KR20110092399A - 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어 - Google Patents

Abstract

밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어가 제공된다. 제공된 휠체어는 차축이 설치된 차체, 상기 차축에 결합된 2륜의 구동륜, 상기 구동륜의 회전을 제어하는 구동륜제어수단을 포함하는 도립 진자형 구동체; 상기 차체의 상부에 수직설치되며, 높이조절유닛을 포함하는 지지축; 상기 지지축에 고정되는 좌면부, 상기 좌면부의 일단에 구비된 등받이부, 상기 좌면부의 타단에 마련된 발판부로 구성된 좌석; 상기 좌석의 등받이부에 회동할 수 있도록 설치된 팔걸이; 및 상기 팔걸이가 설치되는 등받이부에 구비되어 상기 도립 진자형 구동체와 상기 높이조절유닛의 구동을 제어하는 제어모듈;로 구성된다.

Description

밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어{The application of balancing two-wheeled driving robot features a wheelchair }

본 발명은 휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 이용한 휠체어에 관한 것이다.

주지하다시피, 휠체어는 다리를 포함한 하반신을 마음대로 움직일 수 없는 사람, 예컨대 장애인이나 노약자가 앉은 채로 이동할 수 있도록 바퀴를 단 의자를 일컫는다. 이와 같은 휠체어는 크게 수동휠체어와 자동휠체어로 분류할 수 있는데, 상기 수동휠체어는 자주용(自走用) 휠체어로써 탑승자의 양팔 힘으로 구동륜을 회전시킴으로써 이동하는 것이라 정의할 수 있고, 상기 자동휠체어는 전동 또는 그 밖의 기계적인 힘으로 구동륜을 회전시켜서 이동하는 것이라 정의할 수 있다.

이때, 상기 수동휠체어는 탑승자가 양팔을 사용하기 때문에 일상생활에서의 활동에 제한이 큰 문제점이 있고, 이러한 문제점으로 인해 근래에는 조이스틱을 사용하여 방향을 제어하는 자동휠체어가 널리 보급되고 있다.

도 1은 종래 자동휠체어의 대표적인 일례로써 대한민국 공개특허 2002-63053호에 개시된 자동휠체어를 설명하기 위한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래 자동휠체어(10)는 수동휠체어와 동일하게 좌석(16)과 구동륜(20)을 포함한 바퀴(4륜)로 구성되는데, 상기 구동륜(20)에는 구동장치가 연결되고, 상기 좌석(16)에 마련된 팔걸이(12)에는 조정을 위한 조이스틱이 설치된 구성을 갖는다.

하지만, 기존의 수동휠체어 및 자동휠체어(10)는 구동륜(20)이 좌석(16)의 좌면 높이 보다 높게 구성됨에 따라서 탑승자가 휠체어(10)의 좌석(16)에서 옆으로 이동하는 동작에 제한이 뒤따르는 문제점이 있다. 다시 말하면, 기존의 수동휠체어 및 자동휠체어(10)의 좌석(16)에는 그 양측에 팔걸이(12)가 고정되어 있고 이러한 팔걸이의 양측면으로는 좌석(16)의 좌면보다 높은 위치에 구동륜(20)이 설치되어 있어서 탑승자가 휠체어에서 침대 등으로 이동할 경우 탑승자의 신체를 옆으로 이동하는 것이 편리함에도 불구하고 팔걸이(12) 또는 구동륜(20)에 인해 옆으로 이동할 수 없어서 제3자의 도움을 받아야만 침대 등으로 이동할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 기존의 수동휠체어 및 자동휠체어는 일반적으로 바퀴가 4륜으로 구성되어 있어 상당한 전,후,좌,우 폭이 부여됨에 따라서 실내에서 사용시 점유면적이 넓어 사용에 어려움이 있음은 물론 휠체어의 폭과 높이에 대응하게 실내의 구조, 즉 출입문의 폭, 싱크대의 높이의 변경과 같은 실내의 구조를 변경해야하는 번거로움이 뒤따른다. 아울러, 기존의 수동휠체어 및 자동휠체어는 폭이 넓기 때문에 화장실이나 엘리베이터와 같이 협소한 공간에서의 방향변환에 제약이 뒤따르는 문제점이 있다.

