KR101677075B1 - 전동 휠체어 및 주행 제어방법 - Google Patents

전동 휠체어 및 주행 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동 휠체어가 이동하는 이동로의 기울기에 따라서, 전동 휠체어의 방향전환 회전 반경 및 제동시 제동 거리를 증감하여 사용자의 안전성을 확보하도록 한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 착좌할 수 있도록 시트(11)가 설치되는 차체(1)와, 상기 차체(1)의 하부에 설치되는 바퀴(2)를 구동모터(41)에 의해 회전시켜 상기 차체(1)를 주행시키는 구동장치(40)와, 상기 차체(1)의 주행 방향을 조절하는 조향장치(13)와, 상기 바퀴(2)의 회전을 멈추게 정지시키는 제동장치(30)로 이루어지는 전동 휠체어에 있어서, 상기 차체(1)의 주행 속도와 상기 차체(1)의 기울기를 측정하는 주행 측정부(7) 및 상기 주행 측정부(7)의 측정 신호를 전송 받아 제동시의 정지 거리를 산출하고, 상기 산출된 정지 거리에 근거하여 상기 차체(1)의 주행을 제어하는 주행 제어부(8)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어 및 주행 제어방법에 관한 것이다.

Description

전동 휠체어 및 주행 제어방법{ELECTRIC WHEELCHAIR AND DRIVE CONTROL METHOD}
본 발명은 중추 신경 마비 환자 등의 이동에 이용되는 전동 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동 휠체어가 주행하는 주행로의 기울기를 측정하고 사용자가 조작하는 조이스틱에 의한 휠체어의 속도를 바탕으로 보다 안전하게 제동 거리를 예측 계산하여 주행(선회 및 제동)을 제어하는 특징이 있는 전동 휠체어 및 주행 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 휠체어는 수동식과 전동식으로 분류되며, 수동식은 보호자나 사용자의 힘으로 이동하는 휠체어 이며, 전동식은 축전지의 전원으로 일반 DC구동모터나 BLDC(BrushLess DC)구동모터를 구동하여 속도를 조종하는 휠체어이다.
휠체어의 전, 후진 방향 및 속도는 조이스틱으로 제어하여 설정된 최고 속도에 대하여 사용자가 조이스틱을 조종하여 원하는 방향으로 조이스틱의 기울임에 비례하는 속도를 갖고 주행하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 사용자가 연속주행으로 속도 변화만 줄 경우에는 상기 구동모터는 조이스틱 속도에 따라 구동되어 주행하게 된다. 일반적인 휠체어는 도로의 기울기 사정과 상관없이 설정된 제동력으로 정지 제동시 제동된다.
휠체어는 사용자의 조종기인 조이스틱에 의하여 방향 및 속도의 정보를 휠체어 제어 CPU에 의하여 제어된다. 휠체어가 가파른 경사를 등판하여 올라갈 경우는 주어진 조이스틱에 의한 구동모터의 출력에 의하여 등판 가능하며, 급속으로 제동하여도 탑승자는 안전하다. 휠체어가 가파른 경사를 내려올 경우 사용자의 조이스틱 조종에 의하여 방향 및 속도는 제어되며 경사도에 따라 방향 전환시 휠체어는 전복되며, 급 제동시 휠체어는 앞으로 기울며 위험한 전복되는 상황에 처하게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술의 일례로서, 한국등록특허 제10-1352681호 '휠체어 겸용 전동식 보행 보조기의 속도제어장치' 에는 오르막이나 내리막과 같은 도로 현황에 따라서 보행 보조기의 속도를 제어하여 안전하고 편리하게 보행 보조기를 사용할 수 있도록 한 기술이 기재되어 있다.
