KR101092892B1

KR101092892B1 - Electric wheel chair for obstacle pass is possible

Info

Publication number: KR101092892B1
Application number: KR1020090135373A
Authority: KR
Inventors: 원윤재; 이영준; 이주연; 강래석
Original assignee: 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-12-12
Also published as: KR20110078543A

Abstract

본 발명은 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어에 관한 것으로, 본 발명에 의한 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어는, 전동 휠체어에 있어서, 전후로 구비되는 프레임의 전면과 저면에 설치되어 전방 장애물의 크기를 감지하는 감지모듈; 상기 프레임의 양단에 한 쌍씩 구비되는 전방 바퀴를 공전과 자전을 병행 구동시키는 전방바퀴 구동모듈; 상기 프레임의 후단에 구비되는 후방바퀴 구동모듈; 상기 전후 프레임의 전장을 장애물의 크기에 맞도록 조절하는 전장 조절모듈; 및 상기 프레임의 상단에 구비되는 의자가 무게 중심에 따라 전후로 이동하고, 상기 의자의 각도가 항시 평행이 되도록 제어하는 의자위치 제어모듈;을 포함한다.The present invention relates to an electric wheelchair capable of passing an obstacle, the electric wheelchair capable of passing an obstacle according to the present invention, in the electric wheelchair, is installed on the front and bottom of the frame provided before and after the sensing module for detecting the size of the front obstacle ; A front wheel drive module for driving both front and rear rotations of the front wheels provided in pairs at both ends of the frame; A rear wheel driving module provided at a rear end of the frame; A full length adjusting module for adjusting the full length of the front and rear frames to match the size of the obstacle; And a chair position control module configured to control the chair provided at the upper end of the frame to move back and forth along the center of gravity, and to control the angle of the chair to be always parallel.

본 발명에 따르면, 계단, 언덕, 턱, 요철 등과 같은 장애물에 근접하여 장애물의 넓이 및 높이를 측정하고, 측정된 값은 계산에 의해 전, 후방 바퀴의 간격을 정하며, 휠체어가 뒤로 쏠리는 장애물 통과시 의자의 위치가 조절되면서 의자 각도가 지상과 평행이 되도록 회전시켜 안전적인 장애물 통과가 가능한 효과가 있다.According to the present invention, the width and height of the obstacle are measured in close proximity to obstacles such as stairs, hills, jaws, irregularities, etc., and the measured values determine the distance between the front and rear wheels by calculation, and when passing through the obstacles in which the wheelchair is moved backwards. As the position of the chair is adjusted, the chair angle is rotated to be parallel to the ground, thereby enabling safe passage of obstacles.

전동휠체어, 장애물, 크기, 무게 중심 Electric Wheelchair, Obstacle, Size, Center of Gravity

Description

ELECTRIC WHEEL CHAIR FOR OBSTACLE PASS IS POSSIBLE}

본 발명은 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동 휠체어의 기본적인 기능에 계단, 언덕, 턱, 요철 등과 같은 장애물을 통과할 수 있게 한 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어에 관한 것이다.The present invention relates to an electric wheelchair capable of passing an obstacle, and more particularly, to an electric wheelchair capable of passing an obstacle that allows an obstacle such as stairs, hills, jaws, and irregularities to pass through the basic functions of the electric wheelchair.

일반적으로 장애인의 권익향상을 위해 화장실, 경사로, 지하철역이나 지하상가와 같은 곳에 휠체어리프트 등이 설치되어 있다. 이러한 휠체어리프트는 수동휠체어 이용자의 탑승을 전제로 제작된 것이 상당수이다. 또, 이와 같이 고도의 안정성이 요구되는 곳에서는 사용자의 부주의 또는 장치의 오작동으로 인한 안전사고가 최근 보도되고 있다. 따라서 규격과 맞지 않는 수동휠체어 사용자 외에는 리프트 및 시설을 이용할 수 없다는 문제점과, 자칫 큰 사고로 이어질 수 있는 위험성이 존재한다.In general, wheelchair lifts are installed in toilets, ramps, subway stations, and underground shopping centers to improve the rights of the disabled. Many of these wheelchair lifts are manufactured on the premise of a manual wheelchair user. In addition, safety accidents due to user's carelessness or malfunction of the device have recently been reported where high stability is required. Therefore, there is a problem that can not use the lift and the facility other than the manual wheelchair users who do not meet the standard, and there is a risk that can lead to a big accident.

기존의 전동휠체어는 이동적인 면과 접근적인 면에서 한계가 존재한다. 그 한계의 예를 들면, 계단 또는 장애물 등과 같은 것이다. 그렇다고 해서 계단과 장애물이 존재하는 건물 구조나 지형을 휠체어 이용자들의 편의를 위해 개조한다는 것은 소요 비용과 여건상 사실상 어려움이 따른다. Conventional electric wheelchairs have limitations in terms of mobility and access. Examples of the limits are such as stairs or obstacles. Nevertheless, retrofitting a building structure or terrain where there are stairs and obstacles for the convenience of wheelchair users presents practical costs and circumstances.

