KR101268494B1 - 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치 - Google Patents

전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동 휠체어에 주변 장치를 설치할 경우 별도의 하드웨어 변경 없이 조이스틱의 전원충전 단자에 통신 포트를 설치하여 주변 장치를 연결하는 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 전동 휠체어의 진행방향 신호를 검출하는 조이스틱부와, 상기 전동 휠체어의 온/오프와 사용자의 입력 신호를 검출하는 키 패드부와, 상기 전동 휠체어를 구동하는 모터와, 상기 전동 휠체어의 동작 상태를 표시하는 표시부를 포함한 전동 휠체어에 있어서, 임의의 동작을 수행하는 복수의 주변 장치와 병렬로 연결되어 전원을 공급하고, 상기 연결된 주변 장치와 미리 설정된 통신 인터페이스를 통해 데이터 송수신을 수행하는 통신 변환부; 및 상기 통신 변환부와 연결된 주변 장치와 조이스틱부와 키 패드부 중 적어도 하나에서 검출한 신호를 분석하여 상기 모터와 표시부로 동작 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 전동 휠체어에 주변 장치를 설치할 경우 별도의 하드웨어 변경 없이 조이스틱의 전원충전 단자에 통신 포트를 설치하여 주변 장치를 연결해서 사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CONNECTING PERIPHERAL DEVICE OF ELECTRIC WHEELCHAIR}
본 발명은 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 전동 휠체어에 주변 장치를 설치할 경우 별도의 하드웨어 변경 없이 조이스틱의 전원충전 단자에 통신 포트를 설치하여 주변 장치를 연결하는 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 현재 이용되고 있는 휠체어는 신체 장애자나 환자 혹은 거동이 불편한 노약자가 보다 용이하게 이동할 수 있도록 하기 위한 기구로서, 통상 시트의 양측에 장착된 휠을 이용자가 직접 손으로 회전시키는 수동방식의 휠체어가 많이 사용되고 있으나, 팔에 장애가 있거나 노약자는 다른 사람의 도움없이는 거의 이용이 불가능 하다는 문제점이 있다.
최근에는 차체 내에 설치된 구동장치에 의해 바퀴를 구동시켜 줌으로써, 이용자의 직접적인 힘을 필요로 하지 않고 조이스틱과 같은 조작 레버를 조작하여 손쉽게 사용할 수 있도록 구성한 전동 휠체어가 많이 개발되고 있다.
이러한 전동 휠체어는 높은 토크를 발생하는 소형의 DC 전동기를 이용하여 전동 휠체어의 부피를 줄이고, 조작 레버에 의해 입력된 속도명령에 따르는 속도보상을 적용하여 안락한 주행을 할 수 있으며, 조작 레버를 사용할 수 없는 장애인을 위하여 머리의 움직임, 어깨 움직임 또는 이물기 등을 이용하여 동작하는 전동 휠체어가 개발되어 있다.
