KR101386197B1

KR101386197B1 - 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치

Info

Publication number: KR101386197B1
Application number: KR1020130000962A
Authority: KR
Inventors: 이응혁; 고민수; 이원영; 홍석용; 이승현
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-04-17

Abstract

본 발명은 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치에 관한 것으로, 본 전복 방지 장치에 의하면 전동 휠체어나 전동 보행 보조기가 곡선주로 또는 경사로를 주행할 시의 전복 위험 여부를 판단하고, 전복 위험이 존재하면 이를 제거함으로써 안전한 주행이 가능하다.

Description

전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치{Rollover preventing apparatus for power wheelchair or walk assistance appliance}

본 발명은 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 전동 휠체어나 전동 보행 보조기가 곡선주로 또는 경사로를 주행할 시의 전복 위험 여부를 판단하고, 전복 위험이 존재하면 이를 제거할 수 있도록 하는 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치에 관한 것이다.

인간 수명의 증가에 따라 노인 및 장애인을 위한 다양한 기술이 요구되고 있다. 특히 노인 및 거동이 불편한 사람들의 외부 활동을 돕기 위한 많은 연구도 활발하게 진행되고 있다.

대표적인 활동 보조 장치로는 휠체어 및 보행보조기가 있다. 휠체어는 사용자가 착석한 상태에서 사용자 스스로 바퀴와 연동되는 림을 굴려 주행하거나 보호자가 밀어줌으로써 주행이 가능토록 한 장치이고, 보행보조기는 중심을 잡기 힘든 사용자가 보행보조기에 몸을 지지한채로 보행 할 수 있도록 하는 장치이다.

이러한 휠체어나 보행보조기는 공통적으로 장치 하단에 바퀴가 구비되어 있다는 공통점이 있으며, 근래에는 모터를 통해 바퀴가 회전할 수 있도록 하는 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기도 널리 보급되고 있다.

전동 휠체어나 전동 보행 보조기(이하 공통된 표현으로 '차량'이라 함)는 사용자가 큰 힘을 들이지 않더라도 사용자의 조작 또는 의지 파악 기술을 통해 자동으로 모터를 회전시켜 주행이 가능토록 하며, 모터의 제어를 통해 시속 20km 이상의 높은 주행 속도도 낼 수가 있어서, 노인 및 장애인들의 활동에 큰 도움이 된다.

그러나 종래의 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기는 주행의 편리함에 대해서만 고려되었을 뿐 안전 문제에 있어서는 소홀한 면이 있다. 즉, 곡선 주로를 주행하거나 경사로를 주행할 시에는 차량이 전복되어 사용자가 부상 당할 위험이 매우 높지만, 이를 예방해줄 수 있는 기술이 매우 미흡한 것이다.

한편 전동 휠체어와 관련된 종래의 기술로는 대한민국 공개특허 제2000-0036646호 등이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 차량이 곡선 주로를 주행할 시, 또는 경사로를 주행할 시 발생할 수 있는 전복 위험 여부를 판단하여 속도를 줄이거나 경고를 발생시켜 위험 요인을 제거토록 하는 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치는, 바퀴에 걸리는 하중을 측정하는 로드셀; 상기 바퀴의 회전속도를 측정하는 엔코더; 상기 로드셀에서 측정된 하중과 상기 엔코더에서 측정된 회전속도를 통해 전복 위험 여부를 판단하는 전복위험판단부; 및 상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 전복 방지를 위한 제동신호를 출력하는 전복방지컨트롤러;를 포함한다.

여기서, 상기 로드셀은 좌측바퀴 및 우측바퀴에 각각 설치되어 각 바퀴에 걸리는 하중을 측정하며, 상기 전복위험판단부는 상기 로드셀에서 측정된 상기 좌측바퀴와 우측바퀴에 걸리는 하중의 차이를 산출하고, 상기 엔코더를 통해 측정된 회전속도가 상기 산출된 하중의 차이에 대응하는 기 설정된 전복 위험 한계 속도를 초과하는지 여부를 확인함으로써 전복 위험 여부를 판단하며, 상기 전복방지컨트롤러는 상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 상기 바퀴와 연계된 모터의 회전 속도를 줄이도록 제동신호를 출력하거나, 또는 브레이크를 작동시키는 제동신호를 출력할 수 있다.