또한, 기존의 자동휠체어는 수동휠체어가 갖는 문제점, 즉 탑승자 양팔의 힘을 이용하여 구동륜을 회전시킴에 따라 활동에 제한이 뒤따르는 문제점을 해결하고자 한 손으로 조이스틱을 조종하는 동작을 통해 이동가능한 것인데, 이러한 자동휠체어는 조이스틱을 조종하기 위해 한 손을 지속적으로 사용해야 하므로 일상생활에서 물건을 옮기는 동작 등에 제약이 뒤따른다.

한편, 대한민국 특허청에 공개특허 제 2009-104915호로 공개된 "이동체 및 이동체의 제어방법"에서는 도립 진자형 이동체를 개시하고 있다. 개시된 도립 진자형 이동체는 차체와 차체에 연결된 2개 이상의 회전체(차륜 등)를 갖고, 차체가 이동체의 전후 방향으로 경사 가능한 상태로 차체와 회전체의 사이를 연결하여 구성되며, 차체의 무게 중심 또는 차체 및 차체 상에 지지되는 탑승자 등의 대상을 합계한 총 질량의 무게 중심이, 회전체의 회전 중심 위치보다 상방에 위치하는 상태, 즉 차체의 도립 상태를 유지하면서 회전체의 회전에 의해 이동하는 것이 가능한 이동체로 정의하고 있다. 상기 공개특허 제 2009-104915호를 포함한 기존의 도립 진자형 이동체는 2륜의 회전체로 균형을 유지해야 하기 때문에 여러 개(5개 이상)의 자이로스코프(gyroscope)를 부착하여 앞뒤 균형을 유지하며 가속도 센서(accelerometer), 모터 인코더(moter encorder)와 같은 장치들을 포함하여 구성되는 것이 일반적이었다. 즉, 도립 진자형 이동체는 자이로스코프(gyroscope)들을 이용한 동적인 균형 장치 기술이 경사도를 감지하고, 이러한 센서들은 1초에 100번 정도 탑승자의 중력 중심을 감지하여 회전체를 제어함으로써 균형을 유지하면서 원하는 방향으로의 제어를 수행하는 것이다.

하지만, 상기 공개특허 제 2009-104915호의 이동체는 장애인이나 노약자가 휠체어 대용으로 사용할 경우 좌석의 일측에 마련된 조이스틱형태의 조종레버(공개특허 제 2009-104915호의 도1A 및 도1B에 도시되어 있음.)를 통해 탑승자(장애인이나 노약자)가 조작량을 입력하여 도립 안정화를 제어함과 동시에 주행을 제어함에 따라 기존의 자동휠체어와 같이 한 손을 지속적으로 사용해야 함에 따른 제약이 뒤따른다. 아울러, 상기 공개특허 제 2009-104915호의 이동체는 좌석의 양측(공개특허 제 2009-104915호의 도1A 및 도1B와 도6A 및 도6B에 도시되어 있음.)에 별도의 손잡이 등이 불비되어 있어서 탑승자가 주행 중 좌석의 양측으로 낙하하는 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 종래 휠체어가 갖는 제반적인 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 좌석의 좌면을 이용한 체중이동으로 이동가능토록 하여 장애인이나 노약자와 같은 탑승자가 양 손을 자유롭게 사용하면서도 편리하게 사용할 수 있도록 한 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 구동륜을 좌면의 하부에 위치시킴과 동시에 팔걸이를 회동가능하게 구성함으로써 장애인이나 노약자와 같은 탑승자가 자신의 신체를 쉽게 옆으로 옮길 수 있도록 하여 제 3자의 도움없이 일상생활에서의 장소이동을 용이하게 수행할 수 있는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 휠체어 자체 부피를 최소화함으로써 실내의 구조변경 없이도 사용할 수 있고, 중력에 대한 수직자세를 유지할 수 있도록 하여 경사면에서도 안정된 자세로 이동이 가능토록 한 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;