이러한 어려움은 경제적인 면으로 볼 때, 휠체어 리프트를 설치하려면 건물주의 동의를 얻고 설치를 하는데 시간도 많이 들고, 휠체어 리프트 비용이 고가임을 이유로 비효율적이라고 말할 수 있다.This difficulty can be said to be economically inefficient because the installation of a wheelchair lift requires the owner's consent and is time consuming to install, and the cost of the wheelchair lift is expensive.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 계단, 언덕, 턱, 요철 등과 같은 장애물에 근접하여 장애물의 넓이 및 높이를 측정하고, 측정된 값은 계산에 의해 전, 후방 바퀴의 간격을 정하며, 휠체어가 뒤로 쏠리는 장애물 통과시 의자의 위치가 조절되면서 의자 각도가 지상과 평행이 되도록 회전시켜 안전적인 장애물 통과가 가능한 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the purpose of which is to measure the width and height of the obstacle in close proximity to the obstacles such as stairs, hills, jaws, irregularities, etc., the measured value is calculated by the front and rear The distance between the wheels, and when passing through the obstacle that the wheelchair is moved backward, the chair position is adjusted to rotate the chair angle parallel to the ground to provide an electric wheelchair that can pass through the obstacle that can be passed safely.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전동 휠체어에 있어서, 전후로 구비되는 프레임의 전면과 저면에 설치되어 전방 장애물의 크기를 감지하는 감지모듈; 상기 프레임의 양단에 한 쌍씩 구비되는 전방 바퀴를 공전과 자전을 병행 구동 시키는 전방바퀴 구동모듈; 상기 프레임의 후단에 구비되는 후방바퀴 구동모듈; 상기 전후 프레임의 전장을 장애물의 크기에 맞도록 조절하는 전장 조절모듈; 및 상기 프레임의 상단에 구비되는 의자가 무게 중심에 따라 전후로 이동하고, 상기 의자의 각도가 항시 평행이 되도록 제어하는 의자위치 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, the electric wheelchair, installed on the front and bottom of the frame provided before and after the sensing module for detecting the size of the front obstacle; A front wheel drive module for driving both front and rear rotations of the front wheels provided in pairs at both ends of the frame; A rear wheel driving module provided at a rear end of the frame; A full length adjusting module for adjusting the full length of the front and rear frames to match the size of the obstacle; And a chair position control module configured to control the chair provided at the upper end of the frame to move back and forth according to the center of gravity, and to control the angle of the chair to be parallel at all times.

또한, 본 발명에서의 상기 감지모듈은, 상기 프레임의 전면에 구비되어 승강부에 의해 승강하면서 장애물의 높이를 감지하는 제1 감지부와, 상기 프레임의 저면에 구비되어 회전부에 의해 회전하면서 장애물의 높이 및 간격을 감지하는 제2 감지부를 포함한다.In addition, the sensing module according to the present invention includes a first sensing unit provided on the front of the frame to sense the height of the obstacle while being moved up and down by the lifting unit, and is provided on the bottom of the frame to rotate the rotation of the obstacle It includes a second detection unit for detecting the height and spacing.

또한, 본 발명에서의 상기 전방바퀴 구동모듈은, 상기 프레임의 양단에서 전후로 이격된 한 쌍이 지지대에 의해 각각 연결되는 제1, 2 전방 바퀴; 상기 프레임에 고정되어 상기 지지대를 각각 회동시키는 제3, 4 구동모터; 및 상기 프레임에 고정되어 상기 제2 전방 바퀴만 개별적으로 구동시키는 제5, 6 구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the front wheel drive module according to the present invention, the first and second front wheels are connected to each other by a pair of spaced back and forth at both ends of the frame; Third and fourth drive motors fixed to the frame to rotate the support, respectively; And fifth and sixth driving motors fixed to the frame to individually drive only the second front wheels.

또한, 본 발명에서의 상기 전장 조절모듈은, 상기 전방 프레임의 대향되는 내벽에 각각 설치되는 래크; 상기 래크와 치합(齒合)되도록 피니언이 축 상에 설치된 상태로 상기 후방 프레임의 대향되는 외벽에 각각 설치되는 제9, 10 구동모터;를 포함하며, 상기 후방 프레임은 상기 전방 프레임에서 슬라이딩 이동되는 것을 특징으로 한다.In addition, the electric field control module in the present invention, the rack is provided on each of the inner wall of the front frame opposite; And ninth and tenth driving motors respectively installed on opposite outer walls of the rear frame with the pinion installed on the shaft to engage the rack, wherein the rear frame is slidably moved in the front frame. It is characterized by.

또한, 본 발명에서의 상기 의자위치 제어모듈은, 상기 프레임의 양단에 설치 되어 의자를 무게 중심에 따라 전후로 이동시키는 의자 전후 이동부와, 상기 의자 전후 이동부의 양단에 설치되어 상기 의자의 시트 각도를 조절하는 의자 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the chair position control module according to the present invention is installed on both ends of the frame to move the chair forward and backward along the center of gravity and the chair is installed on both ends of the chair forward and backward moving parts to adjust the seat angle of the chair Characterized in that it comprises a chair angle adjustment unit to adjust.

또한, 본 발명에서의 상기 의자 전후 이동부는, 상기 프레임의 양단에 설치되어 상기 의자의 저면에 지지되는 지지 프레임의 이동 방향을 안내하는 샤프트 및 리니어 부시와, 상기 프레임의 양단에 설치되어 상기 지지 프레임을 전후로 이동시킬 수 있도록 구동력을 제공하는 제11, 12 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the chair front and rear moving parts in the present invention, the shaft and linear bush which is provided at both ends of the frame to guide the moving direction of the support frame supported on the bottom surface of the chair, and is provided at both ends of the frame and the support frame It characterized in that it comprises an eleventh, twelfth drive motor for providing a driving force to move the back and forth.