또한, 경사로 등반 각도, 경사로 하강 각도, 또는 경사로 측면 주행 각도를 측정하는 기울기센서;를 더 포함하고, 상기 전복위험판단부는 상기 기울기센서에서 측정한 각도가 기 설정된 경사로 등반 한계 각도, 경사로 하강 한계 각도 또는 경사로 측면 주행 한계 각도에 도달하는지 확인함으로써 전복 위험 여부를 판단하며, 상기 전복방지컨트롤러는 상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 상기 바퀴와 연계된 모터의 회전 속도를 줄이도록 제동신호를 출력하거나, 또는 브레이크를 작동시키는 제동신호를 출력할 수 있다.

또, 빛을 발산하는 경광등; 및 음향을 출력하는 스피커;를 더 포함하고, 상기 전복방지컨트롤러는 상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 빛 또는 음향으로 전복 위험을 알릴 수 있도록 상기 경광등 또는 스피커를 구동시키는 경고신호를 출력할 수 있다.

본 발명에 따르면 전복 방지 장치를 전동 휠체어 또는 전동 보행 보조기에 장착함으로써, 차량이 곡선 주로를 주행할 시의 좌우측 바퀴에 걸리는 하중의 차이를 측정하고, 미리 설정된 하중 차이에 대한 한계 속도를 넘어서는지 판단하여 전복 위험 여부를 판단하며, 위험 상황일 경우 즉시 모터드라이버를 통해 모터의 속도를 줄이도록 하거나, 브레이크를 작동시킴으로써 전복 위험 요소를 제거해줄 수가 있다. 따라서 곡선주로에서의 무리한 주행으로 인해 전복 되어 사고를 입을 우려를 없앨 수가 있다.

또한 경사로를 등반하거나, 하강하거나, 또는 측면 주행할 시에도 차량의 기울기를 통해 한계 각도가 되면 최대 주행 속도를 제한하는 것은 물론, 경광등이나 스피커를 통해 위험 상황임을 알려 사용자가 안전하게 주행할 수 있도록 주의를 줄 수가 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 전복 방지 장치와 그 장치가 탑재된 전동 휠체어를 설명하기 위한 사시도.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 전복 방지 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도3은 직선주행과 곡선주행시 바퀴에 걸리는 하중을 비교 설명하기 위한 도면.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 전복 방지 장치를 이용한 전복 방지 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도5는 전복 위험 한계 곡선의 예시를 나타낸 그래프.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전복 방지 장치를 이용한 전복 방지 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도7은 경사로 주행 및 경사로 측면 주행시의 전복 위험 상황을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 전복 방지 장치가 탑재된 전동 휠체어를 설명하기 위한 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 전복 방지 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

이하 설명에서 구성부에 함께 표기된 R 및 L은 각각 우측 및 좌측에 구현된 구성을 구분하기 위한 표기이다.

본 실시예에서는 전복 방지 장치가 전동 휠체어에 탑재된 예시만을 설명하겠지만, 이하의 설명을 통해 전복 방지 장치가 전동 보행 보조기에서도 구현될 수 있음은 자명할 것이다.

먼저 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치(이하 '전복 방지 장치'라 함)는 엔코더(111,112), 기울기센서(120), 로드셀(131,132), 전복위험판단부(140), 전복방지컨트롤러(150), 경광등(160) 및 스피커(170)를 포함하며, 상기 전복 방지 장치의 각 구성들은 전동 휠체어의 착석부(230)나 바퀴 및 구동 수단들과 유기적으로 연결된다.

즉, 도1에 도시된 전복 방지 장치가 탑재된 전동 휠체어를 함께 살펴보면, 의자 형태의 착석부(230)가 마련되어 있으며, 착석부(230) 내측에 기울기센서(120)가 마련되어 있다. 기울기센서(120)는 차량(전동 휠체어)의 좌우측 기울어짐 및 전후방 기울어짐을 측정하는 장치이다.

착석부(230)의 전방 좌우측 아래로 각각 지지대가 연장되어 보조바퀴(261,262)가 결합되어 있다. 보조바퀴(261,262)는 모터에 의해 구동되지는 아니하고 받쳐주는 기능만 수행한다.