또한, 전동 휠체어는 휠체어의 안정적인 구동과 전동 휠체어를 사용하는 사용자에게 특정 장애가 있는지 여부에 따라 다양한 장치들이 선택적으로 설치되어 전동 휠체어를 구동함에 있어서 보조적인 기능을 수행하고 있다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 전동 휠체어는 제조과정에서 필요한 주변 장치들을 미리 선택하여 설치함으로써 하나의 시스템으로 동작할 수 있는 장점이 있지만, 전동 휠체어의 사용중에 새로운 주변 장치를 설치할 경우 전동 휠체어와의 인터페이스 구성이 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래 기술에 따른 전동 휠체어는 제어부와 주변 장치들이 하나의 시스템으로 구성되어 전동 휠체어의 유지 보수에 많은 비용이 소비되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전동 휠체어에 주변 장치를 설치할 경우 별도의 하드웨어 변경 없이 조이스틱의 전원충전 단자에 통신 포트를 설치하여 주변 장치를 연결하는 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전동 휠체어의 진행방향 신호를 검출하는 조이스틱부와, 상기 전동 휠체어의 온/오프와 사용자의 입력 신호를 검출하는 키 패드부와, 상기 전동 휠체어를 구동하는 모터와, 상기 전동 휠체어의 동작 상태를 표시하는 표시부를 포함한 전동 휠체어의 주변 장치 연결 장치로서,
임의의 동작을 수행하는 복수의 주변 장치와 LIN(Local Interconnect Network) 버스 네트워크를 통해 병렬로 연결되어 전원을 공급하고, 상기 연결된 주변 장치 중 어느 하나로부터 인터럽트 신호가 검출되면 LIN 버스 네트워크를 도미넌트(Dominant)로 전환하여 상기 인터럽트 신호를 출력한 주변 장치로 헤더 프레임을 전송하고, 상기 주변 장치로부터 전송되는 응답 프레임을 수신하여 CAN(Controller Area Network) 버스 네트워크로 연결된 제어부 사이에 LIN 버스 프로토콜과 CAN 버스 프로토콜의 데이터 인터페이스를 통해 데이터 송수신을 수행하는 통신 변환부; 및
상기 통신 변환부와 연결된 주변 장치와 조이스틱부와 키 패드부 중 적어도 하나에서 검출한 신호를 분석하여 상기 모터와 표시부로 동작 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명은 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법으로서,
a) 제어부가 통신 변환부와 연결된 주변 장치를 검색하고, 검색된 주변 장치의 접속 여부를 설정하는 단계; b) 상기 제어부가 임의의 주변 장치와의 데이터 송수신을 위한 인터럽트 신호를 검출하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 인터럽트 신호가 검출되면, 상기 통신 변환부는 LIN 버스 네트워크를 도미넌트(Dominant)로 전환하는 단계; d) 상기 통신 변환부가 헤더 프레임 생성하여 주변 장치로 전송하고, 상기 주변 장치중 임의의 주변 장치로부터 전송되는 응답 프레임을 수신하는 단계; 및 e) 상기 통신 변환부가 제어부와 상기 d)단계에서 응답 프레임을 전송한 주변 장치 사이에 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 c)단계는 상기 b) 단계에서 인터럽트 신호가 검출되지 않으면, 상기 통신 변환부가 LIN 버스 네트워크를 슬립(Sleep) 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전동 휠체어에 주변 장치를 설치할 경우 별도의 하드웨어 변경 없이 조이스틱의 전원충전 단자에 통신 포트를 설치하여 주변 장치를 연결해서 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 필요에 따라 주변 장치를 선택적으로 설치 및 제거할 수 있어 맞춤형 전동 휠체어를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결 장치를 나타낸 블록도.
도 2 는 도 1에 따른 전동 휠체어의 통신 변환부 구성을 나타낸 블록도.
도 3 은 본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결과정을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 따른 전동 휠체어의 통신 변환부 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결과정을 나타낸 흐름도이다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결 장치는 전동 휠체어(100)에 설치되어 제어부(130)와 전동 휠체어(100)에 설치된 임의의 주변 장치들(200, 210, 220 및 230)과의 데이터 통신을 수행하는 통신 변환부(160)를 포함한다.
상기 전동 휠체어(100)는 공지된 바와 같이, 미리 설정된 기준전압을 중심으로 조이스틱의 위치에 따라 +X, -X, +Y, -Y신호로 출력하여 전동 휠체어(100)의 진행 방향 신호를 검출하는 조이스틱부(110)와, 전원의 온/오프, 모터의 기본 속도값 등 사용자가 입력하는 설정신호를 검출하는 키 패드부(120)와, 전동 휠체어(100)에 설치된 모터(M1, M2)를 제어하여 전동 휠체어가(100)가 동작되도록 제어하는 모터 구동부(140)와, 전동 휠체어(100)의 동작 상태가 다수의 LED(151)를 통해 표시되도록 제어하는 LED 구동부(150) 포함한다.
상기 제어부(130)는 조이스틱부(110)와, 키 패드부(120)와, 모터 구동부(140)와, LED 구동부(150)와, 통신 변환부(160)와 연결되어 전동 휠체어의 전반적인 동작을 제어한다.
