KR101925814B1 - 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법 - Google Patents

고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법 Download PDF

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박범진
김형수
김영민
김지수
노창균
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 주행 안전성을 높인 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법에 관한 것으로, 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하고,차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하는 것이다.

Description

고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법{Vehicle for Mobility Impaired and Elderly Persons and Method for Driving Balance Control the same}
본 발명은 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단에 관한 것으로, 구체적으로 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 주행 안전성을 높인 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고령화 사회란 총 인구 중에 65세 이상의 인구 비율이 7% 이상인 사회를 말하며, 현재 사회의 선진화 및 BT(Bio Technology) 산업의 발전으로 인해 인간의 수명이 연장되어 고령화 사회를 예고하고 있다.
현재 우리나라는 고령화 사회를 지나 2020년 경에는 고령사회로의 진입이 예상되고 있다. 고령화 사회가 도래하면서 세계적으로 실버산업이 폭발적으로 증가하고 있으며, 특히 우리나라는 세계에서 가장 빠른 고령인구의 증가율을 보여 실버산업이 급속하게 증가할 가능성이 높으며 85세 이상 초고령 인구의 증가로 요양보호를 요하는 노인이 증가하여 의료서비스, 사회서비스 등의 실버산업 발전을 촉진하고 있다.
현재 세계적으로 고령화가 진행되고 있는 시점에서 고령자 삶의 질(QOL; Quality Of Life) 향상을 통해 사회참여를 도모하기 위해 필요한 분야로는 생명지원 분야, 생활지원 분야와 생활 활동지원 분야 등으로 구분할 수 있으며, 이에 필요한 기술로는 생체기능 대행 보조기술, 치료지원 기술, 자립지원 기술, 생체계측 기술 등을 활용한 자립지원 기술 및 간호지원 기술이 요구된다.
이러한 기술의 하나로서, 전동 휠체어가 고령자의 이동수단으로 각광받고 있다. 고령자는 짧은 거리도 혼자서 걸어다니기가 힘든 경우가 많으며, 팔 힘이 없기 때문에 혼자서 휠체어의 바퀴를 밀수가 없어, 전동모터의 구동력을 필요로 한다.
전동 스쿠터는 모터, 배터리, 기어 장치 및 제어 장치 등을 장착하여 전기의 힘으로 구동되며, 최근에는 장애 또는 노약자를 위해 근거리 이용 및 이송수단으로 많이 이용되고 있으며, 스쿠터의 본체 일측에는 사람이 운전을 하거나, 조정을 하기 용이하도록 손잡이가 연결되어 있으며, 본체에는 하단에는 노면과 접지되도록 다수 개의 바퀴가 부착되어 있다.
그러나 노면이 균일하지 않으면, 바퀴와 노면과의 사이에 접지력이 달라 접지력이 약한 바퀴가 헛돌게 되어 카트가 직진을 하지 못하고 한쪽으로 기울이 지는 문제점이 있으며, 노면의 충격을 잘 흡수하지 못해 적재물이 파손되거나 본체가 파손되고, 전복시에 사용자의 안전에 큰 문제를 일으키는 등의 문제점이 있었다.
교통약자법에 의거 교통약자는 모든 교통수단에 대하여 차별없이 안전하고 편리하게 이용할 수 있는 권리를 가진다고 되어 있으나, 휠체어 이용자가 이용할 수 있는 교통수단은 극히 제한적이다.
교통약자의 실질적인 독립생활 보장 및 사회참여를 위해서는 비장애인과 동일한 수준으로 안전하게 이동할 수 있는 기술적 제도적 여건 마련이 필요하다.
또한, 이동제약자들은 긴급재난상황시에도 이동이 매우 취약함에 따라, 병원, 요양시설, 이동지원센터 등의 시설에 대한 화재 발생시 대규모 인명사고가 발생할 위험이 있으므로 신속한 대피를 지원하기 위한 무동력의 계단 이송 지원 장치의 개발이 필요하다.
특히, 장애인 및 고령자의 보행보조 및 근거리 이동수단으로 사용할 수 있는 개인교통수단인 하이브리드형 실버캐리지 개발이 요구되고 있다.
