KR20160099412A - 계단 통행이 가능한 휠체어 - Google Patents

Abstract

일반적으로 지면을 통행하는 휠체어는 그 하단면 부근에 캐스터를 구비하여 캐스터와 지면과의 마찰력으로 이동하며 캐스터의 특성을 이용하여 에너지 효율을 높이게 된다. 그러나, 이렇게 캐스터를 이용한 휠체어는 계단 통행(이동)이 불가능하다는 한계가 있다. 본 발명에 의하면 휠체어가 계단을 통행하도록 하는 장점이 있으며, 계단을 통행할 경우 안전하다는 장점이 있고, 상기 휠체어가 지면을 통행하는 캐스터를 포함하는 경우 지면과 계단을 병행하여 편리하게 이동할 수 있다는 장점이 있다. 액추에이터, 데이터를 취득하는 태그 리더, 상기 태그 리더에 취득된 상기 데이터를 수신하고 상기 액추에이터를 제어하는 컨트롤러에 의한다.

Description

계단 통행이 가능한 휠체어 {STAIRCASE PASSABLE WHEELCHAIR}

본 발명은 휠체어에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 계단 통행이 가능한 휠체어에 관한 것이다.

일반적으로 지면을 통행하는 휠체어는 그 하단면 부근에 캐스터를 구비하여 캐스터(또는 휠)와 지면과의 마찰력으로 이동하며 캐스터의 특성을 이용하여 에너지 효율을 높이게 된다. 그러나, 이렇게 캐스터를 이용한 휠체어는 계단 통행(이동)이 불가능하다는 한계가 있다.

이런 한계를 극복하기 위해서 아래와 같은 여러 개선안이 있으나, 효율을 현저히 높이지는 못하여 현실화가 어려운 실정이다.

1) 휠체어의 바닥면에 캐터필러를 장착하여 이동하는 방법이 있으나, 이는 계단을 마모시키고 또한 가파른 계단의 경우 안정적인 주행이 불가능하여 탑승자와 그 주변을 위험하게 한다.

2) 캐스터를 선기어와 유성기어 형태와 유사하게 결합하거나, 보조 수단을 장착하는 등의 캐스터 변형 방법이 있으나, 계단의 폭과 높이가 다르기 때문에 적정하게 조절할 수 없다.

3) 슬라이딩 장치를 구비하는 휠체어의 경우, 지면 통행 중 계단에서 슬라이딩 장치를 휠체어의 하단부에 장착시켜 계단을 내려오는 형태가 있으나, 계단을 오를 수 없고 주변을 매우 위험하게 하는 한계가 있다.

4) 현재 가장 널리 퍼져 유용하게 사용되는 계단용 승강기의 경우 휠체어를 싣고 내리는 것이 불편하며, 승강기가 구비되지 않은 곳이 많다.

5) 틸팅 계단을 포함하는 가변형 계단의 경우, 평상 시에는 계단으로 있다가 캐스터 구비 휠체어의 이동이 요구될 경우 경사로를 만드는 것으로서 비용과 공간이 많이 소요되어 산업화에 한계가 있다.

본 발명은 안전하게 계단을 통행하는 휠체어를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 계단 통행 속도를 제어하여 안전하게 이동하는 휠체어를 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 계단 통행 시 수평을 유지하며 안락하게 이동하는 휠체어를 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 캐스터를 병설하고 주행이동과 승강이동을 자유롭게 병행하여 지면과 계단을 편리하게 이동할 수 있도록 하는 휠체어를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 계단 통행이 가능한 휠체어는 액추에이터, 상기 액추에이터를 제어하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러에 계단 정보를 전송하는 태그 리더를 포함하되, 상기 태그 리더는 계단의 시작 위치 부근에서 상기 컨트롤러에 계단 정보를 전송하는 것을 포함한다.

또한, 상기 컨트롤러는 전송된 계단 정보를 미리 저장된 정보와 비교하여 상기 액추에이터의 위치값을 결정하는 것을 포함한다.

한편, 계단 인자를 근거리 무선 통신으로 수신하고, 상기 수신된 계단 인자를 식별하여 휠체어에 설치된 적어도 하나의 액추에이터를 상기 휠체어 내부 또는 외부에 설치된 컨트롤러로 동작시키는 것을 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 계단 통행이 가능한 방법은 근거리 무선 통신으로 계단 정보를 수신하는 단계, 상기 수신된 계단 정보를 식별하는 단계, 상기 식별된 계단 정보에 의한 명령을 액추에이터에 전달하는 단계, 상기 전달된 명령을 상기 액추에이터가 실행하는 단계를 포함한다.

한편, 근거리 무선 통신 모듈에서 계단 인자를 수신하는 단계, 상기 근거리 무선 통신 모듈과 유선 또는 무선으로 연결된 컨트롤러에서 상기 수신된 계단 인자를 미리 저장된 데이터와 비교하는 단계, 상기 비교된 데이터와 매칭되는 신호를 액추에이터에 전달하는 단계, 상기 전달된 신호를 상기 액추에이터가 실행하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 계단 통행이 가능한 휠체어는 구동부, 근거리 무선 통신으로 계단 정보를 수신하는 리더부, 상기 수신된 계단 정보를 분석하여 상기 구동부가 미리 정해진 동작을 하도록 명령하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 구동부의 속도를 제어하는 속도제어부를 포함한다.

한편, 액추에이터, 데이터를 취득하는 태그 리더, 상기 태그 리더에 취득된 상기 데이터를 수신하고 상기 액추에이터를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

또한, 상기 데이터는 계단 정보를 포함한다.

또한, 상기 태그 리더는 상기 데이터를 계단 시작 위치의 근거리무선통신망 내에서 수신하는 것을 포함한다.

또한, 상기 태그 리더는 근거리무선통신모듈을 포함하고, 상기 근거리무선통신모듈은 WLAN(Wireless LAN) 통신 모듈, UWB(Ultra WideBand) 통신 모듈, Zigbee 통신 모듈, RFID(Radio Frequency IDentification) 통신 모듈, Bluetooth 통신 모듈, mmWave 통신 모듈, 적외선 통신(IrDA) 모듈, 무선 주파수(RF) 모듈 중 하나를 포함한다.

또한, 상기 컨트롤러는 상기 데이터를 수신하는 경우, 수신된 상기 데이터와 미리 저장된 동작신호를 비교하여, 상기 동작신호를 상기 액추에이터에 전달하여 상기 액추에이터가 정해진 동작을 하도록 하는 것을 포함한다.

또한, 송출부 및 수신부를 더 포함하여 상기 액추에이터 정보를 상기 송출부로 송출하고, 무선 통신망 내에 구비된 리더를 포함하는 처리장치에서 상기 송출된 상기 액추에이터 정보를 취득하여 상기 액추에이터의 정해진 동작신호를 상기 수신부에 송출하여, 상기 액추에이터의 동작이 상기 처리장치에서 송출하는 신호에 의해 결정되는 것을 포함한다.

또한, 수평한 평판, 상기 평판의 밑면에 고정되는 하우징, 상기 하우징과 연결되어 지지되고 상기 평판과 평행하고 이동가능하게 설치된 수평가동몸체, 상기 수평가동몸체의 이동량을 조절하는 수평이동량조절부, 상기 수평가동몸체의 일측에 연결되어 고정되고 수직 방향으로 이동가능하게 설치된 수직가동몸체, 상기 수직가동몸체의 이동량을 조절하는 수직이동량조절부를 포함한다.

또한, 상기 수평이동량조절부는 상기 하우징 내부에 일부가 고정되고 회전축이 수평인 제1서보모터가 설치되고, 상기 제1서보모터의 회전축에 설치된 제1구동풀리, 상기 제1구동풀리와 연결되는 제1종동풀리, 상기 제1구동풀리와 제1종동풀리를 연결하는 제1벨트, 및 수평하고 상기 제1종동풀리와 연결되는 제1볼스크류, 상기 제1볼스크류의 일부와 치합되어 연결되는 제1볼박스를 포함하여, 상기 제1서보모터의 회전력은 상기 제1구동풀리, 상기 제1벨트, 상기 제1종동풀리, 제1볼스크류로 전달되는 것을 포함한다.