또한, 본 발명에서의 상기 의자 각도 조절부는, 상기 의자의 저면에 지지되는 지지 프레임의 양단에 구동축이 고정되고 몸체가 상기 의자의 저면에 각각 고정되는 제13, 14 구동모터인 것을 특징으로 한다.In addition, the chair angle adjustment unit in the present invention is characterized in that the drive shaft is fixed to both ends of the support frame supported on the bottom of the chair and the body is a thirteenth and fourteen drive motors respectively fixed to the bottom of the chair.

이와 같은 본 발명의 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어는, 계단, 언덕, 턱, 요철 등과 같은 장애물에 근접하여 장애물의 넓이 및 높이를 측정하고, 측정된 값은 계산에 의해 전, 후방 바퀴의 간격을 정하며, 휠체어가 뒤로 쏠리는 장애물 통과시 의자의 위치가 조절되면서 의자 각도가 지상과 평행이 되도록 회전시켜 안전적인 장애물 통과가 가능한 효과가 있다.Such an electric wheelchair capable of passing the obstacle of the present invention measures the width and height of the obstacle in close proximity to obstacles such as stairs, hills, jaws, irregularities, etc., and the measured values determine the distance between the front and rear wheels by calculation. For example, the chair's position is adjusted when the wheelchair is passed backwards, and the chair's angle is parallel to the ground.

이하, 본 발명의 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the electric wheelchair capable of passing the obstacle of the present invention will be described with reference to an embodiment as follows.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(100), 감지모듈(200), 전방바퀴 구동모듈(300), 후방바퀴 구동모듈(400), 전장 조절모듈(500) 및 의자위치 제어모듈(600)을 포함하며, 이때, 상기 계단을 오르내릴 수 있는 전동 휠체어(10)는 조이스틱을 사용자가 조작하여 기본적인 전동 휠체어의 기능을 수행할 수 있다. 더욱이, 본 실시 예에서의 장애물이라 함은 계단을 예를 들어 설명한다.Obstacle passing through the electric wheelchair 10 according to an embodiment of the present invention is the frame 100, the detection module 200, the front wheel drive module 300, the rear wheel as shown in Figs. It includes a drive module 400, the full-length control module 500 and the chair position control module 600, wherein, the electric wheelchair 10 that can move up and down the stairs functions of the basic electric wheelchair by the user operating the joystick Can be performed. Moreover, the obstacle in the present embodiment will be described by taking the stairs as an example.

상기 프레임(100)은 경량화를 위해 알루미늄 재질의 프레임을 사용하며, 상기 감지모듈(200), 전방바퀴 구동모듈(300), 후방바퀴 구동모듈(400), 저장 조절모듈(500) 및 의자위치 제어모듈(600)이 설치된다.The frame 100 uses an aluminum frame for light weight, and the sensing module 200, the front wheel driving module 300, the rear wheel driving module 400, the storage control module 500 and the chair position control Module 600 is installed.

이때, 상기 프레임(100)은 전방 프레임(110)과 후방 프레임(120)으로 분할 구성되되, 상기 전방 프레임(110)을 따라 상기 후방 프레임(120)이 슬라이딩 이동한다. 즉, 상기 후방 프레임(120)은 상기 전장 조절모듈(500)의 구동에 의해 전방 프레임(110)을 기준으로 이동하여 프레임(100)의 전장 조절이 가능하다.At this time, the frame 100 is divided into a front frame 110 and a rear frame 120, the rear frame 120 is sliding along the front frame 110. That is, the rear frame 120 is moved relative to the front frame 110 by the drive of the full-length control module 500, it is possible to adjust the full length of the frame 100.

상기 감지모듈(200)은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 전후로 구비되는 전방 프레임(110)의 전면과 저면에 각각 설치되어 전방 장애물, 본 실시 예에서 예시한 계단의 크기를 감지하며, 제1 감지부(210)와 제2 감지부(220)를 포함한다. The sensing module 200 is installed on the front and bottom surfaces of the front frame 110 provided before and after, as shown in Figures 3a to 3c, respectively, to detect the front obstacle, the size of the staircase illustrated in this embodiment, And a first detector 210 and a second detector 220.

상기 제1 감지부(210)는 상기 전방 프레임(110)의 전면에 설치되어 제1 적외 선 센서(212)가 승강부(214)에 의해 승강되며, 상기 승강부(214)는 샤프트 및 제1 구동모터(216)를 포함한다.The first detection unit 210 is installed on the front of the front frame 110, the first infrared sensor 212 is lifted by the lifting unit 214, the lifting unit 214 is a shaft and the first The drive motor 216 is included.

즉, 상기 제1 적외선 센서(212)는 제1 구동모터(216)의 구동력에 의해 승강하며, 상기 제1 구동모터(216)의 구동력이 체인 구동에 의해 상기 제1 적외선 센서(212)를 승강시키는 것이다.That is, the first infrared sensor 212 is elevated by the driving force of the first driving motor 216, and the driving force of the first driving motor 216 is lifting the first infrared sensor 212 by the chain drive. It is to let.

즉, 상기 제1 감지부(210)는 계단 앞에서 컨트롤러의 등반 버튼을 누르면 제1 적외선 센서(212)가 샤프트를 타고 상승한 후 천천히 하강하면서 계단의 높이를 측정하게 된다. 즉, 계단 한 단의 높이 보다 높이 올라가서 내려오다가 앞의 사물의 거리가 변하는 지점이 바로 한 단의 가장 최고점이라고 인지하게 하는 것이다.That is, when the first detection unit 210 presses the climbing button of the controller in front of the stairs, the first infrared sensor 212 rises on the shaft and then descends slowly to measure the height of the stairs. That is to say, the highest point of one step is to go up higher than the height of one step and change the distance of the previous object.