차축이 설치된 차체, 상기 차축에 결합된 2륜의 구동륜, 상기 구동륜의 회전을 제어하는 구동륜제어수단을 포함하는 도립 진자형 구동체;

상기 차체의 상부에 수직설치되며, 높이조절유닛을 포함하는 지지축;

상기 지지축에 고정되는 좌면부, 상기 좌면부의 일단에 구비된 등받이부, 상기 좌면부의 타단에 마련된 발판부로 구성된 좌석;

상기 좌석의 등받이부에 회동할 수 있도록 설치된 팔걸이; 및

상기 팔걸이가 설치되는 등받이부에 구비되어 상기 도립 진자형 구동체와 상기 높이조절유닛의 구동을 제어하는 제어모듈; 을 포함하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어를 구비한다.

바람직한 실시예로써, 상기 도립 진자형 구동체는 상기 차체를 지지하기 위해 상기 제어모듈에 의해 제어되어 상기 차체의 후방으로 전개, 수축되는 보조륜을 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로써, 상기 차체는 충전을 위한 충전단자를 더 포함할 수 있다.

바람직한 실시예로써 상기 제어모듈은 탑승자의 팔꿈치와 대응하는 상기 등받이부의 소정부에 구비할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 제어모듈은 터치방식의 스위치를 적용할 수 있다.

바람직한 실시예로써, 상기 제어모듈은 상기 팔걸이에 구비할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 제어모듈은 조이스틱을 적용할 수 있다.

바람직한 실시예로써, 상기 제어모듈은 무선 리모트콘트롤러를 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어는 도립 진자형 구동체와 좌석의 좌면부를 지지축을 매개체로 연결하여 탑승자의 체중이동을 통해 이동가능토록 하여 장애인이나 노약자와 같은 탑승자가 양 손을 자유롭게 사용하면서도 편리하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 휠체어는 구동륜이 좌면부의 하부에 위치됨과 동시에 팔걸이를 회동가능하게 구성함으로써 장애인이나 노약자와 같은 탑승자가 자신의 신체를 쉽게 옆으로 옮길 수 있도록 하여 제 3자의 도움없이 일상생활에서의 장소이동을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 휠체어 자체 부피를 최소화하여 실내의 구조변경 없이도 사용할 수 있고, 중력에 대한 수직자세를 유지할 수 있도록 하여 경사면에서도 안정된 자세로 이동이 가능한 효과가 있다.

도 2는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 전체구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 1실시예를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 좌석에 탑승자가 앉은 상태를 보인 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 이동상태를 설명하기 위한 작동상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 리클라이닝 기능을 설명하기 위한 측면구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에서 탑승자가 침대로 이동하는 상태를 보인 평면 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 탑승자가 물건을 나르는 상태를 설명하기 위한 측면 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어가 경사면을 오르내리는 상태를 설명하기 위한 측면구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 2실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제 2실시예에 의한 제어모듈의 작동상태도이다.
도 12는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 3실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 4실시예를 설명하기 위한 작동상태 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 전체구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 1실시예를 설명하기 위한 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 좌석에 탑승자가 앉은 상태를 보인 측면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 휠체어(1)는 도립 진자형 구동체(2), 지지축(3), 좌석(4), 팔걸이(5) 및 제어모듈(6)을 포함하여 구성된다.