또한 착석부(230)의 후방 좌우측 아래에는 지지대가 연장되어 각각 바퀴R(241) 및 바퀴L(242)이 결합되어 있으며, 좌우측 지지대 상에 각각 로드셀R(131) 및 로드셀L(132)이 장착되어 있다. 로드셀(131,132)은 주행 중 각각의 바퀴(241,242)에 걸리는 하중을 측정하는 기능을 수행한다.

또, 바퀴R(241) 및 바퀴L(242)에는 바퀴(241,242)의 회전속도를 측정하는 엔코더R(111) 및 엔코더L(112)이 장착되어 있다.

기울기센서(120), 로드셀(131,132) 및 엔코더(111,112)가 각각 차량의 기울기를 측정하고, 하중을 측정하며, 바퀴의 회전속도를 측정하는 매커니즘은 이미 공지된 사항이기 때문에 구체적인 설명은 피하도록 한다.

한편 착석부(230) 좌우측에서 상부로 연장되어 결합된 팔걸이부 전방에는 사용자가 주행 속도, 방향 등을 조종할 수 있는 조작부(270)가 마련되어 있다.

이하에서는 도2를 참조하여 도1에 도시된 전복 방지 장치가 장착된 전동 휠체어의 기능 동작, 특히 전복 방지 장치에서 전복 위험 여부를 판단하여 전복 위험 요소를 제거하는 기능에 대해 설명토록 한다.

도2를 참조하면, 바퀴R(241) 및 바퀴L(242)은 각각 모터R(251) 및 모터L(252)과 연동되어 모터(251,252)의 구동으로 회전한다. 이러한 모터(251,252)의 회전은 모터드라이버(210)에 의해 제어된다. 즉 사용자가 조작부(270)를 통해 전진 명령을 입력하면, 모터드라이버(210)가 모터R(251) 및 모터L(252)을 구동시켜 차량(전동 휠체어)이 전진할 수 있도록 한다. 이때 모터드라이버(210)는 모터R(251) 및 모터L(252)을 동일 속도로 회전시켜 차량이 직진 주행하도록 한다. 물론 조작부(270)로부터 회전 명령이 입력되면 모터드라이버(210)는 모터(251,252) 들의 회전속도에 차이를 두어 차량의 진행 방향을 변경할 수 있도록 한다. 예컨대 조작부(270)로부터 좌회전 명령이 입력되면, 모터드라이버(210)는 모터L(252)의 회전속도를 모터R(251)의 회전속도보다 늦춰줌으로써 바퀴(241,242)의 회전속도 차이에 따른 좌회전이 가능토록 한다.

모터(251,252)의 구동으로 바퀴(241,242)가 회전하여 주행 할 시 바퀴(241,242)에 연동되어 있는 엔코더R(111) 및 엔코더L(112)은 바퀴(241,242)의 회전속도를 측정한다. 이렇게 측정된 바퀴(241,242)의 회전속도는 전복위험판단부(140)로 전달된다. 전복위험판단부(140)는 엔코더(111,112)로부터 수신된 바퀴(241,242)의 회전속도와 미리 입력된 바퀴(241,242)의 크기를 통해 차량의 주행 속도를 파악할 수 있다.

로드셀R(131) 및 로드셀L(132)은 각각 바퀴R(241) 및 바퀴L(242)에 가해지는 하중을 측정한다.

도3을 참조하여 직선주행과 곡선주행시의 바퀴(241,242)에 걸리는 하중에 대해 설명하면, 차량이 직선으로 주행할 시에는 바퀴R(241)과 바퀴L(242)에 가해지는 하중은 거의 차이가 없다. 사용자가 중심을 맞추어 착석한 상태라는 이상적인 경우 바퀴R(241)과 바퀴L(242)에 가해지는 하중은 동일하다.

반면 차량이 회전할 시에는 홀로노믹 구속(holonomic constraint)에 의해 회전 중심의 반대 방향으로 힘이 가해진다. 예컨대 차량이 우회전할 시에는 바퀴L(242)에 더 높은 하중이 가해지며, 우회전 반경이 클수록 바퀴L(242)에 가해지는 하중은 더욱 커지게 된다. 이렇게 바퀴L(242)과 바퀴R(241)에 가해지는 하중의 차이가 크면 클수록 전복 위험은 더욱 높아지는 것이다.