상기 제2 감지부(220)는 상기 전방 프레임(110)의 저면에 설치되어 계단의 높이 및 한 계단의 외곽 모서리에서 상기 계단의 내곽 가장자리의 간격을 감지하며, 제2 적외선 센서(222) 및 회전부(224)를 포함한다.The second sensing unit 220 is installed on the bottom surface of the front frame 110 to detect the interval of the inner edge of the stairs at the height of the stairs and the outer edge of the stairs, the second infrared sensor 222 and the rotating unit 224.

상기 회전부(224)는 제2 구동모터(226) 및 고정판(228)을 포함하되 계단의 높이를 측정할 때 계단의 특성에 따른 효과적인 측정을 위하여 제2 적외선 센서(222)의 각도를 기어 구동방식에 의해 조절하며, 상기 제2 적외선 센서(222)가 고정판(228)에 의해 고정되고 상기 고정판(228)은 상기 제2 구동모터(226)에 고정된다.The rotating unit 224 includes a second driving motor 226 and the fixed plate 228, but the gear driving method to the angle of the second infrared sensor 222 for effective measurement according to the characteristics of the stairs when measuring the height of the stairs The second infrared sensor 222 is fixed by the fixing plate 228 and the fixing plate 228 is fixed to the second driving motor 226.

이때, 상기 제1, 2 구동모터(216, 226)는 회전수를 제어부의 컨트롤러를 통해 회전수 제어가 가능한 서보(Servo) 모터이다.In this case, the first and second driving motors 216 and 226 are servo motors capable of controlling the rotation speed through the controller of the controller.

상기 전방바퀴 구동모듈(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전방 프레임(110)의 양단에 한 쌍씩 구비되는 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)를 동시에 공전과 제2 전방 바퀴(304)만 자전을 병행 구동시키며, 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)와, 제3, 4 구동모터(308, 310) 및 제5, 6 구동모터(312, 314)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2, the front wheel driving module 300 simultaneously rotates the first and second front wheels 302 and 304 provided at both ends of the front frame 110 and the second front. Only the wheel 304 drives the rotation in parallel, and includes first and second front wheels 302 and 304, third and fourth drive motors 308 and 310, and fifth and sixth drive motors 312 and 314. .

상기 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)는 상기 전방 프레임(110)의 전방 양단에서 전후로 이격되어 이격 설치된 바퀴 축의 양단이 지지대(306)에 의해 지지되며, 상기 지지대(306)를 기어와 축으로 연결된 제3, 4 구동모터(308, 310)의 구동력에 의해 공전 구동시켜 계단을 올라갈 때 공전 동작에 의해 계단 면을 당기고 박차면서 추진력을 형성하게 된다.The first and second front wheels 302 and 304 are spaced apart from the front and rear ends of the front frame 110 at both ends of the wheel shaft installed by the support 306, and the support 306 is supported by the gear and the shaft. When driving up the stairs by idle driving by the driving force of the third and fourth driving motors 308 and 310 connected to each other, the driving force is formed while pulling and pushing the stairs by the idle operation.

상기 제3, 4 구동모터(308, 310)는 상기 전방 프레임(110)에 대향되게 고정되어 상기 지지대(306)를 기어와 축으로 연결시킨 후 상기 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)를 하향을 향해 공전시킨다.The third and fourth drive motors 308 and 310 are fixed to the front frame 110 so as to connect the support 306 to the gears and the shaft, and then connect the first and second front wheels 302 and 304. Orbit downward.

상기 제5, 6 구동모터(312, 314)는 제2 전방 바퀴(304)의 후방인 상기 전방 프레임(110)에 대향되게 고정되어 상기 제2 전방 바퀴(304)만 개별적으로 자전 구동시키며, 상기 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)의 전, 후진 구동을 각각 제어할 수 있는 모터이다. 이때, 상기 제5, 6 구동모터(312, 314)는 구동시 회전 방향을 다르게 할 경우 조향 및 제자리 회전 동작을 실시할 수 있다.The fifth and sixth driving motors 312 and 314 are fixed to the front frame 110, which is the rear of the second front wheel 304, so that only the second front wheel 304 is autonomously driven. A motor capable of controlling forward and backward driving of the first and second front wheels 302 and 304, respectively. In this case, the fifth and sixth driving motors 312 and 314 may perform steering and in-situ rotation operations when the rotational direction is changed during the driving.

이때, 상기 제3, 4, 5, 6 구동모터(308, 310, 312, 314)는 회전수를 제어부의 컨트롤러를 통해 회전수 제어가 가능한 서보 모터이다.In this case, the third, fourth, fifth, and sixth driving motors 308, 310, 312, and 314 are servo motors capable of controlling the rotation speed through a controller of the controller.

상기 후방바퀴 구동모듈(400)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 후방 프레임(120)의 후단 중심부에 구비되어 후방 바퀴(410)를 구동시키며, 후방 바퀴(410) 및 제7, 8 구동모터(414, 416)를 포함한다.The rear wheel drive module 400 is provided at the rear end center of the rear frame 120 to drive the rear wheels 410 as shown in FIG. 4, and the rear wheels 410 and the seventh and eighth drive motors ( 414, 416).

