale 30 e del sistema di aggancio laterale 35.

Nella parte inferiore del telaio del dispositivo 10 si alloggiano batterie ricaricabili per l'alimentazione del dispositivo. La massa delle batterie è sfruttata per massimizzare le forze di contatto tra le motoruote ed il piano d’appoggio, onde massimizzare i coefficienti d’attrito associati e dunque massimizzare anche i valori massimi delle forze tangenziali che le motoruote sono in grado di scambiare con il piano in assenza di slittamenti. Tale risultato è ottenuto posizionando le batterie nelle vicinanze delle motoruote, compatibilmente con gli ingombri degli altri organi.

Per quanto riguarda la trasmissione dei comandi dall’operatore al dispositivo avviene tramite un telecomando 50. Il telecomando 50 è collegato al dispositivo 10 da un cavo di collegamento 51 , opportunamente irrobustito per renderlo capace di resistere a trazione, torsione, taglio e schiacciamento. In particolare, il telecomando può essere collegato al dispositivo mediante un accoppiamento magnetico che, nel caso di sgancio del connettore, arresta il dispositivo.

Il telecomando 50 include un joystick e una pulsantiera.

Il joystick è utilizzato per impartire al dispositivo i principali comandi relativi al movimento.

La pulsantiera comprende i pulsanti tramite i quali l’operatore impone la modalità operativa desiderata al dispositivo. Tra le funzioni comandate dalla pulsantiera, le più importanti sono la scelta della modalità di guida attiva tra le due disponibili (“marcia” oppure “manovra”, descritte nel seguito); l’esecuzione di rotazioni sul posto in modalità “manovra”; l’inserimento/disinserimento del freno di sicurezza del dispositivo; la modalità di funzionamento del sistema di rilevazione ostacoli; l’attivazione dell’avvisatore acustico (clacson).

Il dispositivo trasmette all’operatore delle notifiche. Le notifiche di interesse sono trasmesse all’operatore secondo una modalità acustica, visiva e/o tattile (vibrazione).

La modalità di notifica acustica è utilizzata principalmente per la trasmissione di informazioni relative ad eventi, ovverosia condizioni temporanee quali un rischio di collisione. Analogo utilizzo ha la modalità di notifica tattile.

La modalità di notifica visiva è basata su opportuni display a LED, posizionati in modo da risultare facilmente visibili all’operatore. Essa è utilizzata principalmente per la comunicazione di stati, ovverosia di condizioni che perdurano nel tempo, come ad esempio la modalità di guida attiva (“marcia” oppure “manovra”); il fatto che il freno di sicurezza del dispositivo sia o meno inserito; lo stato operativo del sistema di rilevazione ostacoli (attivo o inattivo); il livello di carica delle batterie del dispositivo.

La guida del dispositivo viene effettuata dall’operatore tramite il telecomando.

Il dispositivo è dotato di due modalità di guida, tra le quali l’operatore può scegliere quella più adatta alla particolare condizione operativa del momento.

Nella modalità “marcia” il veicolo viene guidato in modo simile a un'automobile (cinematica Ackermann), pur presentando capacità accresciute rispetto a tali veicoli come quella di ruotare su sé stesso sul posto.

Nella modalità “manovra”, che viene effettuata a bassa velocità, il veicolo è in grado di traslare parallelamente a sé stesso in qualsiasi direzione (ad esempio per essere accostato a una parete o a un angolo) oppure di ruotare sul posto intorno ad un asse verticale predefinito (ad esempio quello passante per il centro del rettangolo definito dai 4 punti di appoggio del letto da ospedale trasportato, nel seguito chiamato centro geometrico del convoglio costituito dal letto e dal dispositivo (CGC).

In modalità “marcia” l'operatore dispone di due comandi: un comando che regola la velocità di avanzamento/arretramento (concettualmente analogo all'acceleratore di un'auto) ed un comando (concettualmente analogo allo sterzo di un'auto) per regolare il raggio di sterzata istantaneo (distanza tra CGC e CIR, Centro Istantanea Rotazione).