즉 상기 제어부(130)는 조이스틱부(110)로부터 미리 설정된 기준 전압에서 X 축 또는 Y축 방향의 + 전압 또는 - 전압이 입력되면, 상기 입력된 전압값에 따라 전동 휠체어(100)가 전진, 후진, 좌회전 또는 우회전 등의 동작을 수행할 수 있도록 모터 구동부(140)로 동작 제어 신호를 출력한다.
또한, 상기 제어부(130)는 키 패드부(120)로부터 전원의 온(ON)/오프(OFF) 선택 신호, 모터 속도 제어 신호, Beep 동작 신호 등이 입력되면, 상기 입력되는 신호에 대응하여 동작 제어 신호가 출력되도록 한다.
또한, 상기 제어부(130)는 키 패드부(120)에서 입력된 변수 또는 설정 값들을 i2c통신, UART 통신 등과 같은 직렬 통신을 통해 EEPROM 등의 내부 저장수단에 변수를 저장하거나 또는 상기 내부 저장수단에 저장된 변수나 온도 정보 등을 독출하여 전동 휠체어(100)의 동작 제어 환경에 적용한다.
또한, 상기 제어부(130)는 조이스틱부(110), 키 패드부(120) 등으로부터 입력되는 진행 방향과, 모터 구동 속도와 전동 휠체어(100)의 구동을 위해 공급되는 배터리(미도시) 등의 입력 전압과 전동 휠체어(100)의 동작 에러 등을 표시하기 위한 표시 신호를 LED 구동부(150)로 출력한다.
또한, 상기 제어부(130)는 전동 휠체어(100)에 연결된 주변 장치들을 검색하여 접속 여부를 판단하고, 접속이 검출된 주변 장치들과의 데이터 송수신을 수행하고, 상기 송수신된 데이터를 분석하여 모터 구동부(140) 및 LED 구동부(150)로 동작 제어 신호를 출력한다.
상기 모터 구동부(140)는 제어부(130)로부터 출력되는 모터 구동용 제어 신호에 따라 모터(M1, M2)가 미리 설정된 RPM으로 정회전 또는 역회전하도록 제어한다.
상기 LED 구동부(150)는 제어부(130)로부터 출력되는 LED 표시용 제어 신호에 따라 LED(151)가 온/오프되도록 제어한다.
상기 통신 변환부(160)는 임의의 동작을 수행하는 복수의 주변 장치와 병렬로 연결되어 전원을 공급하고, 상기 제어부(130)와 병렬 연결된 주변 장치 사이에 미리 설정된 통신 인터페이스를 통해 데이터가 송수신되도록 한다.
상기 통신 변환부(160)는 전동 휠체어(100)와 연결된 주변 장치와 LIN(Local Interconnect Network) 버스 네트워크로 연결되고, 상기 제어부(130)와는 CAN(Controller Area Network) 버스 네트워크로 연결되어 상기 제어부(130)와 전동 휠체어(100)에 연결된 주변 장치(200, 210, 220, 230) 사이에 LIN 버스 프로토콜과 CAN 버스 프로토콜 인터페이스를 수행한다.
즉 상기 통신 변환부(160)는 제어부(130)와는 CAN 버스를 이용한 통신을 수행하고, 주변 장치(200, 210, 220, 230)들과는 LIN 버스를 이용한 통신을 수행하면서 CAN 버스와 LIN 버스 사이에 데이터 인터페이스를 수행한다.
또한, 상기 통신 변환부(160)는 다수의 통신 포트 1 내지 n(161, 162, 163, 164)을 포함하고, 상기 통신 포트 1 내지 n(161, 162, 163, 164)은 조이스틱부(110)의 전원충전 단자에 설치되어 전원이 공급되도록 하고, 하나의 통신 케이블을 통해 통신 변환부(160)와 주변 장치(200, 210, 220, 230)들이 전기적으로 접속된다.