이러한 교통약자를 위한 이동수단은 운전중에 발생하는 상황에 대한 운전자의 대응이 신속하게 이루어지기 어렵기 때문에 전복 위험이 항상 존재하여 이에 대한 대응 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0051017호 대한민국 공개특허 제10-2017-0100209호 대한민국 공개특허 제10-2014-0037755호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 주행 안전성을 높인 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 핸들의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도를 인식하여 회전하여 회전반경을 줄여 운전 편리성 및 안전성을 높인 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 정속 주행 가능하도록 하여 운전 편리성 및 안전성을 높인 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전후륜 무게배분에 따른 속도제어를 하여 경사지에서 차체에 한쪽 방향에 무게가 실렸을 때 발생 가능한 전복사고를 방지할 수 있도록 한 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 전륜과 후륜 축에 입력된 무게값을 바탕으로 비율이 특정 비율(4:6~6:4)을 초과하였을 때 최고속도를 제한하여 위험 상황의 발생을 미리 예방할 수 있도록 한 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 운전자의 운전중에 발생하는 위험 상황에 대한 대응이 신속하게 이루어질 수 있도록 하여 물적,인적 손실을 억제할 수 있도록 한 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전륜의 좌우 바퀴간 거리인 제 1 윤거와 전륜과 일정 축거를 갖는 후륜의 좌우 바퀴간 거리인 제 2 윤거를 갖고, 제 2 윤거보다 제 1 윤거가 더 큰 역삼륜 구조를 갖고, 후륜에 의해 방향 전환이 이루어지도록 하여 조향 및 방향 전환의 안정성을 높인 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상단에 핸들 프레임을 갖는 전면 프레임에 시트 프레임과 바디 프레임이 접철되는 접이식 구조를 갖고 사용자의 체형에 맞게 시트 프레임의 위치를 조절할 수 있도록 하여 사용자의 편리성 및 주행시의 안전성을 높인 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전륜(구동축에 해당함)의 무게배분 비율이 55% ~ 65% 사이(약 6:4)이 되는지를 판단하여 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하여 차체의 전후 밸런스를 유지하여 경사로 등 주행환경에서 주행 능력을 확보하고, 전복 위험성을 줄일 수 있도록 한 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단은 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하고,핸들부의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도에 따라 회전하여 회전반경을 줄이는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단은 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하고, 차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 최고속도를 제한하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단은 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하고, 차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 주행 밸런스 유지를 위한 제어는, 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축,안장 각도 하강,안장 길이 연장 기능을 선택적으로 수행하고, 전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장,안장 각도 상승,안장 길이 단축 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 바디 프레임이 접이식으로 연결되고 전륜 축의 상부 방향으로 구성되어 차체 전면을 구성하는 전면 프레임과,사용자에 의한 조향 제어 및 구동 제어를 위한 수단을 갖는 핸들부가 구비되고 상기 전면 프레임에 의해 지지되는 핸들 프레임과,상기 전면 프레임에 접이식으로 연결되고 착좌 위치가 조절되는 시트부를 갖는 시트 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 설정된 정속 주행이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단은 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하는 차체부;상기 차체부에 구성되는 스로틀 밸브 및 가속 버튼과, 핸드 브레이크 및 감속 버튼과, 속도 지정 버튼을 갖는 사용자 제어부;상기 차체부에 구성되어 장애물 인지를 위한 스테레오 센서, ToF 센서, 초음파 센서를 갖고, 메인 제어기로 장애물 인지를 위한 센싱 신호를 전달하는 제 1 센서부; 및 자세 인지를 위한 IMU 센서, 로드 셀을 갖고 차체 자세 인지를 위한 센싱신호를 메인 제어기로 전달하는 제 2 센서부;상기 제 1 센서부 및 제 2 센서부로부터 전달받은 장애물 인지 및 차체 자세 인지 결과에 따라 장애물 경고 및 구동 제어 신호를 출력하는 메인 제어기;상기 메인 제어기의 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하는 구동 제어기;상기 차체부에 구성되는 유저 인터페이스를 제공하는 UI 패널, 알람 장치,전조등,후미등 제어를 수행하는 UI 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어를 위하여, 핸들의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수 제어를 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도에 따라 회전하도록 하는 회전 반경 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 회전 반경 제어부는, 사용자에 의한 핸들의 움직임 각도를 인식하는 핸들 움직임 각도 인식부와,핸들 움직임 각도 인식부의 핸들 움직임 각도 인식 결과를 기준으로 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하는 구동륜 모터 회전수 제어부와,핸들 움직임 각도에 따라 후륜 캐스터를 회전시켜 회전반경을 줄이는 후륜 캐스터 회전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어를 위하여, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 정속 주행이 이루어지도록 하는 정속 주행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 정속 주행 제어부는, IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 경사도 판정부와,상기 경사도 판정부의 판정 결과를 반영하여 사용자가 설정한 정속 주행의 속도가 일정하게 유지되도록 정속 주행을 위한 제어 신호를 출력하는 정속 주행 제어신호 출력부와,상기 정속 주행 제어신호 출력부의 제어신호에 의해 경사도와 무관하게 사용자 지정 속도로 주행에 이루어지도록 모터 출력을 제어하는 모터 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어를 위하여, 차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 최고속도를 제한하는 전후륜 무게 배분기준 속도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전후륜 무게 배분 기준 속도 제어부는, IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 경사도 판정부와,로드 셀을 통한 전륜 무게값 및 후륜 무게값을 검출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율을 산출하는 전륜,후륜 무게배분 검출부와,전륜,후륜 무게배분 검출부의 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 설정된 기준 비율의 범위가 아닌 경우에는 최고속도를 제한하기 위한 제어 신호를 출력하는 최고속도 제한 제어부와,최고속도 제한 제어부의 제어에 의해 설정된 최고 속도 이하의 속도로 주행이 이루어지도록 모터 출력을 제어하는 모터 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 기준 비율의 범위 설정은, 이동수단의 설계 구조, 노면상태, 보행 환경, 평균 주행 속도, 주행중의 접지력을 고려하여 이동 수단의 전복을 억제하는 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.