Tali comandi vengono impartiti sfruttando il telecomando. Più precisamente l’avanzamento /arretramento è impartito dall’operatore inclinando lungo la direzione avanti/indietro la leva del joystick, mentre inclinando la leva del joystick lungo la direzione destra/sinistra l’operatore impartisce il raggio di curvatura della traiettoria seguita dall'insieme del dispositivo e del carico da esso eventualmente trasportato. In modalità “marcia” la posizione avanti/indietro del joystick imposta il modulo e il verso del vettore velocità istantanea del convoglio. Tale velocità corrisponde a quella con il quale il convoglio percorre, sul piano d’appoggio, una circonferenza avente centro nel CIR.

In modalità “marcia” la posizione sinistra/destra del joystick imposta la distanza del CIR dal CGC variando, dunque, il raggio di curvatura della traiettoria del corpo rigido costituito dall'insieme.

Quando la leva non è inclinata né verso destra né verso sinistra, il CIR si trova all'infinito e il letto si muove in avanti o indietro in linea retta passante per il centro geometrico dell'insieme e diretta lungo l’asse sagittale della struttura.

Più la leva viene inclinata verso uno dei fondo corsa laterali, più il CIR si sposta verso il centro del letto, dal lato destro nel caso la leva sia inclinata verso destra, dal lato sinistro in caso contrario. La distanza minima del CIR dal centro geometrico del dispositivo è un parametro configurabile del sistema di controllo del dispositivo.

In modalità di guida “manovra” la leva del joystick è utilizzata in modo differente da quello della modalità “marcia”. Precisamente, inclinando la leva del joystick in una data direzione rispetto al sistema di riferimento del joystick (identificato dagli assi avanti/indietro e destra/sinistra) l’operatore impone al corpo rigido costituito dall'insieme del dispositivo e del carico trasportato un moto lungo il piano d’appoggio di pura traslazione parallelamente al corpo rigido stesso. La direzione e il verso di tale moto sono gli stessi in cui è stato inclinato il joystick, riferiti però ad un sistema di riferimento avente origine nel centro geometrico del dispositivo (già definito in precedenza) e assi paralleli rispettivamente al braccio più corto e al braccio più lungo del telaio ad “L” del dispositivo. Durante l’esecuzione di questo moto di pura traslazione, l'inclinazione del joystick rispetto alla posizione di riposo centrale definisce il modulo della velocità istantanea con la quale l’insieme del dispositivo e del carico si muove nella direzione e nel verso sopra definiti.

In alternativa ai movimenti di pura traslazione, in modalità “manovra” il dispositivo è in grado di effettuare anche movimenti di pura rotazione intorno all’asse verticale passante per il CGC. Tali movimenti sono attivati da due appositi tasti del telecomando, dedicati rispettivamente alla rotazione in senso antiorario e in senso orario. La velocità angolare di tali moti di rotazione può essere fissa e predefinita, oppure crescente nel tempo secondo una legge configurabile all'interno del sistema di controllo del dispositivo.

In una realizzazione alternativa del dispositivo, la rotazione in modalità “manovra” non è comandata da tasti specifici, bensì dalla leva del joystick. In questa realizzazione la commutazione del joystick dal comando del moto di traslazione a quello del moto di rotazione può essere eseguita tramite l’azionamento di un ulteriore comando (ad esempio un pulsante).

In una ulteriore realizzazione alternativa del dispositivo, il joystick può essere sostituito da un cosiddetto “joystick a tre assi”, ovverosia un joystick in cui anche la rotazione della leva intorno al proprio asse è possibile. In questa realizzazione la rotazione della leva del joystick comanda la distanza del CIR dal centro geometrico del dispositivo in modalità di guida “marcia”, e comanda la velocità angolare di rotazione intorno al centro geometrico del dispositivo in modalità “manovra”.