또한, 상기 수직이동량조절부는 상기 수평가동몸체를 수직한 방향으로 관통하여 고정된 제2볼박스, 상기 제2볼박스에 전체 길이 중 일부분이 치합된 제2볼스크류, 회전축이 상기 수평가동몸체에 수직한 방향으로 고정된 제2서보모터, 상기 제2서보모터의 회전축에 설치된 제2구동풀리, 상기 제2구동풀리와 연결되고 상기 제2볼스크류에 치합되는 제2종동풀리, 상기 제2구동풀리와 상기 제2종동풀리를 연결하는 제2벨트를 포함하여, 상기 제2서보모터의 회전력은 상기 제2구동풀리, 상기 제2벨트, 상기 제2종동풀리, 제2볼스크류로 전달되는 것을 포함한다.

또한, 제1가동몸체, 제2가동몸체, 제3가동몸체, 제4가동몸체, 및 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체를 지지하는 평판을 더 포함하고, 상기 컨트롤러에서 상기 수신된 데이터를 분석하여 정해진 신호를 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체에 전달하여, 상기 제1가동몸체 내지 상기 제4가동몸체가 지면과 순차적으로 이격 및 접촉되며 균형을 잡고 상기 평판을 이동시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체에 각각 수직가동몸체를 더 포함하고, 상기 컨트롤러의 정해진 신호에 의해 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체에 포함되는 각각의 수직가동몸체의 위치가 결정되어 상기 평판이 지면과 수평을 유지하며 이동되는 것을 포함한다.

또한, 평판을 더 포함하고, 상기 평판의 하부에 지지되는 제1지지체, 상기 제1지지체에 지지되어 횡운동을 하는 제1이동블럭, 상기 제1지지체에 연결되어 지지되어 종운동을 하는 제2이동블럭을 더 포함한다.

또한, 제1서보모터 및 상기 제1서보모터와 연결되고 외주연에 나선이 연속적으로 형성된 제1볼스크류를 더 포함하여, 상기 제1이동블럭 외측면의 일부는 상기 제1지지체 내측면에 삽입되고, 상기 제1볼스크류의 일부는 상기 제1이동블럭 내주연과 치합되어, 상기 제1서보모터가 회전하는 경우 상기 제1볼스크류가 회전되며 상기 제1이동블럭이 상기 제1지지체의 내측면에 직선 운동되는 것을 포함한다.

또한, 제2서보모터 및 상기 제2서보모터와 연결되고 외주연에 돌기가 연속적으로 형성된 피니언을 더 포함하고, 상기 피니언의 돌기와 치합되는 랙이 상기 피니언의 회전으로 직선 운동되는 것을 포함한다.

또한, 외주연에 나선이 연속적으로 형성된 제1볼스크류를 더 포함하여, 상기 제1지지체의 일측에 제1서보모터가 고정되고, 상기 제1서보모터는 상기 제1볼스크류와 연결되고, 상기 제1볼스크류의 외주연 일부는 상기 제1서보모터의 타측방향으로 연장되어 상기 제1이동블럭 내주연과 치합되고, 상기 제1이동블럭 외측면의 일부는 상기 제1지지체 내측면에 삽입되어 상기 제1서보모터가 회전하는 경우 상기 제1볼스크류가 회전되며 상기 제1이동블럭이 상기 제1지지체의 내측면에서 횡운동을 하며, 상기 제1이동블럭의 일측면을 종방향으로 관통하는 랙을 더 포함하여, 상기 랙은 상기 제2지지체에 의해 지지되며 상기 제2지지체의 타측 방향에 제2서보모터와 연결되는 피니언과 치합되고, 상기 랙의 하부에는 제2이동블럭이 연결되어 상기 제2서보모터가 회전하는 경우 상기 피니언이 회전하여 상기 랙이 종운동하여 상기 제2이동블럭이 종운동을 하는 것을 포함한다.

또한, 상기 제1지지체, 상기 제1이동블럭, 상기 제2이동블럭을 포함하는 제1구동체 내지 제3구동체를 더 포함하여, 상기 제1구동체 내지 제3구동체의 하부가 지면에 순차적으로 접촉하며 구동하여 상기 평판이 이동하는 것을 포함한다.

본 발명에 의하면 휠체어가 계단을 통행하도록 하는 장점이 있다.

또한, 속도를 조절하여 통행할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 안전하게 통행이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 계단 통행 시 수평을 유지하며 안락하게 이동할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 휠체어가 지면을 통행하는 캐스터를 포함하는 경우 주행이동과 승강이동을 자유롭게 병행할 수 있어 편리하게 이동할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개략적 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 개략적 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휠체어 일부와 태그의 개략적 구성을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 측면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 평면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 측면도이다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 구성 및 작용을 도면의 부호와 함께 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휠체어(51)는 도 2에서 보는바와 같이, 구동부(90), 근거리 무선 통신 방식으로 계단 정보를 수신하는 리더부(70), 상기 수신된 계단 정보를 분석하여 상기 구동부가 미리 정해진 동작을 하도록 명령하는 제어부(80)를 포함한다. 상기 계단 정보는 계단의 높이, 폭, 수를 포함한다.

상기 구동부(90)는 액추에이터를 포함하며, 상기 액추에이터는 유압, 공기압을 포함하는 압력과 전기력, 복원력, 압전력 중 하나 이상의 힘을 운동력으로 변환하는 작동기를 포함한다. 상기 액추에이터는 화학에너지, 위치에너지, 전기에너지, 역학에너지를 포함하는 여러 에너지 중 하나 이상의 에너지를 운동에너지로 변환하는 기기를 포함한다. 상기 액추에이터는 서보모터, 스텝모터, 리니어모터, 구동실린더 중 하나 이상을 포함한다.

상기 리더부(70)는 근거리무선통신모듈을 포함하며, 상기 근거리무선통신모듈은 WLAN(Wireless LAN) 통신 모듈, UWB(Ultra WideBand) 통신 모듈, Zigbee 통신 모듈, RFID(Radio Frequency IDentification) 통신 모듈, Bluetooth 통신 모듈, mmWave 통신 모듈, 적외선 통신(IrDA) 모듈, 무선 주파수(RF) 모듈 중 하나를 포함한다. 상기 RFID(Radio Frequency IDentification) 통신 모듈은 NFC모듈 또는 비콘 모듈을 포함한다.

상기 제어부(80)는 제어프로세서모듈(또는 컨트롤러)을 포함하고, 시나리오 동작을 취하도록 명령 신호를 전송하게 된다.

또한, 상기 구동부(90)의 속도를 제어하는 속도제어부를 더 포함한다. 상기 속도제어부는 속도제어레버 및 상기 제어부(80)를 포함한다. 실시 예로 속도제어레버의 변화에 따라서 상기 제어부에서 감지하며, 상기 제어부는 상기 감지된 신호에 의하여 송출하는 펄스를 다르게 하여 구동부(90)의 속도를 조절한다.

상기 태그(10)는 Linear Bar code 를 포함하는 바코드, Data Matrix, Maxi Code, QR Code, PDF417 및 2D Bar Code을 포함하는 2차원 바코드, 칼라코드, 아이콘, EAS(Electronic Article Surveillance)를 포함하나, 근거리 무선 통신을 이용할 수 있는 태그가 가장 바람직하다.

태그(10)는 계단(05)의 시작 위치 부근에 고정 부착된다. 상기 계단(05)의 시작 위치는 지면과 첫 수직면이 만나는 위치를 포함한다. 오르막 계단의 경우에는 수직면이 지면을 기준으로 상승하는 방향으로 수직이며, 내리막 계단인 경우에는 수직면이 지면을 기준으로 하강 방향으로 수직인 것을 포함한다. 상기 계단(05)의 시작 위치 부근은 상기 계단(05)의 시작 위치에서 근거리무선통신 망내의 범위를 포함한다. 상기 태그(10)는 계단의 하강을 위한 시작인지, 승강을 위한 시작인지의 정보를 포함한다.