상기한 제10-1352681호는 기울기 센서와 속도감지센서를 적용한 것으로, 평지 또는 오르막이나 내리막과 같은 도로 현황을 파악하여 구동모터의 온 구동에 따른 보행 보조기의 속도제어신호를 출력하는 메인제어부와, 상기 메인제어부로부터 출력되는 속도제어신호에 따라 구동구동모터의 속도를 제어하는 구동모터 구동부 및 오르막 또는 내리막에서 보행보조기의 속도제어시, 보행보조기의 밀림현상을 방지하도록 제동력을 제공하는 전자식 브레이크를 포함하여 구성된다.
그러나, 상기한 제10-1352681호는 단순히 오르막 주행시에는 모터구동부에 의해 바퀴의 회전수를 높이고, 내리막 주행시에는 바퀴의 회전수를 낮추는 동작만을 하는 것으로, 경사길에서의 안전성을 높일 수 있으나, 그 만큼 편리성은 저하될 수 밖에 없는 문제점을 가지고 있다. 즉, 경사길 주행시에는 휠체어의 선회나 제동 등의 위험이 없는 경우에도 차량의 속도가 필연적으로 제어되는 불편함이 따른다.
한국등록특허공보 제10-1352681호(2013.10.28. 공개)
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전동 휠체어가 이동하는 이동로의 기울기에 따라 휠체어의 기울기를 센싱하여 방향전환 반경 및 제동시에 제동거리를 늘려 사용자의 안전성을 확보 하고자 하는 것이다. 사용자가 경사로를 내려올 때 평지와 같이 조종기(조이스틱)을 이용하여 최고 속도로 전진하다 급 제동시에 경사를 감안하지 않고 최소 속도로 조종을 의도하거나 실수로 의도하지 않고 조종할 경우 발생하는 전복의 위험을 줄이는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 사용자가 착좌할 수 있도록 시트가 설치되는 차체와, 상기 차체의 하부에 설치되는 바퀴를 구동모터에 의해 회전시켜 상기 차체를 주행시키는 구동장치와, 상기 차체의 주행 방향을 조절하는 조향장치와, 상기 바퀴의 회전을 멈추게 정지시키는 제동장치로 이루어지는 전동 휠체어에 있어서, 상기 차체의 주행 속도와 상기 차체의 기울기를 측정하는 주행 측정부 및 상기 주행 측정부의 측정 신호를 전송 받아 상기 제동장치의 제동에 대한 정지 거리를 산출하고, 상기 산출된 정지 거리에 근거하여 상기 차체의 주행을 제어하는 주행 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어가 제공된다.
상기 주행 제어부는, 상기 차체를 선회시킬 시에 회전반경을 증감시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 주행 제어부는, 상기 차체의 좌우 양측에 설치되는 한 쌍의 바퀴에 각각 설치되는 인-휠모터에 의해 상기 좌우 양측의 바퀴의 회전을 각각 독립적으로 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 주행 제어부는, 상기 차체를 제동시킬 시에 등감속도(EQUIVALENT DECELERATION)로 제동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 주행 제어부는, 사용자에 의해 차체의 주행 특성이 미리 입력되는 메모리부가 구비되어 상기 산출된 정지 거리에 따른 등감속도의 값 및 상기 값의 채택 여부를 입력하는 세팅부가 포함될 수 있다.
상기 주행 측정부는, 상기 구동모터의 회전 속도와, 사용자가 조종기를 조작하여 입력되는 속도를 통해 상기 차체의 주행 속도를 측정하는 속도센서 및 상기 차체의 기울기를 측정하는 자이로 센서로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 전동 휠체어의 주행 제어방법에 있어서, 상기 전동 휠체어의 주행 속도와, 차체의 기울기를 측정하는 신호 측정단계와, 상기 측정된 주행 속도와, 차체의 기울기를 통해 제동 가능 거리를 산출하는 제동 거리 산출단계 및 상기 산출된 제동 가능 거리에 따라 상기 전동 휠체어의 주행을 제어하는 주행 제어단계로 이루어지고, 상기 주행 제어단계는 선회 주행시 회전 방경을 증감시키거나, 제동시 등감속도로 제동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어의 주행 제어방법이 제공된다.