상기 후방 바퀴(410)는 전후 이격된 한 쌍으로 구비되되 계단 면과의 접촉 면적을 줄이도록 접촉부재가 외곽에 방사상으로 다수 설치된다. 이때, 상기 후방 바퀴(410)에는 상기 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)와는 다르게 전, 후진 구동이 실시되진 않는다.The rear wheels 410 are provided in pairs spaced apart from the front and rear, but a plurality of contact members are radially installed on the outer side so as to reduce the contact area with the stair surface. In this case, unlike the first and second front wheels 302 and 304, the rear wheel 410 is not driven forward or backward.

상기 제7, 8 구동모터(414, 416)는 후방 바퀴(410)의 양측에서 대향되도록 상기 후방 프레임(120)의 양단에 설치되어 상기 후방 바퀴(410)의 바퀴 축을 회전시킬 수 있다. 이때, 상기 제7, 8 구동모터(414, 416)는 회전수를 제어부의 컨트롤러를 통해 회전수 제어가 가능한 서보 모터이다. The seventh and eighth driving motors 414 and 416 may be installed at both ends of the rear frame 120 so as to face both sides of the rear wheels 410 to rotate the wheel shafts of the rear wheels 410. In this case, the seventh and eighth driving motors 414 and 416 are servo motors capable of controlling the rotation speed through the controller of the controller.

상기 전장 조절모듈(500)은 도 5에 도시된 바와 같이 전, 후방 프레임(110, 120)의 전장을 계단의 높이 및 간격 등인 크기에 맞도록 조절하되, 상기 전방 프레임(110)을 기준으로 슬라이딩 이동되는 후방 프레임(120)의 슬라이딩 길이를 조절하는 것으로, 동력전달수단인 래크(rack: 502)와 피니언(pinion: 504) 및 제9, 10 구동모터(510, 512)를 포함한다.As shown in FIG. 5, the full length adjustment module 500 adjusts the full length of the front and rear frames 110 and 120 to a size such as the height and the interval of the stairs, and slides based on the front frame 110. By adjusting the sliding length of the rear frame 120 to be moved, it includes a rack (502) and pinion (504) and the ninth and tenth drive motors (510, 512) that are power transmission means.

상기 래크(502)는 막대의 일면에 형성된 기어로 상기 전방 프레임(110)의 대향되는 내벽에 각각 설치된다.The rack 502 is a gear formed on one surface of the rod is installed on the inner wall of the front frame 110, respectively.

상기 피니언(504)은 상기 래크(502)와 치합(齒合)되도록 제9, 10 구동모터(510, 512)의 구동축 상에 각각 설치된다.The pinion 504 is installed on the drive shafts of the ninth and tenth drive motors 510 and 512 to be engaged with the rack 502.

상기 제9, 10 구동모터(510, 512)는 구동축 상에 상기 피니언(504)이 각각 고정된 상태로 상기 후방 프레임(120)의 대향되는 외벽에 각각 설치되어, 구동시 피니언(504)을 통해 상기 래크(502)를 따라 전후로 슬라이딩 된다. 이때, 상기 제9, 10 구동모터(510, 512)는 회전수를 제어부의 컨트롤러를 통해 회전수 제어가 가능한 서보 모터이다. The ninth and tenth driving motors 510 and 512 are respectively installed on opposite outer walls of the rear frame 120 with the pinions 504 fixed on the drive shafts, respectively. It slides back and forth along the rack 502. In this case, the ninth and tenth driving motors 510 and 512 are servo motors capable of controlling the rotation speed through the controller of the controller.

상기 의자위치 제어모듈(600)은 도 6 및 도 7a, 7b에 도시된 바와 같이 상기 전방 프레임(110)의 상단에 구비되는 의자(610)가 무게 중심에 따라 전후로 이동하고, 상기 의자(610)의 각도가 항시 평행이 되도록 제어하여 계단을 오르내릴 때 탑승자의 안전을 위하여 구비하는 구성요소로, 의자 전후 이동부(620) 및 의자 각도 조절부(630)를 포함한다.As shown in FIGS. 6 and 7A and 7B, the chair position control module 600 moves back and forth along the center of gravity of the chair 610 provided at the top of the front frame 110, and the chair 610. The angle of the control is always parallel to the component provided for the safety of the occupant when climbing up and down the stairs, the chair includes a front and rear moving unit 620 and the chair angle adjusting unit 630.

상기 의자 전후 이동부(620)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 의자(610)를 전후로 이동시키는 구성요소로, 설치된 가속도 센서(621)에 의해 특정 방향 직선운동에 대한 속도의 증감비에 따라 의자(610)의 무게 중심을 연산 처리한 후 그 위치로 의자(610)를 이동시키며, 제11, 12 구동모터(622, 624), 샤프트(626) 및 리니어 부시(628)를 포함한다.The chair front and rear movement unit 620 is a component for moving the chair 610 back and forth, as shown in Figure 6, by the acceleration sensor 621 installed according to the increase and decrease ratio of the linear motion in a specific direction The chair 610 is moved to the position after the center of gravity of the 610 is calculated, and includes eleventh and twelfth driving motors 622 and 624, a shaft 626, and a linear bush 628.

상기 제11, 12 구동모터(622, 624)는 상기 전방 프레임(110)의 양단에 대향되게 설치되어 의자(610)의 저면이 연결되는 지지 프레임(612)을 기어 구동 방식에 의해 전후로 이동시킬 수 있도록 구동력을 제공한다. 이때, 상기 제11, 12 구동모터(622, 624)는 회전수를 제어부의 컨트롤러를 통해 회전수 제어가 가능한 서보 모터이다. The eleventh and twelfth driving motors 622 and 624 may be installed to face opposite ends of the front frame 110 to move the support frame 612 to which the bottom surface of the chair 610 is connected back and forth by a gear driving method. To provide driving force. In this case, the eleventh and twelfth driving motors 622 and 624 are servo motors capable of controlling the rotation speed through the controller of the controller.