상기 리더부(70)에 계단 정보가 취득되는 바람직한 예로, RFID를 이용한 수신을 설명한다. 바람직한 실시 예인 도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 리더부(70)는 RFID태그 리더(22)을 포함한다. RFID태그 리더(22)는 전력원 또는 전지(08)과 연결되어 전력을 공급받게 된다. 또한, RFID태그(12)에는 별다른 전력원이 공급되지 않는다. RFID태그(12)는 칩(마이크로칩), 안테나 및 패키징을 포함한다. 칩에는 계단 정보를 저장하고, 패키징은 형태와 재질을 용도에 따라 다르게 할 수 있다. RFID태그(12)와 RFID태그 리더(22)에는 각각 안테나를 포함하여 두 안테나 사이에 발생하는 자기장을 통해 데이터 송출 및 취득(수신)이 된다.

보다 상세하게는, 전지(08)로 부터 전달되는 구동전류에 의해 RFID태그 리더(22)의 RFID태그 리더안테나(222)에서 발생한 전력에너지는 자기장을 형성하며, RFID태그 리더(22)는 연속적으로 RF캐리어(Carrier) 사인파를 발생하면서, 사인파 신호에 변조가 일어나는 것을 감시한다. 이 때 변조가 일어나는 것은 망내에 RFID태그(12)가 존재한다는 것을 의미하게 된다. RFID태그(12)가 RFID태그 리더(22)에 의해 발생된 자기장 내에 들어가게 되고, RFID태그(12)가 정상 동작을 할 수 있을 정도의 충분한 에너지를 공급받으면, 자기장의 변화에 의한 전류가 유기되어 이로 인한 전압이 발생한다. RFID태그(12)는 캐리어(Carrier) 주파수를 분주, 클럭(Clock)신호를 사용하여 코일 입력단에 연결된 곳에 데이터 값을 출력하게 된다. RFID태그(12)의 출력은 데이터에 따라 순차적으로 코일을 단락시킨다. 코일의 단락은 RF캐리어(Carrie) 사인파의 진폭에 약간의 변동을 RFID태그안테나(122)를 통해 순간적으로 야기시키고, RFID태그 리더(22)는 진폭의 미세한 변동을 감지하고 정해진 부호화방식에 따라 비트열을 추출하여, 상기 RFID태그(12)에 저장된 정보를 취득하게 된다. 이 경우, 상기 RFID태그(12)가 Target이 되고(또는 Transponder), RFID태그 리더(22)가 Initiator가 된다. 상기 RFID태그 리더(22)가 반송파 전자기장(Carreir Field)를 RFID태그(12)에 제공하여 상기 RFID태그(12)는 현재의 전자기장을 모듈레이팅하여 응답하게 된다.

상기 리더부(70)에 계단 정보가 취득되는 다른 바람직한 예로, RFID태그 리더(22)와 RFID태그(12)는 각각 다른 전력원과 연결되어 전력을 공급받게 된다. 상기 RFID태그(12)와 RFID태그 리더(22)는 선택적으로 전자기장을 생성하여 통신이 가능하게 되고, RFID태그(12)나 RFID태그 리더(22) 중 하나가 데이터를 수신할 때는 고주파 전자기장을 비활성화시켜 Target 기기로 동작하게 된다. 상기 RFID태그(12)의 정보를 수정하는 경우, RFID태그(12)에 RFID Writer(미도시)를 통하여 수정된 계단 정보를 기록하기가 더욱 용이하다. 그러나, 이렇게 RFID태그(12)에 전력원을 공급하여 Active모드로 정보를 상호 교환할 수 있으나, 빠른 상업화와 경제적, 효율적 관점에서 전력원을 공급하지 않고 상기 RFID태그 리더(22)에서 상기 RFID태그(12)로 전기에너지를 공급하며 통신을 이루는 상기 설명한 Passive모드가 더욱 바람직하다.

상기 리더부(70)에 계단 정보가 취득되는 또 다른 바람직한 예로, 리더부(70)에서는 마이크로파 전자계 신호를 송출하며, 전송되는 마이크로파 전자계 신호를 태그(10)가 반사하여, 반사된 신호를 리더부(70)가 수신한다. 이 경우에 태그(10)에서 반사하는 신호는 리더부(70)의 반송파 주파수 신호를 태그(10)의 데이터 정보에 의해 변조하여 백스캐터(backscatter)하게 되며 리더부(70)는 변조되어 수신된 신호를 복조하여 태그(10)의 기록된 정보를 해독한다. 이 경우의 RF주파수는 UHF주파수 이상의 RF전파 신호로서 데이터 전송속도가 높고 인식거리도 저주파 RFID와 달리 크게 증가한다. 이 경우에 태그의 동작 전원은 원거리에서 수신된 RF전파를 정류하여 사용하므로 인식거리를 증대하려면 리더부(70)의 출력이 크거나 태그(10)의 전력소모가 매우 적어야 한다.

상기한 바람직한 예와 같이 리더부(70)에서 계단 정보를 취득하게 되면, 상기 제어부(80)는 이를 수신하고, 상기 구동부(90)에 명령 신호를 전달하게 된다.

바람직한 실시예인 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 구동부(90)의 하부에 지면과 수평한 평판(55), 상기 평판(55)의 밑면에 고정되는 하우징(420), 제1가동몸체(52), 상기 제1가동몸체(52)는 상기 하우징(420)과 연결되어 지지되고 상기 평판(55)과 수평(평행)하고 휠체어의 이동선과 동일한 방향으로 길이가 신장 및 복원되는 수평가동몸체(440), 상기 수평가동몸체(440)의 이동량을 조절하는 수평이동량조절부(446), 상기 수평가동몸체(440)의 일측에 연결되어 고정되고 수직 방향으로 이동가능하게 설치된 수직가동몸체(460), 상기 수직가동몸체(460)의 이동량을 조절하는 수직이동량조절부(466)를 포함한다. 또한, 상기 평판(55)은 하우징(420)을 고정할 수 있는 넓이면 충분하다.

상기 수평이동량조절부(446)는 상기 하우징(420) 내부에 일부가 고정되고 회전축이 지면과 수평인 제1서보모터(441)가 설치되고, 상기 제1서보모터(441)의 회전축에 설치된 제1구동풀리(442)가 연결된다. 상기 제1구동풀리(442)는 제1종동풀리(443)와 연결되고, 상기 제1구동풀리(442)와 제1종동풀리(443)는 제1벨트(445)로 연결되어 동력을 전달한다. 상기 제1종동풀리(443)는 제1볼스크류(447)로 연결되고, 상기 제1볼스크류(447) 외주연에는 나선이 연속적으로 형성되어 제1볼박스(449)와 그 일부가 치합되어 연결된다. 수평가동몸체(440)의 하부에는 리니어모션가이드레일(432)가 가이드레일종지지체(434)와 가이드레일횡지지체(436)에 의해 지지된다. 가이드레일종지지체(434)와 가이드레일횡지지체(436)는 수직가동몸체(460), 제2볼스크류(467), 제2볼박스(469)의 동작에 제약이 없도록 종방향으로는 뚫린 형태가 바람직하다. 수평가동몸체(440)의 하부는 리니어모션가이드레일(432)와 맞물려 수평가동몸체(440)의 직선운동이 가능하도록 한다. 또한, 상기 제1구동풀리(442), 상기 제1벨트(445), 상기 제1종동풀리(443)를 연결하는 외부에 마운팅 브라켓트(미도시)를 설치하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 리니어모션가이드레일(432)는 수평가동몸체(440)의 하부 중 일부를 관통하여 하중을 견디도록 설계하는 것이 바람직하며, 리니어모션가이드레일(432)를 4개로 하여 수평가동몸체(440)의 각 모서리 부위에 관통되도록 하여 더 많은 하중을 견디도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 제어부(80)에 의해 상기 제1서보모터(441)에 구동력이 전달되는 경우, 상기 제1구동풀리(442)가 상기 제1벨트(445)를 매개로 상기 제1종동풀리(443)를 회전시키게 되고, 상기 제1종동풀리(443)의 회전에 의해 상기 제1볼스크류(447)와 상기 제1볼박스(449)사이의 치합부위의 변화에 따라 상기 제1볼박스(449)와 고정된 수평가동몸체(440)의 위치가 리니어모션가이드레일(432)을 기반으로 직선운동을 하며, 수평가동몸체(440)의 위치가 가변적으로 조절된다.