또한, 상기 통신 변환부(160)는 제어부(130) 또는 전동 휠체어(100)에 연결된 주변 장치(200, 210, 220 및 230)들 중에서 임의의 주변 장치로부터 인터럽트 신호가 수신되면 LIN 버스에 도미넌트(Doninant)를 유지하고, 동기화 break와, 동기화 byte와, 메시지 식별자로 구성된 메시지 헤더 프레임을 LIN 버스를 통해 전송한다.
또한, 상기 통신 변환부(160)는 상기 LIN 버스를 통해 헤드 프레임을 송신한 후 상기 메시지 헤더 프레임을 수신한 주변 장치들 중에서 데이터 byte와, 체크섬으로 구성된 응답 프레임을 전송하는 임의의 주변 장치와 데이터 송수신을 수행한다.
즉 상기 헤더 프레임을 수신한 주변 장치 중 자신의 고유 주소와 일치하는 정보를 갖는 임의의 주변 장치는 데이터와 체크섬을 포함한 응답 프레임을 송신측에 전송하고, 통신 변환부(160)는 상기 임의의 주변 장치와 데이터 송수신을 수행한다.
이를 위해 상기 통신 변환부(160)는 마스터 태스크와 슬래이브 태스크로 구성되고, 상기 마스터 태스크는 인터럽트가 입력되면 데이터 송수신을 위한 LIN 버스 네트워크의 초기화, 주변 장치들과의 동기화, 전송 순서 및 시기 등을 결정하며, 상기 슬래이브 태스크는 상기 주변 장치들과의 응답 프레임 송수신을 수행한다.
상기 주변 장치(200, 210, 220, 230)는 거리 센서, 블루투스 장치, 근전도 제어 장치, 변수 제어기, PC 등을 포함한다.
다음은 본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법은 연결된 주변 장치를 검색하고 설정하는 단계(S100)와, 인터럽트를 검출하는 단계(S110)와, 도미너트로 전환하는 단계(S120)와, 헤더 프레임을 생성하여 전송하는 단계(S130)와, 응답 프레임을 수신하는 단계(S140)와 통신 변환부(160)와 주변 장치(200, 210, 220, 230) 사이에 데이터 송수신을 수행하는 단계(S150)와, 통신을 종료하는 단계(S160)를 포함한다.
상기 연결된 주변 장치를 검색하고 설정하는 단계(S100)는 사용자가 전동 휠체어(100)에 새로운 주변 장치를 연결하거나 또는 전원이 온/오프된 경우 제어부(130)가 통신 포트 1 내지 n(161, 162, 163, 164)을 통해 통신 변환부(160)와 연결된 주변 장치(200, 210, 220, 230)가 있는지 여부를 검색하여 주변 장치의 접속 여부를 확인하고, 접속된 주변 장치(200, 210, 220, 230) 별로 데이터 송수신을 위한 고유 주소를 설정하여 저장한다.
상기 인터럽트를 검출하는 단계(S110)는 제어부(130)가 접속된 주변 장치(200, 210, 220, 230) 중에서 임의의 주변 장치와의 데이터 송수신을 위한 인터럽트 신호를 검출하여 통신 변환부(160)로 출력한다.
상기 인터럽트를 검출하는 단계(S110)에서 인터럽트가 미리 설정된 시간 이상 검출되지 않으면, 슬립(Sleep) 모드가 수행(S111)되도록 한다.
상기 도미넌트(Dominant) 전환 단계(S120)는 상기 S110 단계에서 인터럽트 신호가 검출되면 통신 변환부(160)가 LIN 버스 네트워크를 슬립모드에서 도미넌트 모드가 되도록 전환하여 연결된 주변 장치(200, 210, 220, 230)들이 데이터 송수신을 수행할 수 있도록 준비시킨다.
상기 헤더 프레임을 생성하고 전송하는 단계(S130)는 통신 변환부(160)가 연결된 주변 장치(200, 210, 220, 230) 중 임의의 주변 장치와 데이터 통신을 수행하기 위하여 헤더 프레임을 생성하여 LIN 버스 네트워크를 통해 주변 장치로 전송하는 단계로 새로운 프레임의 개시 신호로 동기화 Break와, 동기화 byte와, 메시지 식별자를 포함하여 생성하고, 상기 생성된 헤더 프레임은 LIN 버스 네트워크에 연결된 모든 주변 장치(200, 210, 220, 230)로 전송된다.