상기 도립 진자형 구동체(2)는 차체(21)에 1개의 차축이 설치되고, 이 차축에는 2륜으로 구성되는 구동륜(22)이 결합되어 차체(21)의 양측면에 구동륜(22)이 위치하는 구조를 갖는다. 이와 같은 도립 진자형 구동체(2)에는 상기 차체(21)의 내부에 구동륜(22)의 회전을 제어하는 구동륜제어수단(도면에 미 도시됨.)이 구비되는데, 이러한 구동륜제어수단은 현재까지 제안된 다양한 도립진자기술을 응용하여 크게 차체의 기울기 및 위치를 감지하는 센싱수단, 예컨대 자이로스코프, 라인트레이서용 센서 등으로 구성되는 센싱수단과, 구동수단(전동모터 또는 그 밖의 엑츄에이터(Actuator)들을 적용할 수 있으며, 전동모터의 경우 배터리를 더 포함한다.) 및 상기 센싱수단의 감지값에 따라 상기 구동수단을 작동시키는 제어부를 포함하여 구성할 수 있다.

이때, 상기 도립 진자형 구동체(2)의 차체(21)는 도 3에 확대 도시된 바와 같이 상기 차체(21)를 지지하기 위해 상기 차체(21) 내에서 차체(21)의 후방으로 전개, 수축되는 보조륜(23)이 구비됨과 아울러 충전을 위한 충전단자(24)가 구비된다. 이와 같은 보조륜(23)의 전개, 수축구동은 통상의 유압식 또는 기어(랙과 피니언)를 이용한 방식 등을 통해 구현할 수 있으며, 후술하는 제어모듈(6)의 온/오프에 따라 전개, 수축작동된다.

상기 지지축(3)은 상기 차체(21)의 상부에 수직설치된다. 이와 같은 지지축(3)은 길이를 신장, 수축할 수 있는 축을 적용할 수 있으며, 바람직하게는 2개의 축이 높이조절유닛(31)에 의해 연결된 구조가 적용된다. 이때, 상기 높이조절유닛(31)은 통상의 유압장치 또는 기계장치로 구성할 수 있다.

상기 좌석(4)은 좌면부(41)와 등받이부(42)와 발판부(43)로 구성된다. 상기 좌면부(41)는 그 하부가 상기 지지축(3)에 고정되며 탑승자(7)의 앉을 수 있는 부위에 해당하고, 상기 등받이(42)는 상기 좌면부(41)의 일단에 연장형성되어 탑승자(7)의 등을 지지하게 되며, 상기 발판부(43)는 상기 좌면부(41)의 타단에서 지면방향으로 연장형성되어 탑승자(7)의 발을 받침하게 되는데, 이러한 발판부(43)의 끝단은 지면 또는 실내바닥면에 맞닿게 된다. 이때, 상기와 같은 좌석(4)은 탑승자(7)의 안락함을 고려하여 인체공학적인 곡선형태로 디자인하는 것이 바람직하며, 탑승자(7)가 안락하게 앉을 수 있는 정도의 최소 부피를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.

상기 팔걸이(5)는 상기 좌석(4)의 등받이부(42)에 설치된다. 이와 같은 팔걸이(5)는 탑승자(7)가 좌석(4)에 앉은 상태에서 자연스럽게 팔을 받침할 수 있도록 상기 등받이부(42)의 양측에 설치된다. 이때, 상기 팔걸이(5) 중 어느 한 측의 팔걸이(5)는 상기 좌석(4)의 좌면부(41)에 대하여 수직각도까지 회동할 수 있도록 상기 등받이부(42)에 결합(통상적인 힌지결합을 적용할 수 있음.)되며, 또 다르게는 양측 팔걸이(5) 모두가 회동할 수 있도록 상기 등받이부(42)에 결합된다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 팔걸이(5)는 등받이부(42)에 회동가능하게 설치됨에 따라서 팔걸이(5)를 수직으로 들어올리면 탑승자(7)는 좌석(4)에서 옆으로 이동하는 것을 용이하게 수행할 수 있는 것이다.