상기 수직이동량조절부(466)는 상기 수평가동몸체(440)를 수직한 방향으로 관통하여 고정된 제2볼박스(469)와, 상기 제2볼박스(469)에 전체 길이 중 일부분이 치합되고 외주연에는 나선이 연속적으로 형성된 제2볼스크류(467), 상기 제2볼스크류(467)에 회전력을 제공하는 제어부(80)를 포함하며, 상기 제2볼스크류(467)는 상기 수직가동몸체(460)와 연결된다. 또한, 상기 수평가동몸체(440)에 그 회전축이 수직한 방향으로 고정된 제2서보모터(461)와, 상기 제2서보모터(461)의 회전축에 설치된 제2구동풀리(462) 및, 상기 제2구동풀리(462)와 제2벨트(465)를 매개로 연결되고 상기 제2볼스크류(467)에 치합되어 상기 제2볼스크류(467)를 회전시켜 주는 제2종동풀리(463)를 포함한다.

상기 제어부(80)에 의해 상기 제2서보모터(461)에 구동력이 전달되는 경우, 상기 제2구동풀리(462)가 상기 제2벨트(465)를 매개로 상기 제2종동풀리(463)를 회전시키게 되고, 상기 제2종동풀리(463)의 회전에 의해 상기 제2볼스크류(467)와 상기 제2볼박스(469)사이의 치합부위의 변화에 따라 상기 제2볼스크류(467)의 위치가 변화하게 되어 상기 수직가동몸체(460)의 위치가 가변적으로 조절된다.

휠체어 이동의 바람직한 예로, 도 6에서와 같이 상기 평판(55) 중 외곽에 균형을 이루는 4각 모서리를 설정하고, 상기 모서리 부근 밑면에 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)로 균형을 잡는다.

상기 제어부(80)에서 계단 정보를 수신하여 상기 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)는 계단 정보에 맞게 사전에 계획된 동작을 하게 된다. 제1가동몸체(52)의 수직가동몸체(460)가 제어부(80)의 펄스 폭 변조 (PWM, Pulse Width Modulation)를 통해서 상기의 제2서보모터(461)가 역회전되어, 수직 길이가 복원되고 나머지 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)가 지면과 맞닿아 중심을 잡게 된다. 제1가동몸체(52)의 수평가동몸체(440)가 구동체의 진행 방향으로 제어부(80)의 신호로 신장된 후, 제1가동몸체(52)의 수직가동몸체(460)은 제어부(80)의 신호로 다시 신장되어, 지면 혹은 계단의 바닥면과 맞닿게 된다. 동일한 동작으로 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)는 순차적으로 지면 또는 계단면과 이격되어 구동체의 진행방향으로 진행하며 각 가동몸체가 지면 또는 계단면과 이격되는 동안에는 나머지 3개의 가동몸체가 지면과 닿아 중심을 잡게 된다. 이 때, 제1가동몸체(52) 및 제2가동몸체(54)의 각 수평가동몸체(440)가 이동한 후 각 수직가동몸체(460)가 신장되어 지면과 닿은 후, 각 수평가동몸체(440)가 복원됨과 동시에 제3가동몸체(56) 및 제4가동몸체(58)의 각 수평가동몸체(440)가 신장되면서 평판(55)이 진행 방향으로 움직인 후, 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)가 순차적으로 동작되어 이동할 수 있다. 상기의 예는 4족 보행과 유사한 동작이다. 이 때, 계단의 높이, 폭, 수를 모두 알기 때문에, 2단 이상의 보폭도 적절히 조합하여 수월하게 계단을 통행할 수 있게 된다. 계단을 오르게 될 때에는 상기 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)의 수직가동몸체(460)가 모두 신장된 후에 상기의 동작을 하게 되면 계단을 오를 수 있게 된다. 또한, 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)의 각 수직가동몸체(460)의 신장 및 복원 길이를 적절히 조절하면 상기 평판(55)이 지면과 수평을 유지되면서 이동시킬 수 있게 된다. 종래 수평 유지를 위해서는 각종 수평 센서와 여러 구현 장치를 사용하여야 한 것에 비하여 활용도가 높은 현저한 효과를 기대할 수 있다.

상기 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)에 해당되는 각 제1서보모터(441) 및 제2서보모터(461)의 속도를 상기 제어부(80)에서 달리하여 상기 구동부(90)의 속도를 제어할 수 있게 된다.

상기한 4개의 가동몸체 예시 외에, 5개, 6개의 가동몸체를 이용하여 구현하는 것은 자명하여 생략한다. 2개 또는 3개의 가동몸체로도 실시가 가능하다. 상기 2개 또는 3개의 가동몸체로 균형을 잡기 위해서는 센서를 연결하여 만드는 포스처스테빌리제이션(PS)의 구성을 포함하는 것이 바람직하다.

또 다른 실시예로, 상기 서보모터를 스텝모터(미도시)로 대체하여 적용한다. 상기 제어부(80)는 Pulse발진기를 포함하며, Pulse를 드라이버(미도시)에 전달하여 드라이버(미도시)는 구동전류를 상기 스텝모터(미도시)에 전달하여 상기의 동작을 수행하게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휠체어는 바람직한 다른 실시 예에 따른 도 1에서와 같이, 액추에이터(40), 상기 액추에이터(40)를 제어하는 컨트롤러(30), 상기 컨트롤러(30)에 계단 정보를 전송하는 태그 리더(20)를 포함하되, 상기 태그 리더(20)는 계단의 시작 위치 부근에서 상기 컨트롤러(30)에 계단 정보를 전송하는 것을 포함한다.

상기 컨트롤러(30)는 전송된 계단 정보를 미리 저장된 정보와 비교하여 상기 액추에이터(40)의 위치값을 결정한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휠체어는 계단 인자를 근거리 무선 통신 방식으로 수신하고, 상기 수신된 계단 인자를 식별하여 휠체어에 설치된 적어도 하나의 액추에이터를 상기 휠체어 내부 또는 외부에 설치된 컨트롤러(또는 처리장치)로 동작시키는 것을 포함한다.

상기 컨트롤러는 상기 액추에이터와 유선 또는 무선으로 연결되어 동작 데이터를 전송한다. 상기 무선은 근거리 무선 통신 방식이 바람직하다.

또한, 바람직한 실시 예인 도 7에서와 같이, 근거리 무선 통신 방식으로 계단 정보를 수신하는 단계(S1), 상기 수신된 계단 정보를 식별하는 단계(S2), 상기 식별된 계단 정보에 의한 명령을 액추에이터에 전달하는 단계(S3), 상기 전달된 명령을 상기 액추에이터가 실행하는 단계(S4)를 포함한다.

또한, 근거리 무선 통신 모듈에서 계단 인자를 수신하는 단계, 상기 근거리 무선 통신 모듈과 유선 또는 무선으로 연결된 컨트롤러에서 상기 수신된 계단 인자를 미리 저장된 데이터와 비교하는 단계, 상기 비교된 데이터와 매칭되는 신호를 액추에이터에 전달하는 단계, 상기 전달된 신호를 상기 액추에이터가 실행하는 단계를 포함한다.

또한, 바람직한 실시 예인 도 1에서와 같이, 액추에이터(40), 데이터를 취득하는 태그 리더(20), 상기 태그 리더(20)에 취득된 상기 데이터를 수신하고 상기 액추에이터(40)를 제어하는 컨트롤러(30)를 포함한다.

상기 데이터는 계단 인자를 포함한다. 상기 계단 정보(태그정보, 계단 인자)는 계단의 높이, 폭, 수를 포함한다. 상기 계단 인자는 계단의 높이, 폭, 수를 각 x,y,z 지점 포인트 별로 저장된 정보인 것을 포함한다.