즉, 로드셀R(131)과 로드셀L(132)은 각각의 바퀴(241,242) 측에 위치하여, 바퀴(241,242)에 가해지는 하중을 측정하는 것이며, 이렇게 측정된 하중 정보는 전복위험판단부(140)로 전달되고, 전복위험판단부(140)에서는 좌우측에서 측정된 하중의 차이를 산출하여 전복 위험 여부를 판단하는 것이다.

기울기센서(120)는 차량의 기울기를 측정하여 측정된 기울기 정보를 전복위험판단부(140)로 전달함으로써, 전복위험판단부(140)가 현재 차량이 경사로를 등반하고 있는지, 또는 하강하고 있는지, 아니면 경사로를 측면 주행하고 있는지 판단할 수 있도록 한다.

이렇게 엔코더(111,112)에서 측정된 바퀴(241,242)의 회전속도, 로드셀(131,132)에서 측정된 바퀴에 걸리는 하중 및 기울기센서(120)에서 측정된 기울기 정보는 전복위험판단부(140)에서 취합하여 전복 위험 여부를 판단하고, 전복 위험인 것이 판단되면, 전복방지컨트롤러(150)는 전복 방지를 위한 제동신호와 경고신호를 출력하여 모터드라이버(210), 브레이크(220), 경광등(160) 및 스피커(170)를 작동시킴으로써, 전복 위험 요소를 제거하고, 전복 위험인 상태를 사용자에게 즉시 알릴 수 있도록 한다.

전복위험판단부(140)가 바퀴(241,242)의 회전속도 및 바퀴(241,242)에 걸리는 하중의 차이를 통해 전복 위험 여부를 판단하고, 이를 통해 전복방지컨트롤러(150)가 제동신호 및 경고신호를 출력하는 원리는 이하 도4 및 도5를 통해 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

또한 전복위험판단부(140)가 바퀴(241,242)의 회전속도 및 기울기센서(120)를 통해 측정된 차량의 기울기 정보를 통해 전복 위험 여부를 판단하고, 이를 통해 전복방지컨트롤러(150)가 제동신호 및 경고신호를 출력하는 원리는 이하 도6 및 도7을 통해 구체적으로 설명토록 한다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 전복 방지 장치를 이용한 전복 방지 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 즉 도1 및 도2에 도시된 전복 방지 장치가 탑재된 전동 휠체어가 곡선 주로를 주행 중 전복 위험 상황에 처하면 전복 위험 요소를 제거하는 동작에 대한 것이다.

설명에 앞서 차량, 즉 전동 휠체어는 사용자가 조작부(270)를 통해 명령을 입력함으로써 주행중인 상태이며, 미리 입력된 프로그래밍에 의해 또는 명령 입력에 의해 '전복 방지 모드'가 설정된 상태라고 가정한다.

차량이 주행중일 때 로드셀R(131) 및 로드셀L(132)은 바퀴R(241) 및 바퀴L(242)에 가해지는 하중을 실시간으로 측정<S605>하여 전복위험판단부(140)로 측정된 하중 정보를 전달한다.

전복위험판단부(140)는 로드셀(131,132)로부터 하중 정보를 전달받아 각각의 바퀴(241,242)에 가해지는 하중의 차이(force rate)를 산출<S610>한다.

또한 차량이 주행중일 때 엔코더R(111) 및 엔코더L(112)은 바퀴R(241) 및 바퀴L(242)의 회전속도를 실시간으로 측정<S615>하여 전복위험판단부(140)로 전달한다.

전복위험판단부(140)는 엔코더R(111) 및 엔코더L(112)로부터 수신한 회전속도 정보를 통해 차량의 주행 속도(vehicle velocity)를 산출한다.

이후 전복위험판단부(140)는 현재 차량의 속도가 바퀴(241,242)에 걸리는 하중의 차이에 대응하는 전복 위험 한계 속도(rollover threshold)를 초과하는지 여부를 확인함으로써 전복 위험 여부를 판단<S620>한다.