상기 샤프트(626) 및 리니어 부시(628)는 상기 후방 프레임(120)의 이동 방향과 구동 방향이 동일하게 적용한 상태로 상기 전방 프레임(110)의 양단에 설치된 다. 더욱이, 상기 리니어 부시(628)는 상기 제11, 12 구동모터(622, 624)의 구동력이 기어 구동에 의해 상기 샤프트(626)를 따라 이동하면서 상기 지지 프레임(612)에 연결된다.The shaft 626 and the linear bush 628 are installed at both ends of the front frame 110 in a state in which the moving direction and the driving direction of the rear frame 120 are the same. Furthermore, the linear bush 628 is connected to the support frame 612 while the driving force of the eleventh and twelfth driving motors 622 and 624 moves along the shaft 626 by gear driving.

상기 의자 각도 조절부(630)는 도 7a, 7b에 도시된 바와 같이 제13, 14 구동모터(632, 634)로 상기 제13, 14 구동모터(632, 634)의 구동축은 상기 지지 프레임(612)의 내벽 양단에 각각 고정되고, 제13, 14 구동모터(632, 634)의 몸체는 의자(610)의 저면 양단에 각각 고정된다. 즉, 상기 의자(610)의 저면 양단에 제13, 14 구동모터(632, 634)의 몸체를 고정하므로 상기 제13, 14 구동모터(632, 634)의 몸체가 구동하는 것이다.As shown in FIGS. 7A and 7B, the chair angle adjusting unit 630 is a thirteenth and fourteenth driving motors 632 and 634, and a driving shaft of the thirteenth and fourteenth driving motors 632 and 634 is the support frame 612. The inner wall of both ends are fixed to, respectively, and the bodies of the thirteenth and fourteenth driving motors 632 and 634 are fixed to both ends of the bottom surface of the chair 610, respectively. That is, since the bodies of the thirteenth and fourteenth driving motors 632 and 634 are fixed to both ends of the bottom of the chair 610, the bodies of the thirteenth and fourteenth driving motors 632 and 634 are driven.

특히, 상기 의자 각도 조절부(630) 작동시 설치된 자이로 센서(631)에 의해 각속도를 측정하여 축을 기준으로 단위시간에 물체가 회전한 각도의 값을 수치로 알려주므로 의자(610)의 시트가 계단의 각도와 상관없이 항시 수평을 유지하도록 한다.In particular, the angular velocity is measured by the gyro sensor 631 installed when the chair angle adjusting unit 630 is operated to inform the numerical value of the angle of rotation of the object in unit time with respect to the axis, so the seat of the chair 610 is stepped. It should always be horizontal regardless of the angle of.

한편, 상기 제1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 구동모터(216, 226, 308, 310, 312, 314, 414, 416, 510, 512, 622, 624, 632, 634)와 제1, 2 적외선 센서(212. 222)와 가속도 센서(621) 및 자이로 센서(631)는 제어부의 컨트롤러 및 프로그램을 통해 동작 및 제어가 가능하다.Meanwhile, the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eightth, nineth, tenth, eleven, twelve, thirteenth, and fourteenth driving motors 216, 226, 308, 310, 312, 314, 414, 416, The 510, 512, 622, 624, 632, 634, the first and second infrared sensors 212 and 222, the acceleration sensor 621, and the gyro sensor 631 may be operated and controlled through a controller and a program of the controller. .

본 발명에 의한 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어의 장애물 통과 방법은 장애물이 계단일 경우를 예시하며, 장애물 감지 단계, 전, 후방 바퀴 간격 조절 단계 및 의자의 위치 및 각도 조절 단계를 포함한다.The obstacle passing method of the electric wheelchair capable of passing the obstacle according to the present invention illustrates a case where the obstacle is a staircase, and includes an obstacle detecting step, a front wheel rear wheel adjustment step, and a chair position and angle adjustment step.

상기 장애물 감지 단계는 장애물 통과 가능 여부 및 장애물 크기 및 간격 감지를 위해 수행하되, 필요에 의해 계단을 오를 경우, 계단 앞에서 컨트롤러의 등반 버튼을 누르면 제1 적외선 센서(212)가 샤프트를 타고 상승한 후 천천히 하강하면서 계단의 높이를 측정하고 이 신호를 제어부로 전송하게 된다. 즉, 계단 한 단의 높이 보다 높이 올라가서 내려오다가 앞의 사물의 거리가 변하는 지점이 바로 한 단의 가장 최고점이라고 인지하게 하는 것이다.The obstacle detection step is performed to detect whether the obstacle can pass through and the size and distance of the obstacle, but if necessary, if you climb the stairs, pressing the controller's climbing button in front of the stairs, the first infrared sensor 212 ascends the shaft slowly As you descend, you measure the height of the stairs and send this signal to the controller. That is to say, the highest point of one step is to go up higher than the height of one step and change the distance of the previous object.

이때, 상기 장애물 감지 단계는 계단의 높이를 측정할 때 계단의 특성에 따른 효과적인 측정을 위하여 제2 적외선 센서(222)의 각도를 조절하며, 상기 제2 적외선 센서(222)를 이용하여 한 계단의 외곽 모서리에서 윗 계단의 내곽 가장자리의 간격을 감지하고 이 신호를 제어부로 전송한다.In this case, the obstacle detection step is to adjust the angle of the second infrared sensor 222 for effective measurement according to the characteristics of the stairs when measuring the height of the stairs, by using the second infrared sensor 222 It detects the gap of the inner edge of the upper stairs from the outer edge and sends this signal to the controller.