상기 액추에이터는 유압, 공기압을 포함하는 압력과 전기력, 복원력, 압전력 중 하나 이상의 힘을 운동력으로 변환하는 작동기를 포함한다. 상기 액추에이터는 화학에너지, 위치에너지, 전기에너지, 역학에너지를 포함하는 여러 에너지 중 하나 이상의 에너지를 운동에너지로 변환하는 기기를 포함한다. 상기 액추에이터는 서보모터, 스텝모터, 리니어모터, 구동실린더 중 하나 이상을 포함한다.

상기 태그 리더(20)는 상기 데이터를 계단 시작 위치의 근거리무선통신망 내에서 수신하는 것을 포함한다. 상기 계단(05)의 시작 위치는 지면과 첫 수직면이 만나는 위치를 포함한다. 오르막 계단의 경우에는 수직면이 지면을 기준으로 상승하는 방향으로 수직이며, 내리막 계단인 경우에는 수직면이 지면을 기준으로 하강 방향으로 수직인 것을 포함한다.

상기 태그 리더(20)는 근거리무선통신모듈을 포함하고, 상기 근거리무선통신모듈은 WLAN(Wireless LAN) 통신 모듈, UWB(Ultra WideBand) 통신 모듈, Zigbee 통신 모듈, RFID(Radio Frequency IDentification) 통신 모듈, Bluetooth 통신 모듈, mmWave 통신 모듈, 적외선 통신(IrDA) 모듈, 무선 주파수(RF) 모듈 중 하나를 포함한다.

상기 컨트롤러(30)는 상기 데이터를 수신하는 경우, 수신된 상기 데이터와 미리 저장된 동작신호를 비교하여, 상기 데이터와 매칭되는 상기 동작신호를 상기 액추에이터(40)에 전달하여 상기 액추에이터(40)가 정해진 동작을 하도록 하는 것을 포함한다.

또한, 송출부(미도시) 및 수신부(미도시)를 더 포함하여 상기 액추에이터(40) 정보를 상기 송출부로 송출하고, 무선 통신망 내의 리더(미도시)를 포함하는 처리장치(미도시)에서 상기 송출된 상기 액추에이터(40) 정보를 취득하여 상기 액추에이터(40)의 정해진 동작신호를 상기 처리장치에서 상기 수신부(미도시)에 송출하여 상기 액추에이터(40)의 동작이 상기 처리장치에서 송출하는 신호에 의해 결정되는 것을 포함한다.

더욱 상세하게는 상기 액추에이터(40)의 동작 결정과 명령이 (근거리) 무선 통신 망내에 설치된 처리장치에 의해 내려지게 된다. 바람직한 실시 예로, 상기 휠체어(51)에는 송출부를 더 구비하여 휠체어(51) 또는 액추에이터(40)의 위치와 구조, 방향 등의 정보를 송출한다. 이 경우는 Active 모드로서, 전력원이 공급되는 상기 액추에이터(40)와 이격되고 (근거리) 무선 통신 망내에 설치되는 리더기(미도시)와 상기 리더기(미도시)와 연결되는 처리장치(미도시)에서 상기 휠체어(51) 또는 액추에이터(40)의 정보를 분석하여 해당되는 명령 신호를 재송출하게 된다. 재송출되는 신호를 통해 상기 수신부(미도시)에서 취득하여 액추에이터(40)의 동작을 취하게 된다. 상기한 (근거리) 원격 제어의 경우, 상기 처리장치(미도시)는 서버와 연결되는 것이 더욱 바람직하다. 휠체어(51)는 위치 정보 송출부를 더 포함하는 것이 바람직하여 태그(10)에서 계단 인자를 취득하고, 휠체어의 위치 정보와 함께 송출되며, 송출된 위치 정보와 계단 인자는 (근거리) 무선 통신 망내의 처리장치에서 분석되어 서버의 사전에 계획된 신호를 송출하고, 송출된 신호가 휠체어(51)의 수신부(미도시)에 전달되어 액추에이터(40)를 동작시킨다. 태그 리더(20)나 수신부(미도시)는 안테나를 포함하여, 태그 리더(20)에 수신부(미도시)를 포함할 수도 있으며, 수신부(미도시)에 태그 리더(20)를 포함할 수도 있음은 자명하다.

또한, 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 액추에이터(40)는 상기 휠체어(51)의 하부에 연결되고 지면과 수평한 평판(55), 상기 평판(55)의 밑면에 고정되는 하우징(420), 제1가동몸체(52)을 포함하며, 상기 제1가동몸체(52)는 상기 하우징(420)과 연결되어 지지되고 상기 평판(55)과 수평(평행)하게 길이가 신장 및 복원되는 수평가동몸체(440), 상기 수평가동몸체(440)의 이동량을 조절하는 수평이동량조절부(446), 상기 수평가동몸체(440)의 일측에 연결되어 고정되고 수직 방향으로 이동가능하게 설치된 수직가동몸체(460), 상기 수직가동몸체(460)의 이동량을 조절하는 수직이동량조절부(466)를 포함한다.

상기 수평이동량조절부(446)는 상기 하우징(420) 내부에 일부가 고정되고 회전축이 지면과 수평인 제1서보모터(441)가 설치되고, 상기 제1서보모터(441)의 회전축에 설치된 제1구동풀리(442), 상기 제1구동풀리(442)와 연결되는 제1종동풀리(443), 상기 제1구동풀리(442)와 제1종동풀리(443)를 연결하는 제1벨트(445), 및 지면과 수평하고 상기 제1종동풀리(443)와 연결되는 제1볼스크류(447), 상기 제1볼스크류(447) 외주연에는 나선이 연속적으로 형성되어 일부와 치합되어 연결되는 제1볼박스(449)를 포함하여, 상기 제1서보모터(441)의 회전력은 상기 제1구동풀리(442), 상기 제1벨트(445), 상기 제1종동풀리(443), 제1볼스크류(447)로 전달되는 것을 포함한다. 수평가동몸체(440)의 하부에는 리니어모션가이드레일(432)가 가이드레일종지지체(434)와 가이드레일횡지지체(436)에 의해 지지된다. 가이드레일종지지체(434)와 가이드레일횡지지체(436)는 수직가동몸체(460), 제2볼스크류(467), 제2볼박스(469)의 동작에 제약이 없도록 종방향으로는 뚫린 형태가 바람직하다. 수평가동몸체(440)의 하부는 리니어모션가이드레일(432)와 맞물려 수평가동몸체(440)의 직선운동이 가능하도록 한다. 또한, 상기 제1구동풀리(442), 상기 제1벨트(445), 상기 제1종동풀리(443)를 연결하는 외부에 마운팅 브라켓트(미도시)를 설치하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 리니어모션가이드레일(432)는 수평가동몸체(440)의 하부 중 일부를 관통하여 하중을 견디도록 설계하는 것이 바람직하며, 리니어모션가이드레일(432)를 4개로 하여 수평가동몸체(440)의 각 모서리 부위에 관통되도록 하여 더 많은 하중을 견디도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 컨트롤러(30)에서 신호가 전달되면, 제1서보모터(441)에서 회전력이 발생하며, 제1구동풀리(442), 제1벨트(445), 제1종동풀리(443)으로 순차적으로 전달되며, 제1볼스크류(447)가 회전되고, 제1볼스크류(447)의 제1볼스크류(447)와 상기 제1볼박스(449)사이의 치합부위의 변화에 따라 상기 제1볼박스(449)와 고정된 수평가동몸체(440)의 위치가 리니어모션가이드레일(432)을 기반으로 직선운동을 하며, 수평가동몸체(440)의 위치가 가변적으로 조절된다.

또한, 상기 수직이동량조절부(466)는 상기 수평가동몸체(440)를 수직한 방향으로 관통하여 고정된 제2볼박스(469), 상기 제2볼박스(469)에 전체 길이 중 일부분이 치합되고 외주연에는 나선이 연속적으로 형성된 제2볼스크류(467), 회전축이 상기 수평가동몸체(440)에 수직한 방향으로 고정된 제2서보모터(461), 상기 제2서보모터(461)의 회전축에 설치된 제2구동풀리(462), 상기 제2구동풀리(462)와 연결되고 상기 제2볼스크류(467)에 연결되어 상기 제2볼스크류(467)를 회전시켜주는 제2종동풀리(463), 상기 제2구동풀리(462)와 상기 제2종동풀리(463)를 연결하는 제2벨트(465)를 포함하여, 상기 제2서보모터(461)의 회전력은 상기 제2구동풀리(462), 상기 제2벨트(465), 상기 제2종동풀리(463), 제2볼스크류(467)로 전달되는 것을 포함한다.