도5는 바퀴(241,242)에 걸리는 하중의 차이에 따른 전복 위험 한계 속도를 나타낸 그래프이다. 즉 바퀴(241,242)에 걸리는 하중의 비율이 1:1 또는 1:2 정도로 크지 않을 경우에는 상대적으로 전복 위험 한계 속도 역시 높지만, 회전 반경이 클 경우에는 하중 차이도 크기 때문에 1:8 또는 1:9 이상의 비율을 보이게 되는데, 이때에는 속도가 높을 경우 전복 위험도 높아져서 전복 위험 한계 속도가 매우 낮게 설정된다.

여기서 전복 위험 한계 속도는 차량의 무게, 차량의 높이, 바퀴의 크기, 착석자의 체중 등을 고려하여 최적의 조건으로 미리 설정된 상태이다. 물론 상기 변수들이 달라진다 하더라도, 바퀴(241,242)에 걸리는 하중의 차이가 크고, 속도가 높을수록 전복 위험도 역시 높아지는 것은 공통적인 사항이기 때문에, 도5에 도시된 바와 같은 그래프의 형태는 유지될 것이다.

또한 도5에서는 하중의 차이에 따른 전복 위험 한계 속도를 차량의 속도(vehicle velocity)로 표시하였지만, 차량의 속도는 결국 엔코더(111,112)를 통해 측정되는 바퀴(241,242)의 회전속도로부터 산출되는 것이기 때문에, 도5의 그래프에서 세로축을 차량의 속도(vehicle velocity) 대신 바퀴(241,242)의 회전속도(RPM)로 대체할 수도 있음이다.

또, 도5에 도시된 전복 위험 한계 속도는 전복 되기 이전에 조치를 취할 수 있는 수준을 말하는 것이지, 전복 위험 한계 속도를 넘는다고 하여 바로 전복되는 것을 뜻하지는 않는다. 즉 전복 위험 한계 속도는 최악의 위험 수준보다 소정 수치만큼 낮게 설정된다.

만약 차량이 직진 주행중이라서 양 바퀴(241,242)에 걸린 하중의 차이가 없는 1:1의 비율이고, 현재 차량의 속도가 9km/h 라면, 도5의 그래프 상에서 A 지점에 해당되어 전복 위험 한계 속도 아래에 있게 된다. 따라서 전복위험판단부(140)는 전복 위험 상태가 아닌 것으로 판단하여 별다른 조치를 취하지 아니한다.

반면 차량이 곡선 주로를 주행 중이라서 양 바퀴(241,242)에 걸린 하중의 비율이 1:5이고, 현재 차량의 속도가 9km/h 라면, 도5의 그래프 상에서 B 지점에 해당되어 전복 위험 한계 속도를 초과하게 된다. 따라서 전복위험판단부(140)는 전복 위험 상태인 것으로 판단<S620>하게 되고, 이에 따라 전복방지컨트롤러(150)는 제동신호 및 경고신호를 출력<S625>하여 전복 위험 요소를 제거토록 한다.

전복방지컨트롤러(150)에서 출력되는 제동신호는 모터(251,252)의 회전속도를 줄여 차량이 감속되도록 하는 모터드라이버(210)에 전달되는 신호이거나, 또는 차량의 솔레노이드 브레이크(220)를 작동시켜 차량이 감속되도록 하는 신호일 수 있다.

이에 따라 차량이 곡선 주로를 주행 중이라서 하중의 차이가 있다 하더라도, 차량을 전복 위험 한계 속도 아래인 7km/h (B' 지점)까지 떨어지게 함으로써, 전복 위험 상황을 벗어나게 하는 것이다.

또한 전복방지컨트롤러(150)에서 출력되는 경고신호는 경광등(160) 및 스피커(170)를 구동시키는 신호이다. 즉 경광등(160)에서 빛을 발산하도록 하거나 스피커(170)를 통해 미리 입력된 음향이 출력되도록 하여 전복될 수도 있음을 사용자에게 알려 안전한 조작을 수행하도록 환기시킬 수 있는 것이다.

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전복 방지 장치를 이용한 전복 방지 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 즉 도1 및 도2에 도시된 전복 방지 장치가 탑재된 전동 휠체어가 경사로를 등반, 하강 또는 측면 주행할 시 전복 위험 상황에 처하면 전복 위험 요소를 제거하는 동작에 대한 것이다.