그리고 구동 제어기는, 차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
그리고 주행 밸런스 유지를 위한 제어는, 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축,안장 각도 하강,안장 길이 연장 기능을 선택적으로 수행하고, 전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장,안장 각도 상승,안장 길이 단축 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법은 정속 주행 모드이면, 차체 자세를 인식하여 경사도 판정을 하는 단계;차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 주행을 계속하는 단계;평시 주행 모드이면, 주행중에 전륜과 후륜 축의 무게값 산출을 하는 단계;전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 기준 비율을 초과하는지를 판단하는 단계;전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 기준 비율을 초과하면 최고속도를 제한하여 사용자의 가속 제어가 있는 경우라도 설정된 최고 속도 이상으로 가속이 이루어지지 않도록 모터 출력을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 차체 자세를 인식하여 경사도 판정을 하는 단계에서,차체 자세의 판정은 차체에 구비되는 IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전륜과 후륜 축의 무게값 산출을 하는 단계에서, 무게값 산출은 차체에 구비되는 로드 셀을 통한 전륜 무게값 및 후륜 무게값을 검출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율을 산출하는 것을 특징으로 한다.
그리고 기준 비율은, 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4으로 설정하여 이를 초과하였을 때 최고속도를 제한하는 것을 특징으로 한다.
그리고 기준 비율의 범위 설정은, 이동수단의 설계 구조, 노면상태, 보행 환경, 평균 주행 속도, 주행중의 접지력을 고려하여 이동 수단의 전복을 억제하는 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.
그리고 정속 주행 모드에서, 사용자 설정에 의한 정속 주행 모드가 해제되지 않는 동안에는 경사도 인식 및 모터 출력 제어 과정을 반복하여 정속 주행이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법은 사용자가 탑승하면 이동수단에 설치된 로드셀을 통해 무게 측정을 하여 사용자 탑승 후의 전륜과 후륜 사이의 무게배분 측정을 하는 단계;구동륜의 무게배분 비율이 4:6 ~ 6:4 사이가 되는지를 판단하여, 조건을 만족하면 주행 가능한 상태인 것으로 판단하고, 조건을 만족하지 않는 경우에는 주행이 불가능한 상태인 것으로 판단하고 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하는 단계;주행 중 차량에 탑재된 IMU 센서를 통해 차량의 자세를 확인하고 이를 통해 경사도의 변화가 있을 경우 무게 배분 상태를 다시 확인하여 무게배분 조건 만족 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 주행 밸런스 유지를 위한 제어는, 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축,안장 각도 하강,안장 길이 연장 기능을 선택적으로 수행하고, 전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장,안장 각도 상승,안장 길이 단축 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 경사도의 변화가 없는 경우에는 현재 각도를 유지하고, 경사도의 변화가 횡경사인 경우 윤거 조절을 통해 좌우 밸런스를 향상시키고, 종경사인 경우 경사도에 맞추어 안장의 기울기가 수평이 유지되도록 하고, 무게 배분 상태를 다시 확인하여 무게배분 조건 만족 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 차체 자세 및 위험도를 인지하고 판단 결과에 따라 자동으로 정속주행을 하여 안전성을 높인다.
둘째, 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 주행 안전성을 높일 수 있다.
셋째, 핸들의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도를 인식하여 회전하여 회전반경을 줄여 운전 편리성 및 안전성을 높인다.
넷째, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 정속 주행 가능하도록 하여 운전 편리성 및 안전성을 높인다.
다섯째, 전후륜 무게배분에 따른 속도제어를 하여 경사지에서 차체에 한쪽 방향에 무게가 실렸을 때 발생 가능한 전복사고를 방지할 수 있도록 한다.
여섯째, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 전륜과 후륜 축에 입력된 무게값을 바탕으로 비율이 특정 비율(4:6~6:4)을 초과하였을 때 최고속도를 제한하여 위험 상황의 발생을 미리 예방할 수 있다.
일곱째, 운전자의 운전중에 발생하는 위험 상황에 대한 대응이 신속하게 이루어질 수 있도록 하여 물적,인적 손실을 억제할 수 있도록 한다.
여덟째, 전륜(구동축에 해당함)의 무게배분 비율이 55% ~ 65% 사이(약 6:4)이 되는지를 판단하여 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하여 차체의 전후 밸런스를 유지하여 경사로 등 주행환경에서 주행 능력을 확보하고, 전복 위험성을 줄일 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 구성 블록도
도 3은 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어 수단의 상세 구성도
도 4는 본 발명에 따른 회전 반경 제어부의 상세 구성도
도 5는 본 발명에 따른 정속 주행 제어부의 상세 구성도
도 6은 본 발명에 따른 전후륜 무게 배분 기준 속도 제어부의 상세 구성도
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 나타낸 플로우 차트
도 8a와 도 8b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 나타낸 플로우 차트 및 로드 셀 위치를 나타낸 구성도
도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 주행 밸런스 유지 제어를 위한 상세 방법을 나타낸 플로우 차트 및 주행 밸런스 유지 제어 수단을 나타낸 구성도
이하, 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 구성도이다.