본 발명의 전동 휠체어에 따르면, 전동 휠체어의 기울기를 측정하여 이동로의 기울기를 알 수 있는 센서를 구비하고 경사로의 운행에 조종기의 설정 속도와 주행속도를 센싱하여 사용자의 급격한 방향전환 및 감속으로 전동 휠체어의 전복을 막는 제어 방법을 갖는 것으로 전동 휠체어를 사용하는 사용자의 안전을 확보할 수 있다.
또한, 전동 휠체어의 선회 주행이나, 제동을 하지 않는 안전 주행 중에는 이동로의 기울기에 구애 받지 않고 조종의 자유도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어의 후륜 바퀴 측 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 전동 휠체어를 조작하기 위한 조종기를 나타낸 평면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어의 작동을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 일요부인 주행 제어부의 개념도,
도 6은 본 발명의 일요부인 구동모터의 동작을 나타낸 개념도이고,
도 7은 도 5에 도시된 주행 제어부에 의한 제동이 진행되는 시간 동안의 전동 휠체어의 속도를 나타낸 그래프이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 전동 휠체어 및 주행 제어방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어의 후륜 바퀴(2a)측 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 전동 휠체어는 차체(1)와, 구동장치(40)와, 조향장치(13) 및 제동장치(30)를 포함한다.
차체(1)는 사용자가 착석하는 시트(11)가 설치되고, 시트(11)에는 사용자가 착석시 팔을 받칠 수 있는 팔받침대(15)와, 발을 받칠 수 있는 발판(6)이 설치된다. 그리고, 팔받침대(15)의 일측에는 사용자가 전동 휠체어의 주행을 조종할 수 있도록 하는 조종기(5)가 설치된다.
구동장치(40)는 배터리, 구동모터(41), 감속기(33) 및 바퀴(2)로 구성되어, 차체(1)의 하부에 프레임 구조체(4)를 통해 설치된다. 구동장치(40)는 배터리의 동력이 전달되는 구동구동모터(41)에 구동축으로 연결된 바퀴가 회전하여 차체를 전후로 주행시킨다. 이때, 구동모터(41)에 연결되는 구동축을 후륜 바퀴쪽으로 연결하여 후륜의 구동에 의해 차체의 주행이 이루어지도록 구성된다. 또한, 구동모터(41)는 차체의 좌우 양측의 차륜에 각각 설치되어 독립적인 구동을 가능하게 하는 인-휠모터(IN-WHEEL MOTOR)로 구성될 수 있다.
조향장치(13)는 전륜 바퀴(2b)의 조향각을 조절하여 차체(1)의 진행 방향을 바꿀 수 있도록 구성되며, 제동장치(30)는 사용자의 조작에 의해 상기 바퀴(2)의 회전을 멈추게 하여 차체(1)의 주행을 감속 또는 정지시킨다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어는 상기한 차체(1), 구동장치(40), 조향장치(13) 및 제동장치(30) 외에 주행 측정부(7)와, 주행 제어부(8)를 더 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 따른 구성에서 상기한 차체(1)와, 구동장치(40)와, 조향장치(13) 및 제동장치(30)들은 통상의 전동 휠체어의 구성과 큰 차이점이 없다. 따라서, 이하에서는 통상의 전동 휠체어와 차이점을 가지는 주행 측정부(7)와 주행 제어부(8)에 대해서 중점적으로 설명하도록 한다.
주행 측정부(7)는 차체(1)의 일측에 설치되어 주행 속도와, 기울기를 측정한다. 그리고, 주행 제어부(8)는 주행 측정부(7)의 측정 신호를 전송 받아 제동장치(30)의 제동에 대한 정지 거리를 산출하고, 산출된 정지 거리에 근거하여 차체(1)의 주행을 제어한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 주행 측정부(7)는 차체(1)의 속도를 측정하는 속도센서와, 차체의 기울기를 측정하는 기울기 센서를 포함한다. 이때, 속도센서는 차체의 주행 속도를 실시간으로 측정하는 제1속도센서와, 사용자의 조종기 조작에 의해 입력되는 속도를 측정하는 제2속도센서로 구성될 수 있다.