상기 제어모듈(6)은 상기 팔걸이(5)가 설치되는 등받이부(42)에 구비된다. 이때, 본 발명의 제 1실시예에 의한 제어모듈(6)은 팔걸이(5)의 회동위치에 따라 온/오프작동되는 스위치모듈로 정의할 수 있는데, 바람직하게 팔걸이(5)를 올리면 전원이 '오프'되고 팔걸이를 내리면 전원이 '온'되는 스위치모듈을 적용할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 제어모듈(6)은 팔걸이(5)의 위치에 따라 온/오프되어 상기 도립 진자형 구동체(2)와, 상기 높이조절유닛(31)의 구동을 제어하는 기능을 수행하게 된다.

이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 작용상태에 대하여 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 이동상태를 설명하기 위한 작동상태도이며, 도 6은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 리클라이닝 기능을 설명하기 위한 측면구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 휠체어(1)는 다리를 포함한 하반신을 마음대로 움직일 수 없는 사람, 예컨대 장애인이나 노약자 또는 병원의 환자이동용도로 사용될 수 있다. 아울러, 본 발명의 휠체어는 실내,외 장소의 구별없이 사용될 수 있다.

이에, 본 발명의 휠체어(1)는 팔걸이(5)가 올라간 상태, 즉 도립 진자형 구동체(2)와 높이조절유닛(31)이 구동되지 않도록 전원이 '오프'된 상태로 대기하게 된다. 이와 같은 대기상태에서는 발판부(43)가 실내바닥면(지면)에 맞닿은 상태를 유지하고, 도립 진자형 구동체(2)의 차체(21)에 구비된 보조륜(23)이 차체(21)의 후방으로 전개되어 차체(21)를 지지할 수 있도록 실내바닥면에 맞닿은 상태를 유지하게 된다.

이후, 탑승자(7)가 앉는 자세로 좌석(4)에 탑승한 상태에서 팔걸이(5)를 내리면 제어모듈(6)이 '온'되어 도립 진자형 구동체(2)가 구동되는데, 이때에는 높이조절유닛(31)이 작동되어 지지축(3)을 소정길이(10cm 내,외)로 신장시킴으로써 발판부(43)가 실내바닥면에서 승강되고, 보조륜(23)은 수축작동되어 차체(21) 내부로 수납된다. 이에, 도립 진자형 구동체(2)의 구동륜제어수단은 탑승자가 머리, 어깨, 또는 몸통을 움직여 무게중심을 변화시킴으로써 전달하는 진행의사를 센싱수단에 의해 감지하고 제어부에서 구동수단을 통해 구동륜을 회전시켜서 휠체어를 탑승자가 원하는 위치로 이동시킨다.

한편, 탑승자(7)가 머리, 어깨 또는 몸통을 최초의 위치로 되돌리면 휠체어(1)는 구동륜제어수단에 의한 무게중심의 변화를 감지를 통해 이동동작이 정지되며, 보조륜(23)이 전개되어 차체(21)의 후방을 지지하게 된다. 이와 같은 휠체어(1)의 정지상태에서는 도 6에서와 같이 리클라이닝(reclining) 기능이 수행되는데, 탑승자(7)가 신체를 뒤로 기울여(10ㅀ~15ㅀ) 좌석(4)에 리클라이닝하면, 좌석(4)이 뒤로 넘어갈 위험성이 있기 때문에 보조륜(23)이 작동하여 차체(21)의 후방을 지지하는 것이다.