설명에 앞서 차량, 즉 전동 휠체어는 사용자가 조작부(270)를 통해 명령을 입력함으로써 주행중인 상태이며, 미리 입력된 프로그래밍에 의해 또는 명령 입력에 의해 '경사로 제어 모드'가 설정된 상태라고 가정한다.

차량이 주행중일 때 착석부(230) 내측에 마련된 기울기센서(120)는 차량의 기울기 상태를 실시간으로 측정<S705>하여 전복위험판단부(140)로 측정된 기울기 정보를 전달한다.

또한 차량이 주행중일 때 엔코더R(111) 및 엔코더L(112)은 바퀴R(241) 및 바퀴L(242)의 회전속도를 실시간으로 측정<S710>하여 전복위험판단부(140)로 전달한다.

이후 전복위험판단부(140)는 기울기센서(120)에서 측정된 기울기 정보를 통해 차량이 현재 경사로를 등반하고 있는지, 또는 경사로를 하강하고 있는지, 아니면 경사로를 측면 주행하고 있는지를 판단한다.

즉 도7을 참조하면, 전동 휠체어는 전기의 힘으로 모터(251,252)를 구동시켜 차량이 작동될 수 있도록 한 것이기 때문에 경사로를 등반할 시에도 사용자가 큰 힘을 들이지 않고 등반할 수 있다. 하지만 등반중인 경사로의 각도가 너무 높다면 사용자의 중심이 뒤로 쏠려 후방으로 전복할 가능성이 높아지게 된다. 따라서 전동 휠체어가 등반할 수 있는 한계 각도를 넘어서면 전복 위험이 있기 때문에 주행을 삼가야 한다.

따라서 전복위험판단부(140)는 기울기센서(120)로부터 전달된 기울기를 통해 차량의 경사로 등반 각도를 확인하게 되고, 등반 각도가 미리 설정된 경사로 등반 한계 각도에 도달한 것으로 확인되면 전복 위험인 것으로 판단<S715>한다. 이에 따라 전복방지컨트롤러(150)는 모터드라이버(210) 및 브레이크(220)로 제동신호를 출력하여 차량의 속도를 낮추거나 멈추도록 하여 전복 위험 상황을 제거토록 하며, 경광등(160) 및 스피커(170) 측으로 경고신호를 출력하여 빛과 음향으로 전복 위험이 있음을 사용자에게 알린다.

반면 경사로를 하강할 시에도 경사로의 각도가 너무 높다면 사용자의 중심이 앞으로 쏠려 전방으로 전복할 가능성이 높다. 따라서 전복위험판단부(140)는 기울기센서(120)로부터 전달된 기울기를 통해 차량의 경사로 하강 각도를 확인하게 되고, 하강 각도가 미리 설정된 경사로 하강 한계 각도에 도달한 것으로 확인되면 전복 위험인 것으로 판단<S715>하며, 전복방지컨트롤러(150)는 제동신호 및 경고신호를 출력하여 전복 위험 요소를 제거한다.

더불어 차량이 경사로를 측면 주행하고 있다면, 이미 하중이 낮은 곳으로 쏠림으로써 도4의 과정을 통해 전복 위험이 제거될 수 있다. 하지만 본 실시예에서는 기울기센서(120)를 통해 차량 자체의 기울기가 측면으로 기울어져 있다는 것을 확인할 수가 있는 것이며, 전복위험판단부(140)는 측면으로 기울어진 각도가 미리 설정된 경사로 측면 주행 한계 각도에 도달한 것으로 확인되면 전복 위험인 것으로 판단<S715>하고, 전복방지컨트롤러(150)에서 제동신호 및 경고신호가 출력되어 전복 위험 요소가 제거될 수 있다.