본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법은 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 주행 안전성을 높일 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 핸들의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도를 인식하여 회전하여 회전반경을 줄이는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 정속 주행 가능하도록 하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 전후륜 무게배분에 따른 속도제어를 하여 경사지에서 차체에 한쪽 방향에 무게가 실렸을 때 발생 가능한 전복사고를 방지할 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 전륜과 후륜 축에 입력된 무게값을 바탕으로 비율이 특정 비율(4:6~6:4)을 초과하였을 때 최고속도를 제한하여 위험 상황의 발생을 미리 예방할 수 있도록 하는 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 전륜(구동축에 해당함)의 무게배분 비율이 55% ~ 65% 사이(약 6:4)이 되는지를 판단하여 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하여 주행을 시작하는 구성을 포함할 수 있다.
주행 밸런스 유지를 위한 제어는 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 등 3개의 기능을 수행하는 것을 포함하고, 전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축/안장 각도 하강/안장 길이 연장 기능을 수행하고, 전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장/안장 각도 상승/안장 길이 단축 기능을 수행하는 구성을 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 기본 구조는 다음과 같다.
도 1에서와 같이, 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜(50)과 전륜(50)과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜(60)을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임(10)과, 상기 바디 프레임(10)이 접이식으로 연결되고 전륜(50) 축의 상부 방향으로 구성되어 차체 전면을 구성하는 전면 프레임(40)과, 사용자에 의한 조향 제어 및 구동 제어를 위한 수단을 갖는 핸들부(80)가 구비되고 상기 전면 프레임(40)에 의해 지지되는 핸들 프레임(20)과, 상기 전면 프레임(40)에 접이식으로 연결되고 착좌 위치가 조절되는 시트부(70)를 갖는 시트 프레임(30)을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단은 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜(50)과 전륜(50)과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜(60)을 구비하는 역삼륜 구조를 갖고, 핸들부(80)의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도를 인식하여 회전하여 회전반경을 줄이는 것이다.
여기서, 핸들부(80)는 가속 장치가 스로틀 밸브 또는 버튼으로 구성될 수 있고, 제동 장치는 핸드 브레이크 또는 버튼으로 구성될 수 있다.
또한, 바디 프레임(10) 및 시트 프레임(30)이 전면 프레임(40)에 접이식으로 연결되는 접철 구조를 갖고 사용자의 체형에 맞게 시트 프레임(30)의 위치를 조절할 수 있도록 하여 사용자의 편리성 및 주행시의 안전성을 높인다.
특히, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 전륜과 후륜 축에 입력된 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 특정 비율(4:6~6:4)을 초과하였을 때 최고속도를 제한하여 위험 상황의 발생을 미리 예방할 수 있도록 한다.
그리고 차체에 점등 및 점멸이 가능한 전조등 및 후미등, 경적 및 부저가 구비되고, 전륜(50) 및 후륜(60)은 인휠모터 사용 구동장치 및 타이어가 부착된 휠을 구비할 수 있다.
그리고 구동을 위한 모터는 전륜(50) 또는 후륜(60)에 구성되거나, 전륜(50) 및 후륜(60)에 모두 삽입되어 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 전체 구성은 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 구성 블록도이다.
본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단은 도 2에서와 같이, 차체를 구성하는 프레임, 안장, 핸들과, 차체에 구성되는 유저 인터페이스를 제공하는 UI 패널, 알람 장치,전조등,후미등 그리고 스로틀 밸브/가속 버튼 및 핸드 브레이크/감속 버튼 및 속도 지정 버튼을 갖는 사용자 제어부(200)를 포함하는 차체부(100)와, 장애물 인지를 위한 스테레오 센서, ToF 센서, 초음파 센서를 갖는 제 1 센서부(300a) 및 자세 인지를 위한 IMU 센서, 로드 셀을 갖는 제 2 센서부(300b)와, 사용자 제어부(200)의 제어에 의해 주행시의 조향 제어를 하는 조향 장치, 주행을 위한 전륜과 후륜, 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하는 구동 제어기(700)를 포함하는 구동부(400)와, 제 1 센서부(300a) 및 제 2 센서부(300b)를 통한 장애물 인지 및 차체 자세 인지 결과에 따라 장애물 경고 및 구동 제어 신호를 출력하는 메인 제어기(600)와, 유저 인터페이스를 제공하는 UI 패널, 알람 장치,전조등,후미등 제어를 수행하는 UI 제어기(500)를 포함한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어 수단의 상세 구성은 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어 수단의 상세 구성도이다.