이렇게, 상기 제1 적외선 센서(212)와 제2 적외선 센서(222)에 의해 계단의 높이와 간격을 감지한 후 감지 결과를 프로그램에 적용시켜 실질적인 계단의 높이와 간격을 인지하는 것이다.In this way, the first infrared sensor 212 and the second infrared sensor 222 detects the height and the gap of the stairs and then applies the detection result to the program to recognize the actual height and the gap of the stairs.

상기 전, 후방 바퀴 간격 조절 단계는 상기 전장 조절모듈(500)을 작동시켜 전, 후방 프레임(110, 120)의 전장을 계단의 높이 및 간격 등인 크기에 맞도록 조절하는 단계이다.The front and rear wheel spacing step is to adjust the full length of the front, rear frame (110, 120) to fit the size, such as the height and spacing of the stairs by operating the full-length control module 500.

즉, 상기 후방 프레임(120)에 설치된 제9, 10 구동모터(410, 412)에 구동신호가 출력되면 구동축 상에 설치된 피니언(404)이 회전되면서 이와 치합된 래크(402)를 따라 전방 또는 후방으로 이동하므로 결국, 상기 후방바퀴 구동모 듈(400)이 설치된 후방 프레임(120)이 전방 또는 후방으로 이동하여 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)와 후방 바퀴(410)와의 간격이 조절되는 것이다.That is, when a driving signal is output to the ninth and tenth driving motors 410 and 412 installed in the rear frame 120, the pinion 404 installed on the driving shaft is rotated to be forward or rearward along the rack 402 engaged thereto. As a result, the rear frame 120 having the rear wheel drive module 400 is moved forward or rearward to adjust the distance between the first and second front wheels 302 and 304 and the rear wheel 410. will be.

상기 의자의 위치 및 각도 조절 단계는 상기 전, 후방 바퀴 간격 조절 단계를 종료한 후 상기 전방바퀴 구동모듈(300)을 구동시켜 계단을 오르는 단계 수행시 의자(610)가 무게 중심에 따라 전후로 이동하고, 상기 의자(610)의 각도가 항시 평행이 되도록 제어하여 계단을 오르내릴 때 탑승자의 안전을 위해 수행하는 단계이다.In the step of adjusting the position and angle of the chair, the chair 610 moves back and forth along the center of gravity when the step of climbing the stairs by driving the front wheel driving module 300 after the step of adjusting the front and rear wheel spacing. In order to control the angle of the chair 610 to be always parallel to perform the step for the safety of the occupant when climbing up and down the stairs.

한편, 상기 계단을 오르는 단계는 상기 제3, 4 구동모터(308, 310)의 구동력에 의해 지지대(306)에 의해 지지된 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)를 공전 구동시켜 계단을 올라갈 때 공전 동작에 의해 계단 면을 박차면서 추진력을 형성하게 된다.On the other hand, the step of climbing the staircase by driving the first and second front wheels (302, 304) supported by the support 306 by the driving force of the third, fourth drive motors (308, 310) to climb the stairs. When thrusting the staircase by the revolving motion to form a driving force.

이때, 상기 후방 바퀴(410)도 제1, 2 전방 바퀴(302, 304)의 구동과 함께 제7, 8 구동모터(414, 416)의 구동력에 의해 회전되어 계단 면을 박차면서 추진력을 형성하게 된다.In this case, the rear wheel 410 is also rotated by the driving force of the seventh and eighth driving motors 414 and 416 together with the driving of the first and second front wheels 302 and 304 to form a driving force while spurring the step surface. do.

더욱이, 상기 의자의 위치 및 각도 조절 단계에서 상기 의자(610)가 무게 중심에 따라 전후로 이동하는 의자 위치 조절 단계는 설치된 가속도 센서(621)에 의해 특정 방향 직선운동에 대한 속도의 증감비에 따라 의자(610)의 무게 중심을 연산 처리한 후 그 위치로 의자(610)를 이동시킨다.Furthermore, the chair position adjusting step of moving the chair 610 back and forth according to the center of gravity in the position and angle adjusting step of the chair is performed according to the increase / decrease ratio of the speed with respect to the linear motion in a specific direction by the installed acceleration sensor 621. After calculating the center of gravity of the 610, the chair 610 is moved to the position.

다음으로, 상기 의자의 위치 및 각도 조절 단계에서 상기 의자(610)의 각도 조절 단계는 상기 의자 각도 조절부(630) 작동시 설치된 자이로 센서(631)에 의해 각속도를 측정하여 축을 기준으로 단위시간에 물체가 회전한 각도의 값을 수치로 알려주므로 의자(610)의 각도가 항시 평행이 되도록 제어하여 계단을 오르내릴 때 탑승자의 안전을 위하여 수행하는 단계이다.Next, the angle adjusting step of the chair 610 in the step of adjusting the position and angle of the chair is measured by the gyro sensor 631 installed during the operation of the chair angle adjusting unit 630 to measure the angular velocity in unit time based on the axis. Since the value of the angle rotated by the object is informed by the numerical value is controlled to ensure that the angle of the chair 610 is always parallel to perform the step for the safety of the occupant when climbing up and down the stairs.