In tutte le realizzazioni, in entrambe le modalità di guida (“marcia” e “manovra”) il moto richiesto dall’operatore al dispositivo tramite il telecomando è ottenuto tramite un’opportuna manovra delle motoruote sterzanti di cui il dispositivo è dotato. In particolare, il sistema di controllo del dispositivo riceve in ingresso i comandi desiderati dall’utente tramite il telecomando. In un primo passo, i dati vengono analizzati e corretti laddove ci fossero delle incongruenze tra la modalità operativa corrente ed il comando. Successivamente, impiegando i parametri geometrici della struttura del dispositivo ed una stima delle grandezze geometriche del carico da movimentare, vengono calcolate le configurazioni di sterzo desiderate per le motoruote e le velocità corrispondenti. Questi parametri permettono di configurare il posizionamento del centro geometrico del convoglio sia rispetto all’asse sagittale del sistema sia rispetto all’asse ortogonale che influisce direttamente sul moto del convoglio. Il vantaggio di questa soluzione risiede nella configurabilità del moto rispetto alle caratteristiche geometriche del carico trasportato dal sistema di movimentazione.

L'orientamento delle motoruote viene controllato dai dispositivi di basso livello equipaggiati affinché la distanza del CIR sia quella desiderata dall’utente. Questi dispositivi sono costituiti dai driver per motori asincroni interfacciati tramite CANBus in grado di pilotare gli attuatori (sterzo e trazione) ricevendo da essi i feedback di posizione e velocità, ovvero, angolo di sterzo e velocità di rotolamento delle ruote realizzando un sistema di controllo a ciclo chiuso. I feedback vengono acquisiti dalla sensoristica equipaggiata sui motori del veicolo, ovvero, encoders relativi a due canali, sensori ad induzione per l’azzeramento degli encoders relativi, sensori di temperatura, sensori di tensione e corrente. I driver operano un monitoraggio sulla operatività degli attuattori interrompendo la loro alimentazione in caso di errori come sovracorrenti o errori di inseguimento dei riferimenti.

La velocità di rotolamento delle motoruote definisce invece la velocità con la quale il dispositivo e il carico si spostano lungo la propria traiettoria (che, per motivi geometrici, è rappresentabile istante per istante come una circonferenza avente centro nel CIR).

Anche essa è controllata da dispositivi di basso livello che chiudono un ciclo di controllo in velocità sulla sensoristica della motoruota. I suddetti sistemi di controllo ed i dispositivi elettronici che comandano le motoruote, operano un monitoraggio costante sul loro stato per garantirne il loro corretto funzionamento ed il raggiungimento delle configurazioni desiderate od una segnalazione di guasto in caso contrario. Le configurazioni desiderate sono una traduzione, attraverso il modello cinematico del veicolo, delle grandezze volute dall’utente (velocità traslazionale ed angolare per l’intera struttura) in valori di riferimento di sterzo e velocità di rotolamento per ciascuna motoruota di cui il sistema è equipaggiato. I dispositivi elettronici, prima di procedere alla impostazione della velocità di rotolamento alla singola motoruota, verificano che l’angolo di sterzo corrisponda al valore di riferimento calcolato dal modello cinematico del veicolo a meno di un parametro di tolleranza impostabile dal costruttore per garantire che il moto del veicolo non possa arrecare danni alla struttura, che sia coerente con quanto richiesto dall’utente e, al tempo stesso, permetta di muovere il veicolo secondo la modalità operativa selezionata.

I sistemi di basso livello, inoltre, scandiscono la modalità operative in cui il sistema si trova garantendo che non sia possibile effettuare manovre non previste nella modalità corrente come, ad esempio, un movimento di pura rotazione su se stesso del sistema quando si opera in modalità di marcia.

La realizzazione delle leggi di controllo di basso livello, quindi, permette di spostare il sistema di movimentazione ed il carico in accordo ai desideri dell’utente tramite la sola interazione con l'interfaccia di acquisizione dei comandi.

II dispositivo comprende una copertura con l'obiettivo di isolare la parte meccanica ed elettrica dall'ambiente esterno, al fine di evitare contatti accidentali con operatori e/o pazienti. La copertura si compone di carene protettive (laterali e posteriori) assemblate tra loro e da soffietti di materiale elastomerico, utili a nascondere ed impedire contatti con le parti in movimentazione ed elementi elettrici.