그리고 도 4는 본 발명에 따른 회전 반경 제어부의 상세 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 정속 주행 제어부의 상세 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전후륜 무게 배분 기준 속도 제어부의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어 수단은 도 3에서와 같이, 핸들의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도를 인식하여 회전하여 회전반경을 줄이는 회전 반경 제어부(31)와, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 정속 주행이 이루어지도록 하는 정속 주행 제어부(32)와, 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 특정 비율(4:6~6:4)을 초과하였을 때 최고속도를 제한하는 무게 배분기준 속도 제어부(33)를 포함한다.
본 발명에 따른 회전 반경 제어부(31)의 상세 구성은 도 4에서와 같이, 사용자에 의한 핸들의 움직임 각도를 인식하는 핸들 움직임 각도 인식부(41)와, 핸들 움직임 각도 인식부(41)의 핸들 움직임 각도 인식 결과를 기준으로 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하는 구동륜 모터 회전수 제어부(42)와, 핸들 움직임 각도에 따라 후륜 캐스터를 회전시켜 회전반경을 줄이는 후륜 캐스터 회전 제어부(43)를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 정속 주행 제어부(32)의 상세 구성은 도 5에서와 같이, IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 경사도 판정부(51)와, 경사도 판정부(51)의 판정 결과를 반영하여 사용자가 설정한 정속 주행의 속도가 일정하게 유지되도록 정속 주행을 위한 제어 신호를 출력하는 정속 주행 제어신호 출력부(52)와, 정속 주행 제어신호 출력부(52)의 제어신호에 의해 경사도와 무관하게 사용자 지정 속도로 주행에 이루어지도록 모터 출력을 제어하는 모터 출력 제어부(53)를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 전후륜 무게 배분 기준 속도 제어부(33)의 상세 구성은 도 6에서와 같이, IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 경사도 판정부(61)와, 로드 셀을 통한 전륜 무게값 및 후륜 무게값을 검출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율을 산출하는 전륜/후륜 무게배분 검출부(62)와, 전륜/후륜 무게배분 검출부(62)의 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 설정된 기준 비율의 범위가 아닌 경우에는 최고속도를 제한하기 위한 제어 신호를 출력하는 최고속도 제한 제어부(63)와, 최고속도 제한 제어부(63)의 제어에 의해 설정된 최고 속도 이하의 속도로 주행이 이루어지도록 모터 출력을 제어하는 모터 출력 제어부(64)를 포함한다.
여기서, 전륜과 후륜 축의 무게값 기준 비율은 4:6 ~ 6:4인 것이 바람직하다.
이와 같은 기준 비율의 설정은 본 발명에 의해 설계된 교통약자를 위한 이동수단의 구조, 노면상태, 보행 환경, 평균 주행 속도, 주행중의 접지력 등을 복합적으로 고려하여 설정되는 것으로, 이 범위를 벗어나는 경우에는 이동 수단의 전복 위험이 크게 증가할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법은 도 7에서와 같이, 정속 주행 제어 명령 입력되면(S701), 차체 자세 추정 알고리듬을 이용하여 차체 자세를 판정하여 경사도 인식을 한다.(S702)
이어, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 주행을 한다.(S703)
이와 같은 정속 주행은 사용자 설정에 의한 정속 주행 모드가 해제되지 않는 동안에는 경사도 인식 및 모터 출력 제어 과정을 반복하여 정속 주행이 이루어지도록 한다.
그리고 평상의 주행중에 전륜과 후륜 축에 입력된 무게값 산출을 하고(S704), 무게값 비율이 기준 비율(4:6~6:4)을 초과하는지를 판단한다.(S705)
이어, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 전륜과 후륜 축에 입력된 무게값을 산출하여 최고속도를 제한하여 사용자의 가속 제어가 있는 경우라도 설정된 최고 속도 이상으로 가속이 이루어지지 않도록 모터 출력을 제어한다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법을 나타낸 플로우 차트 및 로드 셀 위치를 나타낸 구성도이다.
먼저, 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단에 사용자가 탑승하면 이동수단의 발판부에 설치된 로드셀을 통해 무게 측정을 하여(S801) 사용자 탑승 후의 전륜-후륜 사이의 무게배분 측정을 한다.(S802)
여기서, 로드셀의 설치 위치는 도 8b에서와 같이 이동수단의 발판부에 설치되는 것이 바람직하고, 설치 위치 및 갯수가 이로 제한되지 않는다.
로드셀은 프레임과 바퀴가 연결되는 곳에 총 3개 설치되며, 무게배분 값은 로드셀에 연결된 제어부를 통해 계산이 이루어진다.
이어, 전륜(구동축에 해당함)의 무게배분 비율이 55% ~ 65% 사이(약 6:4)이 되는지를 판단하여(S803), 조건을 만족하면 주행 가능한 상태인 것으로 판단하여(S804) 주행을 시작한다.(S805)
만약, 조건을 만족하지 않는 경우에는 주행이 불가능한 상태인 것으로 판단하고(S812) 주행 밸런스 유지 알고리즘을 이용하여 주행 밸런스 유지 제어를 한다.(S813)
이와 같이 무게배분 조건이 만족하지 않을 경우 주행 불가능 상태로 전환된 뒤 밸런스 유지 알고리즘이 수행되어 축거 및 윤거 조절/안장대 각도 조절/안장 길이 조절/안장 각도 조절을 통해 조건이 만족될 경우 주행가능 상태로 전환된 뒤 탑승자의 조작에 의해 주행 시작을 한다.