상기 컨트롤러(30)에서 신호가 전달되면, 제2서보모터(461)에서 회전력이 발생하며, 제2구동풀리(462), 제2벨트(465), 제2종동풀리(463)으로 순차적으로 전달되며, 제2볼스크류(467)가 회전되고, 상기 수평가동몸체(440)와 고정된 제2볼박스(469)와 그 일부가 치합된 제2볼스크류(467)의 회전으로 치합 부위가 변화되어 수직 방향으로 이동하며, 이와 함께 수직가동몸체(460)가 수직이동된다.

휠체어 이동의 바람직한 예로, 도 6에서 보는 바와 같이, 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58), 및 상기 제1가동몸체(52) 내지 제4가동몸체(58)를 지지하는 평판(55)을 더 포함하고, 상기 컨트롤러(30)에서 상기 수신된 데이터를 분석하여 미리 정해진 펄스를 상기 제1가동몸체(52) 내지 제4가동몸체(58)에 전달하여, 상기 제1가동몸체(52) 내지 제4가동몸체(58)가 지면과 순차적으로 이격 및 접촉되며 균형을 잡고 상기 평판(55)을 이동시키는 것을 포함한다. 상기 평판(55)은 각 가동몸체를 지지할 수 있는 크기면 충분하며, 각 평판(55)의 연결은 프레임을 통하여 지지하는 것도 가능하다.

상기 평판(55) 중 외곽에 균형을 이루는 4각 모서리를 설정하고, 상기 모서리 부근 밑면에 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)로 균형을 잡는다.

상기 컨트롤러(30)에서 계단 정보를 수신하여 상기 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)는 계단 정보에 맞게 사전에 계획된 동작을 하게 된다. 제1가동몸체(52)의 수직가동몸체(460)가 컨트롤러(30)의 펄스 폭 변조 (PWM, Pulse Width Modulation)를 통해서 상기의 제2서보모터(461)가 역회전되어, 수직 길이가 복원되고 나머지 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)가 지면과 맞닿아 중심을 잡게 된다. 제1가동몸체(52)의 수평가동몸체(440)가 평판(55)의 진행 방향으로 컨트롤러(30)의 신호로 신장된 후, 제1가동몸체(52)의 수직가동몸체(460)은 컨트롤러(30)의 신호로 다시 신장되어, 지면 혹은 계단의 바닥면과 맞닿게 된다. 동일한 동작으로 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)는 순차적으로 지면 또는 계단면과 이격되어 구동체의 진행방향으로 진행하며 각 가동몸체가 지면 또는 계단면과 이격되는 동안에는 나머지 3개의 가동몸체가 지면과 닿아 중심을 잡게 된다. 상기의 예는 4족 보행과 유사한 동작이다. 이 때, 계단의 높이, 폭, 수를 모두 알기 때문에, 2단 이상의 보폭도 적절히 조합하여 수월하게 계단을 통행할 수 있게 된다. 계단을 오르게 될 때에는 상기 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)의 수직가동몸체(460)가 모두 신장된 후에 상기의 동작을 하게 되면 계단을 오를 수 있게 된다.

또한, 상기 제1가동몸체(52) 내지 제4가동몸체(58)에 각각 수직가동몸체(460)를 더 포함하고, 상기 컨트롤러(30)의 정해진 펄스에 의해 제1가동몸체(52) 내지 제4가동몸체(58)에 포함되는 각각의 수직가동몸체(460)의 신장 및 복원 길이가 결정되어 상기 평판(55)이 지면과 수평을 유지하며 이동되는 것을 포함한다.

상기에서와 같이, 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)의 각 수직가동몸체(460)의 신장 및 복원 길이를 적절히 조절하면 상기 평판(55)이 지면과 수평을 유지되면서 이동시킬 수 있게 된다. 종래 수평 유지를 위해서는 각종 수평 센서와 여러 구현 장치를 사용하여야 한 것에 비하여 활용도가 높은 현저한 효과를 기대할 수 있다.

또한, 상기 제1가동몸체(52), 제2가동몸체(54), 제3가동몸체(56), 제4가동몸체(58)에 해당되는 각 제1서보모터(441) 및 제2서보모터(461)의 속도를 상기 컨트롤러(30)에서 달리하여 상기 액추에이터(40)의 속도를 제어할 수 있게 된다. 상세하게는 상기 컨트롤러(30)에 신호를 전달하는 속도제어부를 더 포함하여 연결하고, 상기 속도제어부의 조절에 의하여 컨트롤러(30)에서 펄스의 속도를 다르게 송출한다.

상기한 4개의 가동몸체 예시 외에, 5개, 6개의 가동몸체를 이용하여 구현하는 것은 자명하여 생략한다. 2개 또는 3개의 가동몸체로도 실시가 가능하다. 상기 2개 또는 3개의 가동몸체로 균형을 잡기 위해서는 센서를 연결하여 만드는 포스처스테빌리제이션(PS)의 구성을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예인 도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같이, 하부에 평판(55) 및 제1구동체(502)을 더 포함하고, 상기 제1구동체(502)는 상기 평판(55)의 하부에 지지되는 제1지지체(520), 상기 제1지지체(520)에 지지되어 횡운동을 하는 제1이동블럭(522), 상기 제1지지체(520)에 연결되어 지지되어 종운동을 하는 제2이동블럭(542)을 포함한다.

또한, 제1서보모터(441) 및 상기 제1서보모터(441)와 연결되고 외주연에 나선이 연속적으로 형성된 제1볼스크류(447)를 더 포함하여, 상기 제1이동블럭(522) 외측면의 일부는 상기 제1지지체(520) 내측면에 삽입되고, 상기 제1볼스크류(447)의 일부는 상기 제1이동블럭(522) 내주연과 치합되어, 상기 제1서보모터(441)가 회전하는 경우 상기 제1볼스크류(447)가 회전되며 상기 제1이동블럭(522)이 상기 제1지지체(520)의 내측면에 직선 운동되는 것을 포함한다. 외주연은 그 모양에 따라, 외주면을 포함하며, 내주연은 그 모양에 따라 내주면을 포함한다.

또한, 제2서보모터(461) 및 상기 제2서보모터(461)와 연결되고 외주연에 돌기가 연속적으로 형성된 종동피니언(524)을 더 포함하고, 상기 종동피니언(524)의 돌기와 맞물리는 종동랙(526)이 상기 종동피니언(524)과 연결되어, 상기 종동피니언(524)의 회전으로 상기 종동랙(526)이 직선 운동되는 것을 포함한다.

또한, 외주연에 나선이 연속적으로 형성된 제1볼스크류(447)를 더 포함하여, 상기 제1지지체(520)의 일측에 제1서보모터(441)가 고정되고, 상기 제1서보모터(441)는 상기 제1볼스크류(447)와 연결되고, 상기 제1볼스크류(447)의 외주연 일부는 상기 제1서보모터(441)의 타측방향으로 상기 제1지지체(520)를 관통하고, 상기 제1볼스크류(447)는 상기 제1지지체(520)를 관통하여 연장되어 상기 제1이동블럭(522) 내주연과 치합되고, 상기 제1이동블럭(522) 외측면의 일부는 상기 제1지지체(520) 내측면에 삽입되어 상기 제1서보모터(441)가 회전하는 경우 상기 제1볼스크류(447)가 회전되며 상기 제1이동블럭(522)이 상기 제1지지체(520)의 내측면에서 횡운동을 하며, 상기 제1이동블럭(522)의 일측면을 종방향으로 관통하는 종동랙(526)을 더 포함하여 상기 종동랙(526)은 제2지지체(540)에 의해 지지되며 상기 제2지지체(540)의 타측 방향에 제2서보모터(461)와 연결되는 종동피니언(524)과 치합되고, 상기 종동랙(526)의 하부에는 제2이동블럭(542)이 연결되어 상기 제2서보모터(461)가 회전하는 경우 상기 종동피니언(524)이 회전하여 상기 종동랙(526)이 종운동하여 상기 제2이동블럭(542)이 종운동을 하는 것을 포함한다.