또한, 기울기 센서(70)는 자이로 센서로 구성될 수 있다.
이러한, 주행 제어부(8)는 주행 측정부(7)로부터 전송된 차체(1)의 속도와 기울기 신호를 종합하여 제동장치(30)의 제동시 예상 정지 거리를 산출하며, 산출된 정지 거리에 근거하여 주행을 제어한다.
보다 구체적으로, 주행 제어부(8)는 사용자의 조작에 의해 차체를 선회시킬 시에 회전 반경을 증감시키거나, 사용자의 조작에 의해 차체(1)를 제동시킬 시에 등감속도(EQUIVALENT DECELERATION)로 제동시키도록 제어한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어는 차체(1)의 선회시 회전 반경을 증감시키는 경우, 조향장치(13)에 의해 차체(1)의 좌우 바퀴(2)의 선회각을 직접 조절하는 방법이 사용될 수 있고, 인-휠모터에 의해 좌우 바퀴(2)를 독립적으로 회전 구동시켜 선회각을 조절하는 방법이 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 사용자에 의한 조종기(5)의 조종에 따라 제어되는 것으로서, 구동모터(41), 감속기(33), 바퀴(2)를 나타낸다.
후륜 바퀴(2)측에는 정지시 전동 휠체어를 움직이지 않게 하는 전자 브레이크가 구비되어 있다. 전자 브레이크는 상기한 조종기(5)의 전원스위치(211)를 ON 시키면 전원이 공급된다. 이때, 조종기(5)의 설정 속도가 '0' 이면 전동 휠체어는 별도의 제동장치(30)가 없으면 경사로를 따라 움직이게 된다. 이를 방지하기 위하여, 조종기(5)의 설정 속도가 '0' 인 경우 전자 브레이크에 전원이 공급되지 않으면 스프링에 의해 전자 브레이크에 구비된 브레이크 패드가 구동모터(41) 축을 압착하여 제동한다. 그리고 사용자가 조종기(5)를 동작시켜 속도를 증가시키면 브레이크 코일에 전원을 공급하여 브레이크 패드를 풀어준다.
도 3은 본 발명의 전동 휠체어를 조작하기 위한 조종기(5)를 나타낸다. 조종기(5)는 도 1에 도시된 차체(1)의 팔받침대(15)의 끝단부에 설치되어 사용자가 손으로 직접 조작할 수 있도록 구성된다.
이러한 조종기(5)는 전동 휠체어의 동력원인 배터리의 상태를 표시하는 배터리 전원량 표시부(200) 총 5단계의 구분으로 최고속도를 표시할 수 있는 속도표시부(221), 전동 휠체어에 전원을 공급하는 전원 스위치(211). 최고속도 조종 버튼(212, 213), 방향 지시등 동작 버튼(214, 215), 전조등 동작 버튼(216), 비상등 동작 버튼(217), 경음기 동작 버튼(218) 및 전동 휠체어의 방향과 설정된 최고속도 범위내의 속도를 조종하는 조이스틱(219) 등으로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어의 작동을 나타낸 순서도이다. 도 4를 참조하면, 전동 휠체어의 조종기(5)와, 배터리(90)와, 주행 측정부(7)의 기울기 센서(70) 및 속도센서(43)와, 주행 제어부(8)가 서로 연결된다. 주행 제어부(8)는 주행 측정부(7)로부터 신호를 전송받아 정지 거리를 산출하기 위한 메인 제어부(80)가 구비된다. 구동모터(41)에는 차체(1)의 속도를 실시간으로 측정하기 위한 속도센서(43)가 직결된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어의 일요부인 주행 제어부(8)의 작동 회로도이다. 도 5의 (a)는 +/-로 구분되는 전원 공급선을 갖는 브로쉬 직류구동모터를 구동 및 제동하는 제어도의 일례로서, 정방향 구동은 Q1, Q4를 PWM(Pulse width Modulation)의 펄스로 엔코더 신호와 조이스틱 속도 신호를 바탕으로 부궤환(PID; Proportional Integral derivative) 제어로 조이스틱 설정 속도에 대응하는 구동모터(41)의 속도를 제어할 수 있다.