Il dispositivo comprende una piattaforma di elaborazione e controllo di tipo Embedded, che ha lo scopo di fornire al sistema le capacità di calcolo necessarie a eseguire e realizzare le funzionalità base del dispositivo; fornire un servizio di comunicazione efficiente e efficace tra i vari sottosistemi (di basso livello) che compongono il progetto e fornire un servizio di memorizzazione per il salvataggio delle informazioni rilevanti per successive analisi del sistema.

La piattaforma embedded è equipaggiata con un sistema di comunicazione Wireless in grado di connettersi ad un dispositivo di rete opportunamente configurato. La piattaforma embedded ed il dispositivo di rete condividono una chiave di cifratura configurabile che permette di crittografare i dati che transitano. Inoltre, la particolare configurazione della piattaforma non permette di connettersi direttamente al veicolo ma è quest’ultimo che, riconoscendo i parametri della rete wireless trasmessa dall’apparato di rete, si connette permettendo l’accesso alla piattaforma di elaborazione a bordo di esso a valle di un processo di autenticazione delle credenziali. La comunicazione con il veicolo permette sia la configurazione dei parametri operativi (per esempio, le dimensioni geometriche del sistema), sia i parametri utente (per esempio, la sensibilità del joystick) che la possibilità di visionare e di recuperare i file memorizzati contenenti le informazioni sullo stato del sistema durante il suo utilizzo ed uno storico dei comandi ad esso forniti inclusi eventuali eventi anomali occorsi durante l'uso.

Il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (10) per la movimentazione omnidirezionale assistita di letti (12) da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente comprendente: una struttura di base (40) avente una forma ad L; una prima motoruota sterzante (41 ) posta lungo un primo braccio di detta struttura di base (40) avente una forma ad L; una seconda motoruota sterzante (42) posta lungo un secondo braccio di detta struttura di base (40) avente una forma ad L; una terza ruota (43) posta nel punto d'angolo di detta struttura di base (40) avente una forma ad L; detta struttura di base (40) comprende mezzi di aggancio (30, 35) a detti letti (12) da ospedale e altri carichi mobili omnidirezionalmente; mezzi di comando (50) di detta prima (41 ) e seconda (42) motoruota sterzante.
2. 2. Dispositivo in accordo alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detta terza ruota (43) è una ruota folle pivottante.
3. 3. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta terza ruota (43) è una motoruota sterzante.
4. 4. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di aggancio(30, 35) comprendono un gruppo di aggancio principale (30), che comprende un braccio telescopico (31 ) che termina superiormente con un aggancio ad uncino (32) e due bracci laterali (33) telescopici terminanti con due agganci laterali (34) ad uncino.
5. 5. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di aggancio (30, 35) comprendono un sistema di aggancio laterale (35) che comprende un supporto verticale (36) telescopico e termina superiormente con un gancio (38) a forma di uncino.
6. 6. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando (50) comprendono un joystick e una pulsantiera.
7. 7. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando (50) comprendono mezzi per passare da una prima modalità di guida ad una seconda modalità di guida, di detto dispositivo; nella prima modalità di guida l'operatore dispone di un primo comando che regola la velocità di avanzamento/arretramento, di un secondo comando per regolare il raggio di sterzata; nella seconda modalità di guida l'operatore dispone di un terzo comando per la rotazione in senso antiorario; di un quarto comando per la rotazione in senso orario; e comprende comandi per la traslazione parallela ai lati di detto dispositivo.
8. 8. Dispositivo in accordo ad una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere sensori optoelettronici (20, 21 , 22, 23) in grado di rilevare la struttura tridimensionale dell'ambiente presente davanti a detto dispositivo.
9. 9. Dispositivo in accordo alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto di elaborare la struttura tridimensionale dell'ambiente presente davanti a detto dispositivo per valutare la presenza di collisioni future lungo la traiettoria futura del dispositivo.
10. 10. Dispositivo in accordo alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che in caso di collisione futura attua un rallentamento graduale del moto di detto dispositivo.