제1지지체(520)의 외측면 중 일부는 스토퍼핀(528)의 이동 공간이 확보되도록 개구되는 것이 바람직하며, 상기 개구된 제1지지체(520)의 내측면과 맞닿는 제1이동블럭(522)의 외측면에는 스토퍼핀(528)이 부착되어, 오작동시에도 제1이동블럭(522)이 제1지지체(520)을 이탈하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 제2지지체(540)는 제1이동블럭(522)의 세로 방향으로 관통되어 고정하되, 그 크기와 지지 결합 강도는 종동랙(526)이 종동피니언(524)의 힘에 의해 밀리지 않는 정도면 충분하다. 종동피니언(524) 및 제2서보모터(461)는 일체화된 운동을 하도록 설계하며, 양단은 제1이동블럭(522)의 일측면에 고정되고 중앙부는 종동피니언(524) 및 제2서보모터(461)을 관통하는 Π자형 지지봉(미도시)으로 고정하여 제1이동블럭(522)과 이격시켜 그 회전이 제1이동블럭(522)에 의해 방해되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 제1서보모터(441) 및 제2서보모터(461)는 엔코더(미도시) 및 컨트롤러(30)와 연결하여 그 회전수를 제어하며 제1이동블럭(522) 및 제2이동블럭(542)의 위치를 조정할 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. 제2지지체(540)의 상부는 Π자형으로 각 말단이 제1이동블럭(522)의 상부면에 일부 삽입되어 고정되며, 제2지지체(540)의 세로면에 종동랙(526)와 종동피니언(524)을 각 한 쌍 씩 결합시키는 것이 바람직하다. 또한, 종동랙(526)의 하부에는 제2이동블럭(542)을 연결하며, 제2이동블럭(542)은 하부가 지면에 닿을 수 있도록 평판 또는 복수개의 평판봉으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

컨트롤러(30)에서 원하는 위치 값에 대한 신호를 제1서보모터(441)에 보내어 회전하면 연결된 제1볼스크류(447)이 회전하게 된다. 제1볼스크류(447)와 치합된 부위로 인하여 제1이동블럭(522)이 제1지지체(520)의 내측면을 따라서 직선 운동을 하면서 원하는 위치까지의 횡운동을 하게 된다.

제1지지체(520)의 위치가 결정되면, 컨트롤러(30)에서 제2서보모터(461)로 신호를 보내어 회전시키고 함께 연결된 종동피니언(524)가 회전되면서 치합 연결된 종동랙(526)이 제1이동블럭(522)을 관통하여 종운동을 하게 된다. 상기와 같이 컨트롤러(30)의 신호로 종동랙(526)과 연결된 제2이동블럭(542)의 위치가 결정되도록 한다.

또한, 상기 제1지지체, 상기 제1이동블럭, 상기 제2이동블럭을 포함하는 제1구동체 내지 제3구동체를 더 포함하여, 상기 제1구동체 내지 제3구동체의 하부가 지면에 순차적으로 접촉하며 구동하여 상기 평판이 이동하는 것을 포함한다.

상세하게는 바람직한 실시 예인 도 11에서 보는 바와 같이, 평판(55)에 제1구동체(502), 제2구동체(504), 제3구동체(506)을 지지시키고, 각 제1구동체(502) 내지 제3구동체(506)는 제1지지체(520), 제2지지체(540), 제1이동블럭(522), 제2이동블럭(542), 종동피니언(524), 종동랙(526)을 각 포함한다. 컨트롤러(30)의 신호에 따라 제1구동체(502) 내지 제3구동체(506)의 제1이동블럭(522) 및 제2이동블럭(542)의 위치 값을 제어할 수 있게 된다.

제1구동체(502)의 제2서보모터(461)에 역회전을 이용하여 제2이동블럭(542)의 길이를 축소시킨 후 제1서보모터(441)를 정회전시켜 제1이동블럭(522)을 전진시킨다. 그리고 제2서보모터(461)에 정회전을 이용하여 제2이동블럭(542)의 길이를 다시 신장시켜 지면과 맞닿게 한다. 상기의 과정 동안 제2구동체(504)와 제3구동체(506)의 제2이동블럭(542)는 지면과 맞닿은 상태로서 균형을 유지할 수 있게 된다. 상기의 과정 후, 제1구동체(502) 및 제3구동체(506)의 제2이동블럭(542)가 지면에 닿은 상태로 유지하며 제2구동체(504)의 제1이동블럭(522) 및 제2이동블럭(542)를 전진 신장 시키고, 이런 과정을 순차적으로 반복하면 평판(55)을 안전하게 이동시킬 수 있게 된다. 또한, 상기로 보내는 신호의 속도를 조절하므로서 각 구동체의 이동 속도를 제어할 수 있게 되어 더욱 안전한 이동이 가능하다.

또 다른 실시예로, 상기 서보모터를 스텝모터(미도시)로 대체하여 적용한다. 상기 컨트롤러(30)는 Pulse발진기를 포함하며, Pulse를 드라이버(미도시)에 전달하여 드라이버(미도시)는 구동전류를 상기 스텝모터(미도시)에 전달하여 상기의 동작을 수행하게 된다.

컨트롤러는 제어부를 포함한다. 제어부는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러 또는 제어부는 Pulse 발진기(미도시)를 포함한다. 구동부는 액추에이터를 포함한다. 액추에이터는 구동부를 포함한다. 리더부는 태그 리더를 포함한다. 태그 리더는 리더부를 포함한다.

상기한 평판(55)의 상부에는 프레임(또는 지지체)이 더 포함되어, 상기 지지체는 좌석을 안착시켜 사람이 앉을 수 있도록 고안한 유모차에도 고정할 수 있다. 상기 평판(55)의 하부에는 캐스터를 병행하도록 설치하여, 일반 지면 통행 시에는 캐스터로 이동하고, 계단이나 굴곡의 특정한 지형지물을 통과할 시 상기한 방법을 이용할 수 있게 된다. 즉, 주행이동과 승강이동을 자유롭게 병행할 수 있도록 한다.

05 계단 460 수직가동몸체
08 전지 461 제2서보모터
10 태그 462 제2구동풀리
12 RFID태그 463 제2종동풀리
122 RFID태그안테나 465 제2벨트
20 태그 리더 466 수직이동량조절부
22 RFID태그 리더 467 제2볼스크류
222 RFID태그 리더안테나 469 제2볼박스
30 콘트롤러 52 제1가동몸체
40 액추에이터 54 제2가동몸체
51 휠체어 56 제3가동몸체
55 평판 58 제4가동몸체
70 리더부 520 제1지지체
80 제어부 540 제2지지체
90 구동부 522 제1이동블럭
420 하우징 542 제2이동블럭
440 수평가동몸체 524 종동피니언
441 제1서보모터 526 종동랙
442 제1구동풀리 432 리니어모션가이드레일
443 제1종동풀리 434 가이드레일종지지체
445 제1벨트 436 가이드레일횡지지체
446 수평이동량조절부 528 스토퍼핀
447 제1볼스크류 502 제1구동체
449 제1볼박스 504 제2구동체
506 제3구동체

Claims (23)