따라서, 본 발명의 휠체어(1)는 탑승자(7)가 단순한 체중이동을 통해 원하는 방향으로 이동가능하기 때문에 탑승자의 행동 연속성이 휠체어를 사용하지 않는 일반인과 같이 자연스럽게 이루어질 수 있는 것이다. 다시 말하면, 본 발명의 휠체어(1)는 자위주행에 의한 진행과 멈춤에 있어 탑승자의 의지에 의한 반응이 즉각적으로 이루어져 일반인과 같이 일상생활을 영위할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 휠체어(1)는 구동륜(22)의 폭이 좌석(4)의 좌면부(41) 폭보다 좁기 때문에 좁은 공간에서도 쉽게 통과/이동할 수 있어, 화장실이나 엘리베이터와 같이 공간이 협소한 곳에서도 쉽게 방향전환을 할 수 있고 좌석에서 내리거나 타는 동작을 편리하게 수행할 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에서 탑승자가 침대로 이동하는 상태를 보인 평면 구성도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 휠체어는 구동륜(22)이 좌면부(41)의 하부에 위치하고, 팔걸이(5)가 회동가능하게 구성됨에 따라서 탑승자(7)가 좌석(4)에서 앉은 상태에서 옆으로 이동하기 용이한 장점을 갖는다. 본 발명의 휠체어(1)는 대기하는 위치가 실내의 경우 침대(8) 옆에 위치시키는 것이 바람직한데, 몸이 불편한 탑승자(7)는 자신의 침대(8)에서 옆으로 이동하여 팔걸이(5)가 올라간 상태의 휠체어 좌석(4)에 쉽게 올라 탈수 있음은 물론 좌석(4)에서 침대(8)로의 이동도 다른 사람을 도움없이 자신의 힘으로 이동할 수 있는 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어의 탑승자가 물건을 나르는 상태를 설명하기 위한 측면 구성도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 휠체어(1)는 탑승자(7)의 무게중심에 따라 작동하는 도립 진자형 구동체(2)에 의해 이동, 정지함에 따라서 탑승자(7)가 양팔을 자유롭게 사용할 수 있는 장점이 있다. 즉, 탑승자(7)의 신체조건이 팔에 힘을 줄 수 있고 움직일 수 있으면, 한 손 또는 양손을 이용하여 가볍거나 무거운 물건(9)을 옮길 수 있는 것이다. 아울러, 탑승자(7)는 양팔을 자유롭게 사용할 수 있음으로써 기존에 불가능했던 행동들을 안정감 있게 실행할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어가 경사면을 오르내리는 상태를 설명하기 위한 측면구성도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 휠체어(1)는 도립 진자형 구동체(2)와 좌석(4)을 연결하는 매개체인 지지축(3)이 중력방향에 대하여 수직 자세를 유지하기 때문에 일반인이 경사면을 오르는 것과 같이 안정감 있는 이동이 가능한 장점이 있다. 다시 말하면, 탑승자(7)는 신체를 조금만 앞으로 기울여 무게중심을 변화시킴으로써 경사면을 오를 수 있고 내려갈 때에도 경사면이 속도에 영향을 주지 않기 때문에 안전사고를 방지할 수 있는 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 2실시예를 설명하기 위한 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제 2실시예에 의한 제어모듈의 작동상태도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 의한 제어모듈(6a)은 탑승자(7)의 팔꿈치와 대응하는 좌석(4) 등받이부(42)에 구비된다. 이와 같은 제 2실시예에 의한 제어모듈(6a)은 터치방식의 스위치를 적용할 수 있으며, 좌석 등받이부(42)의 일측 또는 양측에 설치될 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 제 2실시예에 의한 제어모듈(6a)은 탑승자(7)가 팔꿈치를 이용하여 2회 터치하면 도립 진자형 구동체(2), 높이조절유닛(31) 및 보조륜(23)이 구동되고, 팔꿈치를 이용하여 1회 터치하면 휠체어(1)가 정지상태를 유지하도록 작동한다.

도 12는 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 3실시예를 설명하기 위한 사시도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 제어모듈(6b)은 팔걸이(5)에 구비된다. 이와 같은 제 3실시예에 의한 제어모듈(6b)은 조이스틱을 적용할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 본 발명의 휠체어(1)는 기존과 같이 조이스틱방식으로 구동되는 전동휠체어에 익숙한 탑승자가 쉽게 사용할 수 있도록 구조적인 변경이 가능한 것이다.