한편, 차량이 경사로를 등반 또는 하강하면서도 동시에 곡선 주로를 주행중이라면, 로드셀(131,132)을 통한 하중의 차이 측정은 물론 기울기센서(120)를 통한 차량의 기울기도 동시에 측정이 된다. 이 경우 과도한 하중의 차이 및 과도한 차량의 기울기 중 어느 하나의 요소라도 한계를 넘는다면 전복될 가능성이 높다. 따라서 전복위험판단부(140)는 로드셀(131,132)에서 측정된 하중의 차이에 대응하는 기 설정된 전복 위험 한계 속도를 초과하거나, 또는 차량이 기울어진 각도가 미리 설정된 경사로 등반 한계 각도(또는 경사로 하강 한계 각도, 또는 경사로 측면 주행 한계 각도)를 초과한다면, 먼저 발생한 전복 위험 요소에 따라 전복방지컨트롤러(150)가 제동신호를 출력하거나 경고신호를 출력하도록 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전복 방지 장치를 전동 휠체어 또는 전동 보행 보조기에 장착함으로써, 차량이 곡선 주로를 주행할 시의 좌우측 바퀴(241,242)에 걸리는 하중의 차이를 측정하고, 미리 설정된 하중 차이에 대한 한계 속도를 넘어서는지 판단하여 전복 위험 여부를 판단하며, 위험 상황일 경우 즉시 모터드라이버(210)를 통해 모터의 속도를 줄이도록 하거나, 브레이크(220)를 작동시킴으로써 전복 위험 요소를 제거해줄 수가 있다. 따라서 곡선주로에서의 무리한 주행으로 인해 전복 되어 사고를 입을 우려를 없앨 수가 있다.

또한 경사로를 등반하거나, 하강하거나, 또는 측면 주행할 시에도 차량의 기울기를 통해 한계 각도가 되면 최대 주행 속도를 제한하는 것은 물론, 경광등(160)이나 스피커(170)를 통해 위험 상황임을 알려 사용자가 안전하게 주행할 수 있도록 주의를 줄 수가 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

111 : 엔코더R 112 : 엔코더L
120 : 기울기센서
131 : 로드셀R 132 : 로드셀L
140 : 전복위험판단부 150 : 전복방지컨트롤러
160 : 경광등 170 : 스피커
210 : 모터드라이버 220 : 브레이크
230 : 착석부
241 : 바퀴R 242 : 바퀴L
251 : 모터R 252 : 모터L
261,262 : 보조바퀴 270 : 조작부

Claims

바퀴에 걸리는 하중을 측정하는 로드셀;
상기 바퀴의 회전속도를 측정하는 엔코더;
상기 로드셀에서 측정된 하중과 상기 엔코더에서 측정된 회전속도를 통해 전복 위험 여부를 판단하는 전복위험판단부; 및
상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 전복 방지를 위한 제동신호를 출력하는 전복방지컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치.
제1항에 있어서,
상기 로드셀은 좌측바퀴 및 우측바퀴에 각각 설치되어 각 바퀴에 걸리는 하중을 측정하며,
상기 전복위험판단부는 상기 로드셀에서 측정된 상기 좌측바퀴와 우측바퀴에 걸리는 하중의 차이를 산출하고, 상기 엔코더를 통해 측정된 회전속도가 상기 산출된 하중의 차이에 대응하는 기 설정된 전복 위험 한계 속도를 초과하는지 여부를 확인함으로써 전복 위험 여부를 판단하며,
상기 전복방지컨트롤러는 상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 상기 바퀴와 연계된 모터의 회전 속도를 줄이도록 제동신호를 출력하거나, 또는 브레이크를 작동시키는 제동신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치.
제1항에 있어서,
경사로 등반 각도, 경사로 하강 각도, 또는 경사로 측면 주행 각도를 측정하는 기울기센서;를 더 포함하고,
상기 전복위험판단부는 상기 기울기센서에서 측정한 각도가 기 설정된 경사로 등반 한계 각도, 경사로 하강 한계 각도 또는 경사로 측면 주행 한계 각도에 도달하는지 확인함으로써 전복 위험 여부를 판단하며,
상기 전복방지컨트롤러는 상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 상기 바퀴와 연계된 모터의 회전 속도를 줄이도록 제동신호를 출력하거나, 또는 브레이크를 작동시키는 제동신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치.
제1항에 있어서,
빛을 발산하는 경광등; 및
음향을 출력하는 스피커;를 더 포함하고,
상기 전복방지컨트롤러는 상기 전복위험판단부에서 전복 위험인 것을 판단하면, 빛 또는 음향으로 전복 위험을 알릴 수 있도록 상기 경광등 또는 스피커를 구동시키는 경고신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치.