상기 응답 프레임을 수신하는 단계(S140)는 주변 장치(200, 210, 220, 230)중 상기 인터럽트를 요청한 임의의 주변 장치로부터 데이터와 체크섬을 포함한 응답 프레임을 수신하고, 상기 응답 프레임은 헤더 프레임의 메시지 식별자에 따라 해당하는 1개의 주변 장치로부터 전송된다.
상기 데이터 송수신을 수행하는 단계(150)는 통신 변환부(160)가 제어부(130)와 상기 S140 단계에서 응답 프레임을 전송한 주변 장치 사이에 통신이 종료(S160)될 때까지 데이터를 송수신하고, 상기 송수신된 데이터에 따라 상기 제어부(130) 또는 주변 장치가 미리 설정된 동작 제어 신호를 출력하도록 한다.
따라서 전동 휠체어(100)에 다수의 주변 장치(200, 210, 220, 230)를 연결하여 사용할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 전동 휠체어 110 : 조이스틱부
120 : 키 패드부 130 : 제어부
140 : 모터 구동부 150 : LED 구동부
151 : LED 160 : 통신 변환부
161 : 통신 포트 1 162 : 통신 포트 2
163 : 통신 포트 3 164 : 통신 포트 n
200 : 장치 1 210 : 장치 2
220 : 장치 3 230 : 장치 n

Claims (5)

  1. 전동 휠체어의 진행방향 신호를 검출하는 조이스틱부와, 상기 전동 휠체어의 온/오프와 사용자의 입력 신호를 검출하는 키 패드부와, 상기 전동 휠체어를 구동하는 모터와, 상기 전동 휠체어의 동작 상태를 표시하는 표시부를 포함한 전동 휠체어의 주변 장치 연결 장치로서,
    임의의 동작을 수행하는 복수의 주변 장치와 LIN(Local Interconnect Network) 버스 네트워크를 통해 병렬로 연결되어 전원을 공급하고, 상기 연결된 주변 장치 중 어느 하나로부터 인터럽트 신호가 검출되면 LIN 버스 네트워크를 도미넌트(Dominant)로 전환하여 상기 인터럽트 신호를 출력한 주변 장치로 헤더 프레임을 전송하고, 상기 주변 장치로부터 전송되는 응답 프레임을 수신하여 CAN(Controller Area Network) 버스 네트워크로 연결된 제어부 사이에 LIN 버스 프로토콜과 CAN 버스 프로토콜의 데이터 인터페이스를 통해 데이터 송수신을 수행하는 통신 변환부; 및
    상기 통신 변환부와 연결된 주변 장치와 조이스틱부와 키 패드부 중 적어도 하나에서 검출한 신호를 분석하여 상기 모터와 표시부로 동작 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어의 주변 장치 연결 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법으로서,
    a) 제어부가 통신 변환부와 연결된 주변 장치를 검색하고, 검색된 주변 장치의 접속 여부를 설정하는 단계;
    b) 상기 제어부가 임의의 주변 장치와의 데이터 송수신을 위한 인터럽트 신호를 검출하는 단계;
    c) 상기 b) 단계에서 인터럽트 신호가 검출되면, 상기 통신 변환부는 LIN 버스 네트워크를 도미넌트(Dominant)로 전환하는 단계;
    d) 상기 통신 변환부가 헤더 프레임 생성하여 주변 장치로 전송하고, 상기 주변 장치중 임의의 주변 장치로부터 전송되는 응답 프레임을 수신하는 단계; 및
    e) 상기 통신 변환부가 제어부와 상기 d)단계에서 응답 프레임을 전송한 주변 장치 사이에 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 c)단계는 b) 단계에서 인터럽트 신호가 검출되지 않으면, 상기 통신 변환부가 LIN 버스 네트워크를 슬립(Sleep) 상태로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어의 주변 장치 연결 방법.
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