도 13은 본 발명에 따른 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어에 있어, 제어모듈의 제 4실시예를 설명하기 위한 작동상태 측면도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 제 4실시예에 의한 제어모듈(6c)은 무선 리모트콘트롤러로 구성된다. 이와 같은 무선 리모트콘트롤러가 적용된 제 4실시예에 의한 제어모듈(6c)은 탑승자 또는 탑승자의 보호자가 휴대하여 상황에 맞게 휠체어(1)의 이동을 제어하는 신호를 발생할 수 있는 것이다. 이를 구현하기 위해서는 도립 진자형 구동체(2) 및 지지축(3)에는 무선 리모트콘트롤러로 된 제어모듈에서 발생한 신호를 수신하는 무선수신부(도면에 미 도시됨.)가 추가 구성된다. 아울러, 본 발명의 휠체어(1)는 무선 리모트콘트롤러로 된 제어모듈(6c)에 의해 충전기(11)로의 이동이 제어되는데, 도 13에서와 같이 탑승자(7)가 차량(10)에 승차한 이후에는 무선 리모트콘트롤러로 된 제어모듈(6c)을 조작하여 충전기(11)가 위치한 장소로 휠체어(1)를 이동시킨 후 차체(21)의 후방에 충전단자(24)를 통한 충전이 이루어지도록 한 상태에서 차량을 이용한 외출을 하고, 외출에서 돌아오면 무선 리모트콘트롤러로 된 제어모듈(6c)을 조작하여 차량(10)이 위치한 장소로 휠체어(1)를 이동시킨 후 차량(10)에서 휠체어(1)로 옮겨 탈 수 있는 것이다.

한편, 전술한 실시예들은 당업자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 구체적인 예를 든 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 것은 아니다. 따라서, 전술한 실시예들에 대해 다양한 변형이나 변경이 가능함을 주목하여야 한다. 본 발명의 권리범위는 원칙적으로 후술 되는 특허청구범위에 의해 정하여진다.

1 : 휠체어 2 : 도립 진자형 구동체
3 : 지지축 4 : 좌석
5 : 팔걸이 6(6a,6b,6c) : 제어모듈
7 : 탑승자 8 : 침대
9 : 물건 10 : 차량
11 : 충전기 21 : 차체
22 : 구동륜 23 : 보조륜
24 : 충전단자 31 : 높이조절유닛
41 : 좌면부 42 : 등받이부
43 : 발판부

Claims (8)

1. 차축이 설치된 차체, 상기 차축에 결합된 2륜의 구동륜, 상기 구동륜의 회전을 제어하는 구동륜제어수단을 포함하는 도립 진자형 구동체;
   상기 차체의 상부에 수직설치되며, 높이조절유닛을 포함하는 지지축;
   상기 지지축에 고정되는 좌면부, 상기 좌면부의 일단에 구비된 등받이부, 상기 좌면부의 타단에 마련된 발판부로 구성된 좌석;
   상기 좌석의 등받이부에 회동할 수 있도록 설치된 팔걸이; 및
   상기 팔걸이가 설치되는 등받이부에 구비되어 상기 도립 진자형 구동체와 상기 높이조절유닛의 구동을 제어하는 제어모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도립 진자형 구동체는 상기 차체를 지지하기 위해 상기 제어모듈에 의해 제어되어 상기 차체의 후방으로 전개, 수축되는 보조륜을 더 포함하는 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 차체는 충전을 위한 충전단자를 더 포함하는 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제어모듈은 탑승자의 팔꿈치와 대응하는 상기 등받이부의 소정부에 구비된 포함하는 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어모듈은 터치방식의 스위치가 적용된 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어모듈은 상기 팔걸이에 구비된 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제어모듈은 조이스틱으로 구성된 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제어모듈은 무선 리모트콘트롤러가 적용된 것을 특징으로 하는 밸런싱 2륜 주행 로봇기능을 응용한 휠체어.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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