그리고 주행 중 차량에 탑재된 IMU 센서를 통해 차량의 자세를 수시로 확인하며(S806) 이를 통해 경사도의 변화가 있을 경우(S807) 무게 배분 상태를 다시 확인하여 무게배분 조건 만족 여부를 판단한다.
경사도의 변화가 없는 경우에는 현재 각도를 유지한다.(S808)
여기서, 경사도의 변화가 횡경사인 경우 윤거 조절을 통해 좌우 밸런스를 향상시키며(S810), 종경사인 경우 경사도에 맞추어 안장의 기울기가 수평이 유지되도록 하고(S811), 무게 배분 상태를 다시 확인하여 무게배분 조건 만족 여부를 판단한다.
본 발명에 따른 주행 밸런스 유지 제어를 위한 상세 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 주행 밸런스 유지 제어를 위한 상세 방법을 나타낸 플로우 차트 및 주행 밸런스 유지 제어 수단을 나타낸 구성도이다.
주행 밸런스 유지 제어는 도 9a에서와 같이, 전륜의 무게 배분이 60%보다 큰 경우에는(S901), 축거 단축 또는 안장 각도 하강 또는 안장 길이 연장을 수행하여 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 한다.(S903)
그리고 전륜의 무게 배분이 60%보다 크지 않다면 40%보다 큰지를 판단하여(S902) 40%보다 작다면 축거 연장 또는 안장 각도 상승 또는 안장 길이 단축을 수행하여 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 한다.(S904)
이와 같은 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 전륜(구동축에 해당함)의 무게배분 비율이 55% ~ 65% 사이(약 6:4)이 되는지를 판단하여 이 조건을 만족할때까지 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하여 주행을 시작한다.(S905)
주행 밸런스 유지를 위한 제어는 도 9b에서와 같이, 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 등 3개의 기능을 수행하는 것을 포함하고, 이로 제한되지 않는다.
이와 같은 본 발명에 따른 주행 밸런스 유지를 위한 제어는 3개 항목의 변화를 통해 차체의 전후 밸런스를 유지하여 경사로 등 주행환경에서 주행 능력을 확보하고, 전복 위험성을 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다.
전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축,안장 각도 하강,안장 길이 연장 기능이 선택적으로 수행되고, 전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장,안장 각도 상승,안장 길이 단축 기능이 선택적으로 수행된다.
그리고 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 항목에서 최우선적으로는 축거 조절이 수행되는 것이 바람직하다.
축거가 최대값 또는 최소값 사이의 범위에서 무게배분 조건이 만족할 경우 안장은 조절되지 않고, 안장 각도 및 길이는 탑승자의 신체 조건에 맞는 탑승자세 유지를 위해 사전에 탑승자가 지정해 놓은 범위 값 이내에서 조절이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 안장의 길이가 최대한 늘어나더라도 후륜의 중심축보다 뒤로 연장되지 않아야 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단 및 이의 주행 밸런스 유지 제어 방법은 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 설정된 정속 주행이 이루어지도록 하여 주행 안전성을 높인 것이다.
또한, 핸들의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도를 인식하여 회전하여 회전반경을 줄일 수 있도록 한 것이다.
특히, 전륜(구동축에 해당함)의 무게배분 비율이 55% ~ 65% 사이(약 6:4)이 되는지를 판단하여 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하여 주행을 시작하여 차체의 전후 밸런스를 유지하여 경사로 등 주행환경에서 주행 능력을 확보하고, 전복 위험성을 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 차체부 200. 사용자 제어부
300a.300b. 제 1,2 센서부 400. 구동부
500. UI 제어기 600. 메인 제어기
700. 구동 제어기

Claims (28)

  1. 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하고,
    차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 최고속도를 제한하고,
    주행 중 차량에 탑재된 IMU 센서를 통해 차량의 자세를 확인하고 이를 통해 경사도의 변화가 있을 경우 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건의 만족 여부를 다시 판단하고,
    경사도의 변화가 없는 경우에는 현재 상태를 유지하고,
    경사도의 변화가 횡경사인 경우 윤거 조절을 통해 좌우 밸런스를 향상시키고, 종경사인 경우 경사도에 맞추어 안장의 기울기가 수평이 유지되도록 하고, 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건 만족 여부를 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  2. 삭제
  3. 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하고,
    차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하고,
    주행 중 차량에 탑재된 IMU 센서를 통해 차량의 자세를 확인하고 이를 통해 경사도의 변화가 있을 경우 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건의 만족 여부를 다시 판단하고,
    경사도의 변화가 없는 경우에는 현재 상태를 유지하고,
    경사도의 변화가 횡경사인 경우 윤거 조절을 통해 좌우 밸런스를 향상시키고, 종경사인 경우 경사도에 맞추어 안장의 기울기가 수평이 유지되도록 하고, 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건 만족 여부를 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  4. 제 3 항에 있어서, 주행 밸런스 유지를 위한 제어는, 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  5. 제 4 항에 있어서, 전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축,안장 각도 하강,안장 길이 연장 기능을 선택적으로 수행하고,
    전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장,안장 각도 상승,안장 길이 단축 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 바디 프레임이 접이식으로 연결되고 전륜 축의 상부 방향으로 구성되어 차체 전면을 구성하는 전면 프레임과,
    사용자에 의한 조향 제어 및 구동 제어를 위한 수단을 갖는 핸들부가 구비되고 상기 전면 프레임에 의해 지지되는 핸들 프레임과,