상기 정방향 구동제어 설명의 역방향 제어는 Q3, Q2로 구동 제어할 수 있다. 상기와 같이 정, 역방향의 제어 방법을 바탕으로, 정방향 속도에서 전동 휠체어를 제동하는 방법은 전동 휠체어의 속도를 감속하기 위하여 역방향 구동 제어하여 제동한다. 전동 휠체어 구동모터(41)의 역방향 구동 제어시 제동은 정방향 구동 제어로 제동한다.
도 5의 (b)는 3상 BLDC 모터의 구동에 대한 것으로 구동모터(41)에 구비된 Hall 센서에 의하여 Q1~Q6을 도 5의 (a)의 방법과 유사하게 제어하여 구동 및 제동할 수 있으며, BLDC구동모터의 회전체에 구비된 자석을 이용하여, 공급전원측 스위칭 소자Q1, Q3, Q5을 동작시키지 않고 Q2, Q4, Q6중 각각 2소자를 동작시켜 제동할 수 있으며 이는 일반적인 내용인 것이다.
즉 BLDC 모터내에 구비된 자석으로 인하여 BLDC 모터는 발전 동작을 하며 구동모터(41)의 단자 A, B, C의 2 단자 이상을 합선하여 부하를 가함으로써 제동이 가능하다.
도 6은 본 발명에서 구현하고자 하는 구동모터(41)의 동작을 나타낸 개념도이다. 도 6을 참조하면, 전동 휠체어의 사용에는 국제/국내 규격으로 최대 속도에서 제동 거리를 1m 이내로 규정하여 전동 휠체어의 성능을 규정하고 있다. 이 규정은 주행로의 기울기가 없는 경우이며, 주행로의 기울기가 30°의 경우 최대 속도에서 1m 미만으로 급정지시 전복의 위험이 있다.
이를 방지하기 위해 본 발명의 전동 휠체어의 주행 제어부(8)는 조종기(5)를 통해 입력된 속도 신호와, 기울기 센서의 기울기 신호 및 전동 휠체어의 실시간 속도 신호를 이용하여 전복의 위험을 피하도록 한다.
즉, 주행 제어부(8)는 입력되는 신호들로부터 제동 거리를 계산하고, 일정한 감속도로 표현되는 시간별 전동 휠체어 속도 계산으로 속도를 계산하고 PID 제어하여 구동모터(41)를 제동함으로써, 전동 휠체어를 감속 또는 정지 시킨다.
도 7은 상기한 주행 제어부(8)에 의한 제동시 제동이 진행되는 시간(t2~t1) 동안의 전동 휠체어 속도(704)와, 그 시간에 대한 조이스틱의 속도(703)를 나타내고 있다. 즉, 조종기의 입력 속도가 '0' 으로 급격히 변화하여도 전동 휠체어의 속도는 계산된 제동 거리에 비례하는 시간 동안 일정한 감속도를 갖는 속도로 감소하여 제동된다.
이를 식으로 나타내면 계산된 제동거리 L, 속도 v1에 대하여 t2-t1=2L/v1 이며, 예로 L=2m, v1=6km/h인 경우 t2-t1=4m / 6km/3600sec=2.4sec이며, 제동 PWM 펄스 주파수를 20kHz인 경우 0.05msec이므로 PID 제어 설정 속도(704)를 2.4sec에 대하여 10msec 마다 재 설정하면 240번의 속도가 재설정되어 전동 휠체어는 감속되어 일정값의 감속도로 안전하게 감속 및 정지가 이루어진다.