1. 액추에이터;
   상기 액추에이터를 제어하는 컨트롤러;
   상기 컨트롤러에 계단 정보를 전송하는 태그 리더; 를 포함하되, 상기 태그 리더는 계단의 시작 위치 부근에서 상기 컨트롤러에 계단 정보를 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
2. 제1항에 있어서, 상기 컨트롤러는 전송된 계단 정보를 미리 저장된 정보와 비교하여 상기 액추에이터의 위치값을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
3. 계단 인자를 근거리 무선 통신으로 수신하고, 상기 수신된 계단 인자를 식별하여 휠체어에 설치된 적어도 하나의 액추에이터를 상기 휠체어 내부 또는 외부에 설치된 컨트롤러로 동작시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
4. 근거리 무선 통신으로 계단 정보를 수신하는 단계;
   상기 수신된 계단 정보를 식별하는 단계;
   상기 식별된 계단 정보에 의한 명령을 액추에이터에 전달하는 단계;
   상기 전달된 명령을 상기 액추에이터가 실행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 방법
5. 근거리 무선 통신 모듈에서 계단 인자를 수신하는 단계;
   상기 근거리 무선 통신 모듈과 유선 또는 무선으로 연결된 컨트롤러에서 상기 수신된 계단 인자를 미리 저장된 데이터와 비교하는 단계;
   상기 비교된 데이터와 매칭되는 신호를 액추에이터에 전달하는 단계;
   상기 전달된 신호를 상기 액추에이터가 실행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 방법
6. 구동부;
   근거리 무선 통신으로 계단 정보를 수신하는 리더부;
   상기 수신된 계단 정보를 분석하여 상기 구동부가 미리 정해진 동작을 하도록 명령하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
7. 제6항에 있어서, 상기 구동부의 속도를 제어하는 속도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
8. 액추에이터;
   데이터를 취득하는 태그 리더;
   상기 태그 리더에 취득된 상기 데이터를 수신하고 상기 액추에이터를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
9. 제8항에 있어서, 상기 데이터는 계단 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
10. 제8항에 있어서, 상기 태그 리더는 상기 데이터를 계단 시작 위치의 근거리무선통신망 내에서 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
11. 제8항에 있어서, 상기 태그 리더는 근거리무선통신모듈을 포함하고, 상기 근거리무선통신모듈은 WLAN(Wireless LAN) 통신 모듈, UWB(Ultra WideBand) 통신 모듈, Zigbee 통신 모듈, RFID(Radio Frequency IDentification) 통신 모듈, Bluetooth 통신 모듈, mmWave 통신 모듈, 적외선 통신(IrDA) 모듈, 무선 주파수(RF) 모듈 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
12. 제8항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 데이터를 수신하는 경우, 수신된 상기 데이터와 미리 저장된 동작신호를 비교하여, 상기 동작신호를 상기 액추에이터에 전달하여 상기 액추에이터가 정해진 동작을 하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
13. 제8항에 있어서, 송출부 및 수신부를 더 포함하여 상기 액추에이터 정보를 상기 송출부로 송출하고, 무선 통신망 내에 구비된 리더를 포함하는 처리장치에서 상기 송출된 상기 액추에이터 정보를 취득하여 상기 액추에이터의 정해진 동작신호를 상기 수신부에 송출하여, 상기 액추에이터의 동작이 상기 처리장치에서 송출하는 신호에 의해 결정되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 수평한 평판, 상기 평판의 밑면에 고정되는 하우징, 상기 하우징과 연결되어 지지되고 상기 평판과 평행하고 이동가능하게 설치된 수평가동몸체, 상기 수평가동몸체의 이동량을 조절하는 수평이동량조절부, 상기 수평가동몸체의 일측에 연결되어 고정되고 수직 방향으로 이동가능하게 설치된 수직가동몸체, 상기 수직가동몸체의 이동량을 조절하는 수직이동량조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
15. 제14항에 있어서, 상기 수평이동량조절부는 상기 하우징 내부에 일부가 고정되고 회전축이 수평인 제1서보모터가 설치되고, 상기 제1서보모터의 회전축에 설치된 제1구동풀리, 상기 제1구동풀리와 연결되는 제1종동풀리, 상기 제1구동풀리와 제1종동풀리를 연결하는 제1벨트, 및 수평하고 상기 제1종동풀리와 연결되는 제1볼스크류, 상기 제1볼스크류의 일부와 치합되어 연결되는 제1볼박스를 포함하여, 상기 제1서보모터의 회전력은 상기 제1구동풀리, 상기 제1벨트, 상기 제1종동풀리, 제1볼스크류로 전달되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
16. 제14항에 있어서, 상기 수직이동량조절부는 상기 수평가동몸체를 수직한 방향으로 관통하여 고정된 제2볼박스, 상기 제2볼박스에 전체 길이 중 일부분이 치합된 제2볼스크류, 회전축이 상기 수평가동몸체에 수직한 방향으로 고정된 제2서보모터, 상기 제2서보모터의 회전축에 설치된 제2구동풀리, 상기 제2구동풀리와 연결되고 상기 제2볼스크류에 치합되는 제2종동풀리, 상기 제2구동풀리와 상기 제2종동풀리를 연결하는 제2벨트를 포함하여, 상기 제2서보모터의 회전력은 상기 제2구동풀리, 상기 제2벨트, 상기 제2종동풀리, 상기 제2볼스크류로 전달되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
17. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1가동몸체, 제2가동몸체, 제3가동몸체, 제4가동몸체, 및 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체를 지지하는 평판을 더 포함하고, 상기 컨트롤러에서 상기 수신된 데이터를 분석하여 정해진 신호를 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체에 전달하여, 상기 제1가동몸체 내지 상기 제4가동몸체가 지면과 순차적으로 이격 및 접촉되며 균형을 잡고 상기 평판을 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
18. 제17항에 있어서, 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체에 각각 수직가동몸체를 더 포함하고, 상기 컨트롤러의 정해진 신호에 의해 상기 제1가동몸체 내지 제4가동몸체에 포함되는 각각의 수직가동몸체의 위치가 결정되어 상기 평판이 수평을 유지하며 이동되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
19. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 평판을 더 포함하고, 상기 평판의 하부에 지지되는 제1지지체, 상기 제1지지체에 지지되어 횡운동을 하는 제1이동블럭, 상기 제1지지체에 연결되어 지지되어 종운동을 하는 제2이동블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
20. 제19항에 있어서, 제1서보모터 및 상기 제1서보모터와 연결되고 외주연에 나선이 연속적으로 형성된 제1볼스크류를 더 포함하여, 상기 제1이동블럭 외측면의 일부는 상기 제1지지체 내측면에 삽입되고, 상기 제1볼스크류의 일부는 상기 제1이동블럭 내주연과 치합되어, 상기 제1서보모터가 회전하는 경우 상기 제1볼스크류가 회전되며 상기 제1이동블럭이 상기 제1지지체의 내측면에 직선 운동되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
21. 제19항에 있어서, 제2서보모터 및 상기 제2서보모터와 연결되고 외주연에 돌기가 연속적으로 형성된 피니언을 더 포함하고, 상기 피니언의 돌기와 치합되는 랙이 상기 피니언의 회전으로 직선 운동되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
22. 제19항에 있어서, 외주연에 나선이 연속적으로 형성된 제1볼스크류를 더 포함하여, 상기 제1지지체의 일측에 제1서보모터가 고정되고, 상기 제1서보모터는 상기 제1볼스크류와 연결되고, 상기 제1볼스크류의 외주연 일부는 상기 제1서보모터의 타측방향으로 연장되어 상기 제1이동블럭 내주연과 치합되고, 상기 제1이동블럭 외측면의 일부는 상기 제1지지체 내측면에 삽입되어 상기 제1서보모터가 회전하는 경우 상기 제1볼스크류가 회전되며 상기 제1이동블럭이 상기 제1지지체의 내측면에서 횡운동을 하며, 상기 제1이동블럭의 일측면을 종방향으로 관통하는 랙을 더 포함하여, 상기 랙은 상기 제2지지체에 의해 지지되며 상기 제2지지체의 타측 방향에 제2서보모터와 연결되는 피니언과 치합되고, 상기 랙의 하부에는 제2이동블럭이 연결되어 상기 제2서보모터가 회전하는 경우 상기 피니언이 회전하여 상기 랙이 종운동하여 상기 제2이동블럭이 종운동을 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어
23. 제19항에 있어서, 상기 제1지지체, 상기 제1이동블럭, 상기 제2이동블럭을 포함하는 제1구동체 내지 제3구동체를 더 포함하여, 상기 제1구동체 내지 제3구동체의 하부가 지면에 순차적으로 접촉하며 구동하여 상기 평판이 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 계단 통행이 가능한 휠체어

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