    상기 전면 프레임에 접이식으로 연결되고 착좌 위치가 조절되는 시트부를 갖는 시트 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  7. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하여 설정된 정속 주행이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  8. 차체가 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기의 윤거를 갖는 전륜과, 전륜과 일정 축거를 갖고 좌우 바퀴간 거리가 제 1 크기보다 작은 제 2 크기의 윤거를 갖는 후륜을 구비하는 역삼륜 구조의 차체를 지지하는 바디 프레임;을 포함하는 차체부;
    상기 차체부에 구성되는 스로틀 밸브 및 가속 버튼과, 핸드 브레이크 및 감속 버튼과, 속도 지정 버튼을 갖는 사용자 제어부;
    상기 차체부에 구성되어 장애물 인지를 위한 스테레오 센서, ToF 센서, 초음파 센서를 갖고, 메인 제어기로 장애물 인지를 위한 센싱 신호를 전달하는 제 1 센서부; 및 자세 인지를 위한 IMU 센서, 로드 셀을 갖고 차체 자세 인지를 위한 센싱신호를 메인 제어기로 전달하는 제 2 센서부;
    상기 제 1 센서부 및 제 2 센서부로부터 전달받은 장애물 인지 및 차체 자세 인지 결과에 따라 장애물 경고 및 구동 제어 신호를 출력하는 메인 제어기;
    상기 메인 제어기의 전후륜 무게배분에 따른 속도제어 및 차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 자동으로 조정하여 가감속제어를 하는 구동 제어기;
    상기 차체부에 구성되는 유저 인터페이스를 제공하는 UI 패널, 알람 장치,전조등,후미등 제어를 수행하는 UI 제어기;를 포함하고,
    차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하고, 이 조건을 만족하는 경우에는 주행 가능한 상태인 것으로 판단하고, 주행 중 차량에 탑재된 IMU 센서를 통해 차량의 자세를 확인하고 이를 통해 경사도의 변화가 있을 경우 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건의 만족 여부를 다시 판단하고, 경사도의 변화가 없는 경우에는 현재 상태를 유지하고, 경사도의 변화가 횡경사인 경우 윤거 조절을 통해 좌우 밸런스를 향상시키고, 종경사인 경우 경사도에 맞추어 안장의 기울기가 수평이 유지되도록 하고, 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건 만족 여부를 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  9. 제 8 항에 있어서, 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어를 위하여,
    핸들의 움직임 각도를 인식하여 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수 제어를 하고, 후륜 캐스터가 핸들 움직임 각도에 따라 회전하도록 하는 회전 반경 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  10. 제 9 항에 있어서, 회전 반경 제어부는,
    사용자에 의한 핸들의 움직임 각도를 인식하는 핸들 움직임 각도 인식부와,
    핸들 움직임 각도 인식부의 핸들 움직임 각도 인식 결과를 기준으로 구동륜의 좌우측에 장치된 모터의 회전수에 차등을 주어 차체가 한쪽 방향으로 회전할 수 있게 하는 구동륜 모터 회전수 제어부와,
    핸들 움직임 각도에 따라 후륜 캐스터를 회전시켜 회전반경을 줄이는 후륜 캐스터 회전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  11. 제 8 항에 있어서, 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어를 위하여,
    차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 정속 주행이 이루어지도록 하는 정속 주행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  12. 제 11 항에 있어서, 정속 주행 제어부는,
    IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 경사도 판정부와,
    상기 경사도 판정부의 판정 결과를 반영하여 사용자가 설정한 정속 주행의 속도가 일정하게 유지되도록 정속 주행을 위한 제어 신호를 출력하는 정속 주행 제어신호 출력부와,
    상기 정속 주행 제어신호 출력부의 제어신호에 의해 경사도와 무관하게 사용자 지정 속도로 주행에 이루어지도록 모터 출력을 제어하는 모터 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  13. 제 8 항에 있어서, 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 제어를 위하여,
    차체에서 인식한 전륜과 후륜 축의 무게값을 산출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4을 초과하였을 때 최고속도를 제한하는 전후륜 무게 배분기준 속도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  14. 제 13 항에 있어서, 전후륜 무게 배분 기준 속도 제어부는,
    IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 경사도 판정부와,
    로드 셀을 통한 전륜 무게값 및 후륜 무게값을 검출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율을 산출하는 전륜,후륜 무게배분 검출부와,
    전륜,후륜 무게배분 검출부의 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 설정된 기준 비율의 범위가 아닌 경우에는 최고속도를 제한하기 위한 제어 신호를 출력하는 최고속도 제한 제어부와,
    최고속도 제한 제어부의 제어에 의해 설정된 최고 속도 이하의 속도로 주행이 이루어지도록 모터 출력을 제어하는 모터 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  15. 제 14 항에 있어서, 기준 비율의 범위 설정은,
    이동수단의 설계 구조, 노면상태, 보행 환경, 평균 주행 속도, 주행중의 접지력을 고려하여 이동 수단의 전복을 억제하는 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  16. 삭제
  17. 제 8 항에 있어서, 주행 밸런스 유지를 위한 제어는, 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  18. 제 17 항에 있어서, 전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축,안장 각도 하강,안장 길이 연장 기능을 선택적으로 수행하고,
    전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장,안장 각도 상승,안장 길이 단축 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단.