상기의 제동 방법에서 제동 거리의 계산은 전동 휠체어의 구조, 기울기, 제동 개시 시의 속도에 의한 것을 변수로 계산된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어는 주행 제어부(8)에서 산출한 정지 거리에 따른 감속도의 배율과 그 채택 여부를 사용자가 입력할 수 있도록 하는 세팅부가 더 포함된다. 그리고, 세팅부에는 사용자에 의해 차체(1)의 주행 특성이 미리 입력되는 메모리부가 구비된다. 이러한 세팅부는 사용자가 임의로 제동거리 계산하고, 제동 사용 여부를 결정할 수 있도록 조종기(5)와 연결된다.
상기한 세팅부에 의하면, 전동 휠체어 속도와 기울기로 계산되는 제동거리 계산에 필요로 하는 기울기 값을 입력할 수 있다. 일예로, 기울기-속도 제동거리의 입력 값으로 '0' 인 경우 채택하지 않으며, '1' 인 경우 최소 '2' 인 경우 계산값의 2배의 제동 거리를 갖는 거리로 전동 휠체어는 제동되며, 이는 사용자의 몸무게와 연관된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어의 선회 주행시의 제어 흐름을 나타낸다. 본 발명에서 사용하는 전동 휠체어의 기울기와 속도를 바탕으로 제동 거리를 제어하는 것과 같이 전동 휠체어의 기울기와 속도를 바탕으로 전동 휠체어가 선회 주행할 경우에도 적용된다. 즉, 전동 휠체어가 내리막 경사에서 급격한 선회 주행을 할 경우, 원심력에 의하여 전동 휠체어는 전복될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 전동 휠체어의 기울기와 속도, 전환 방향을 고려하여 좌. 우 바퀴의 속도를 제어하여 전동 휠체어 최소 회전 반경을 제어하여야 한다. 이는 상기의 설명과 동일하게 도 6의 주행 제어부(8)의 제어 SW로 계산하여 전동 휠체어의 좌. 우 구동 바퀴의 속도를 제어한다.
상기한 구성에 따르는 본 발명의 전동 휠체어는 배터리(90)에 의해 전원이 공급되는 구동모터(41)의 속도 제어를 PWM 제어로 조종하여 속도 제어가 가능하다. 또한, BLDC모터의 경우에도 PWM제어로 속도 및 제동력의 제어가 가능하다.
또한, 본 발명에서는 종래와 같이 전자식 브레이크를 사용하지 않고도 전동 휠체어의 구동모터(41)를 제어하여 제어력을 얻음과 동시에 자이로 센서 등을 이용한 차체의 기울기 신호를 이용하여 전동 휠체어가 전복하지 않는 안전한 방향 전환 반경 및 제동 거리를 확보하여 제어할 수 있다. 즉, 전동 휠체어의 제동에 필요로 되는 감속도는 제동 시간 내 일정한 값이 제일 안전한 바, 본 발명에서는 제동 시간내에서 일정하게 하는 등감속도를 사용하여 제동함으로써, 전동 휠체어의 전복을 방지할 수 있다.