즉, 상기 자이로 센서(631)의 감지에 의해 의자(610)의 회전 각도가 출력되면 그 각도에 상응하게 상기 제13, 14 구동모터(632, 634)가 구동하면 제13, 14 구동모터(632, 634)의 구동축이 지지 프레임(612)의 내벽 양단에 고정되므로 제13, 14 구동모터(632, 634)의 몸체가 회전되면서 의자(610)가 회전되는 것이다.That is, when the rotation angle of the chair 610 is output by the sensing of the gyro sensor 631, the thirteenth and fourteenth driving motors 632 when the thirteenth and fourteenth driving motors 632 and 634 are driven according to the angle. , 634 of the drive shaft is fixed to both ends of the inner wall of the support frame 612, the chair 610 is rotated while the body of the thirteenth, fourteen drive motors (632, 634) are rotated.

역으로, 계단을 내려올 경우도 계단을 올라갈 때의 역순으로 실시하되, 내려갈 수 있는 장애물인지를 적외선 센서를 통해 확인하는 장애물 감지 단계를 수행하고, 전, 후방 바퀴 간격 조절 단계를 수행하며 의자의 위치 및 각도 조절 단계를 수행한다.Conversely, if you go down the stairs, perform the reverse order when you go up the stairs, perform the obstacle detection step to check whether the obstacle can go down through the infrared sensor, and perform the front and rear wheel gap adjustment step, the position of the chair And performing an angle adjustment step.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, the scope of protection of the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art of the present invention It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.

도 1은 본 발명에 의한 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어를 도시한 사진이다.1 is a photograph showing an electric wheelchair capable of passing an obstacle according to the present invention.

도 2는 상기 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어의 저면을 나타낸 사진이다.Figure 2 is a photograph showing the bottom of the electric wheelchair capable of passing the obstacle.

도 3a 내지 도 3c는 상기 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어의 감지모듈을 나타낸 사진이다.3A to 3C are photographs showing the sensing module of the electric wheelchair capable of passing the obstacle.

도 4는 상기 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어의 후방바퀴 구동모듈을 나타낸 사진이다.Figure 4 is a photograph showing a rear wheel drive module of the electric wheelchair capable of passing the obstacle.

도 5는 상기 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어의 전장 조절모듈을 나타낸 사진이다.5 is a photograph showing the electric field adjustment module of the electric wheelchair capable of passing the obstacle.

도 6은 상기 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어의 의자위치 제어모듈 중 의자 전후 이동부를 나타낸 사진이다.Figure 6 is a photograph showing the chair before and after the movement of the chair position control module of the electric wheelchair capable of passing the obstacle.

도 7a 및 도 7b는 상기 장애물 통과가 가능한 전동 휠체어의 의자위치 제어모듈 중 의자 각도 조절부를 나타낸 사진이다.7a and 7b is a picture showing a chair angle control unit of the chair position control module of the electric wheelchair capable of passing the obstacle.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10: 전동 휠체어 100: 프레임10: electric wheelchair 100: frame

200: 감지모듈 300: 전방바퀴 구동모듈200: detection module 300: front wheel drive module

400: 후방바퀴 구동모듈 500: 전장 조절모듈400: rear wheel drive module 500: full-length control module

600: 의자위치 제어모듈600: chair position control module

Claims

In the electric wheelchair,

A sensing module installed on the front and bottom surfaces of the frame provided before and after, detecting a size of a front obstacle;

A front wheel drive module for driving both front and rear rotations of the front wheels provided in pairs at both ends of the frame;

A rear wheel driving module provided at a rear end of the frame;

A full length adjusting module for adjusting the full length of the front and rear frames to match the size of the obstacle; And

The chair provided at the top of the frame moves forward and backward according to the center of gravity, the chair position control module for controlling so that the angle of the chair is always parallel; electric wheelchair capable of passing through the obstacle.

The method of claim 1, wherein the detection module,

A first sensing unit provided at a front surface of the frame to sense a height of an obstacle while lifting by an elevating unit;

An electric wheelchair capable of passing an obstacle, characterized in that it comprises a second sensing unit provided on the bottom surface of the frame to sense the height and interval of the obstacle while rotating by the rotating unit.

According to claim 1, The front wheel drive module,

First and second front wheels, each of which has a pair of spaced back and forth at both ends of the frame connected by a support;

Third and fourth drive motors fixed to the frame to rotate the support, respectively; And

And a fifth and sixth driving motors fixed to the frame to individually drive only the second front wheels.

The method of claim 1, wherein the electric field adjustment module,

Racks respectively installed on opposite inner walls of the front frame;

And ninth and tenth driving motors respectively installed on opposite outer walls of the rear frame with the pinion installed on the shaft to engage with the rack.

The rear frame is an electric wheelchair capable of passing an obstacle, characterized in that the sliding movement in the front frame.

According to claim 1, The chair position control module,

Chair front and rear moving parts installed on both ends of the frame to move the chair back and forth along the center of gravity,

Obstacle passing through the electric wheelchair is installed on both ends of the chair before and after the movement comprises a chair angle adjustment unit for adjusting the seat angle of the chair.

The method of claim 5, wherein the chair front and rear moving parts,

A shaft and a linear bush installed at both ends of the frame to guide a moving direction of the support frame supported on the bottom of the chair;

Obstacle passage is possible electric wheelchair, characterized in that it is provided at both ends of the frame to provide a driving force to move the support frame back and forth.

The method of claim 5, wherein the chair angle adjustment unit,

An electric wheelchair capable of passing an obstacle, characterized in that the drive shaft is fixed to both ends of the support frame supported on the bottom of the chair and the body is a thirteenth and fourteen drive motors respectively fixed to the bottom of the chair.