  19. 정속 주행 모드이면, 차체 자세를 인식하여 경사도 판정을 하는 단계;
    차체에서 인식한 경사도를 바탕으로 모터의 출력을 조정하여 가감속제어를 수행하여 경사도와 무관하게 사용자가 지정한 속도로 주행을 계속하는 단계;
    평시 주행 모드이면, 주행중에 전륜과 후륜 축의 무게값 산출을 하는 단계;
    전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 기준 비율을 초과하는지를 판단하는 단계;
    전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 기준 비율을 초과하면 최고속도를 제한하여 사용자의 가속 제어가 있는 경우라도 설정된 최고 속도 이상으로 가속이 이루어지지 않도록 모터 출력을 제어하는 단계;를 포함하고,
    주행 중 차량에 탑재된 IMU 센서를 통해 차량의 자세를 확인하고 이를 통해 경사도의 변화가 있을 경우 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건의 만족 여부를 다시 판단하고,
    경사도의 변화가 없는 경우에는 현재 상태를 유지하고, 경사도의 변화가 횡경사인 경우 윤거 조절을 통해 좌우 밸런스를 향상시키고, 종경사인 경우 경사도에 맞추어 안장의 기울기가 수평이 유지되도록 하고, 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율 조건 만족 여부를 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 차체 자세를 인식하여 경사도 판정을 하는 단계에서,
    차체 자세의 판정은 차체에 구비되는 IMU 센서의 Roll,Pitch,Yaw 데이터를 기준으로 경사도를 판정하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  21. 제 19 항에 있어서, 전륜과 후륜 축의 무게값 산출을 하는 단계에서,
    무게값 산출은 차체에 구비되는 로드 셀을 통한 전륜 무게값 및 후륜 무게값을 검출하여 전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  22. 제 19 항에 있어서, 기준 비율은,
    전륜과 후륜 축의 무게 값 배분 비율이 4:6 ~ 6:4으로 설정하여 이를 초과하였을 때 최고속도를 제한하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 기준 비율의 범위 설정은,
    이동수단의 설계 구조, 노면상태, 보행 환경, 평균 주행 속도, 주행중의 접지력을 고려하여 이동 수단의 전복을 억제하는 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  24. 제 19 항에 있어서, 정속 주행 모드에서,
    사용자 설정에 의한 정속 주행 모드가 해제되지 않는 동안에는 경사도 인식 및 모터 출력 제어 과정을 반복하여 정속 주행이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  25. 사용자가 탑승하면 이동수단에 설치된 로드셀을 통해 무게 측정을 하여 사용자 탑승 후의 전륜과 후륜 사이의 무게배분 측정을 하는 단계;
    구동륜의 무게배분 비율이 4:6 ~ 6:4 사이가 되는지를 판단하여, 조건을 만족하면 주행 가능한 상태인 것으로 판단하고, 조건을 만족하지 않는 경우에는 주행이 불가능한 상태인 것으로 판단하고 주행 밸런스 유지를 위한 제어를 하는 단계;
    주행 중 차량에 탑재된 IMU 센서를 통해 차량의 자세를 확인하고 이를 통해 경사도의 변화가 있을 경우 무게 배분 상태를 다시 확인하여 무게배분 조건 만족 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    경사도의 변화가 없는 경우에는 현재 상태를 유지하고, 경사도의 변화가 횡경사인 경우 윤거 조절을 통해 좌우 밸런스를 향상시키고, 종경사인 경우 경사도에 맞추어 안장의 기울기가 수평이 유지되도록 하고, 무게 배분 상태를 다시 확인하여 무게배분 조건 만족 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 주행 밸런스 유지를 위한 제어는, 축거 조절, 안장대 각도 조절, 안장 길이 조절 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 전륜 무게배분을 줄이기 위해 축거 단축,안장 각도 하강,안장 길이 연장 기능을 선택적으로 수행하고,
    전륜 무게배분을 늘리기 위해 축거 연장,안장 각도 상승,안장 길이 단축 기능을 선택적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 고령자 및 교통약자를 위한 이동수단의 주행 밸런스 유지 제어 방법.
  28. 삭제
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