또한, 사용자의 선택에 의해 주행 특성이 입력되는 세팅부가 전동 휠체어의 조종기와 연결되어, 각각의 주행별로 제어 특성(최고속도, 가속도, 제동거리 등)을 변경할 수 있다. 즉, 기울기 센서(70)에 의해 측정된 기울기와 이를 통해 산출되는 제동 거리 비율을 사용자의 의지에 의하여 입력하거나, 채택 여부를 결정할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 전동 휠체어 및 주행 제어방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 차체
11: 시트
2(2a, 2b): 바퀴
4: 프레임 구조체
5: 조종기
7: 주행 측정부
8: 주행 제어부
13: 조향장치
30: 제동장치
40: 구동장치
41(41a, 41b): 구동모터
43(43a, 43b): 속도센서
70: 기울기 센서
80: 메인 제어부
90: 베터리

Claims (6)

  1. 사용자가 착좌할 수 있도록 시트(11)가 설치되는 차체(1)와; 상기 차체(1)의 하부에 설치되는 바퀴(2)를 구동모터(41)에 의해 회전시켜 상기 차체(1)를 주행시키는 구동장치(40)와; 상기 차체(1)의 주행 방향을 조절하는 조향장치(13)와; 상기 바퀴(2)의 회전을 멈추게 정지시키는 제동장치(30)와; 상기 차체(1)의 주행 속도와 상기 차체(1)의 기울기를 측정하는 주행 측정부(7)와; 상기 주행 측정부(7)의 측정 신호를 전송 받아 제동시의 정지 거리를 산출하고 상기 산출된 정지 거리에 근거하여 상기 차체(1)의 주행을 제어하는 주행 제어부(8); 를 포함하는 전동 휠체어에 있어서,
    상기 주행 제어부(8)는,
    사용자에 의해 상기 차체의 주행 특성이 미리 입력되는 메모리부가 구비되어 상기 산출된 정지 거리에 따른 등감속도의 값 및 상기 값의 채택 여부를 입력하는 세팅부; 가 포함되는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주행 제어부(8)는,
    상기 차체(1)의 좌우 양측에 설치되는 한 쌍의 바퀴(2)에 각각 설치되는 인-휠모터(IN-WHEEL MOTOR)에 의해 상기 각 바퀴(2)의 회전을 독립적으로 구동시켜 차체를 선회시킬 시에 회전반경을 증감시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주행 제어부(8)는,
    상기 차체(1)를 제동시킬 시에 등감속도(EQUIVALENT DECELERATION)로 제동시키는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주행 측정부(7)는,
    상기 구동모터(41)의 회전 속도와, 사용자가 조종기(5)를 조작하여 입력되는 속도를 통해 상기 차체(1)의 주행 속도를 측정하는 속도센서(43); 및
    상기 차체(1)의 기울기를 측정하는 자이로 센서(70); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어.
  6. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200136717A (ko) 2019-05-28 2020-12-08 오봉석 조이스틱 제어장치
KR20230090452A (ko) 2021-12-14 2023-06-22 염혜경 상보 필터를 이용한 사용자 상체 기울기 인식 전동 휠체어

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109506671B (zh) * 2019-01-28 2020-07-14 江苏满运软件科技有限公司 路径规划方法、系统、设备及存储介质
KR102389142B1 (ko) * 2020-07-08 2022-04-20 금오공과대학교 산학협력단 이동로봇의 직관적이고 안정적인 운용을 위한 조이스틱 맵핑 방법
KR102603085B1 (ko) * 2021-10-25 2023-11-16 오봉석 직진 주행 성능이 향상된 전동 휠체어
CN114041934A (zh) * 2021-10-25 2022-02-15 中国科学院自动化研究所 一种电动轮椅的控制方法及控制器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101386197B1 (ko) * 2013-01-04 2014-04-17 한국산업기술대학교산학협력단 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100224391B1 (ko) * 1996-11-15 1999-10-15 정몽규 안전 브레이크 장치
KR20130115536A (ko) * 2012-04-12 2013-10-22 근로복지공단 전동휠체어용 브레이크 시스템
KR101352681B1 (ko) 2012-04-17 2014-01-17 주식회사 청우메디칼 휠체어 겸용 전동식 보행 보조기의 속도제어장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101386197B1 (ko) * 2013-01-04 2014-04-17 한국산업기술대학교산학협력단 전동 휠체어 및 전동 보행 보조기의 전복 방지 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200136717A (ko) 2019-05-28 2020-12-08 오봉석 조이스틱 제어장치
KR20230090452A (ko) 2021-12-14 2023-06-22 염혜경 상보 필터를 이용한 사용자 상체 기울기 인식 전동 휠체어

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