KR20200037610A

KR20200037610A - 수평 유지 기능을 갖는 휠체어

Info

Publication number: KR20200037610A
Application number: KR1020180117048A
Authority: KR
Inventors: 남윤영; 김현우; 원장민; 김진우
Original assignee: 순천향대학교 산학협력단
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-04-09
Also published as: KR102186898B1

Abstract

본 발명은 수평 유지 기능을 갖는 휠체어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기울기가 있는 경사로를 주행하는 과정에서 사용자의 낙상을 예방할 수 있도록 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어에 관한 것이다. 본 발명은 오르막길 또는 내리막길에서 시트가 중력방향과 수직 방향이 되도록 제어되므로, 사용자는 체간의 무게중심을 전방 또는 후방으로 이동시킬 필요가 없어, 안정된 자세로 휠체어를 이용할 수 있게 되어, 휠체어의 전복이나 낙상 위험이 감소되는 효과가 있다.

Description

수평 유지 기능을 갖는 휠체어{Wheel Chair Having Horizontal Maintenance Function}

본 발명은 수평 유지 기능을 갖는 휠체어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기울기가 있는 경사로를 주행하는 과정에서 사용자의 낙상을 예방할 수 있도록 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어에 관한 것이다.

일반적으로 휠체어는 다리가 자유롭지 못한 사람이나 몸이 불편한 사람이 앉은 채로 이동할 수 있게 바퀴를 단 의자를 일컫는다. 우리나라의 장애인구는 점차적으로 증가하는 추세이며 현재 250만 명에 이른다. 이중 보행이 불가한 장애인과 노약자 및 뇌졸중, 척수마비로 인한 많은 환자들은 휠체어를 이동수단으로 사용하고 있다. 이로 인해 보조기구 중 휠체어는 높은 지급률과 수요를 보이고 있다.

이들은 일상생활을 하면서 건물입구처럼 높이 차이가 나는 공간에서의 수직 이동을 위해서 경사로를 이용한다. 우리나라의 경우 '장애인, 노인, 임산부 등의 편의증진보장에 관한 법률 시행규칙'에 의해 경사로의 기울기는 1:12(4.8도) 이하로 하는 것이 원칙이지만, 시설의 구조 상 높이가 100 cm이하이면 1:8(7.1도) 까지 허용할 수 있도록 제시되어있다. 이러한 경사는 탑승자가 스스로 추진하기 힘들며 보조자의 도움을 받는다.

한편, 평상시 누워있을 때 이외에는 머리의 무게중심이 인체내부에 위치하며 연직 방향으로 작용되는데 경사로의 오르막 이동시에는 머리에는 중력과 척추가 동일한 축이 아닌 힘이 작용되어 모멘트 힘이 발생된다. 이 상황에서 건강한 신체는 도 1에서와 같이, 보상작용을 통해 체간이나 머리를 움직여 척추의 중심축에 위치하도록 하는데, 고령인구나 체간과 목의 움직임에 어려움이 있는 환자의 경우 위와 같은 움직임을 취하기 어려워 머리의 과신전을 유발할 수 있다.

또한 내리막 이동시에는 좌석의 각도가 아래로 기울어져 무게중심이 도 2에서와 같이 전방으로 이동하기 때문에 휠체어에 탑승한 탑승자의 몸이 기울어지게 되고, 이로 인하여 탑승자는 자세 불안정으로 인해 공포감을 느끼게 되고, 전복이나 낙상 위험 또한 증가하게 되는 문제점이 있다.

국내공개특허공보 제10-2013-0057648호

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기울기가 있는 경사로를 주행하는 과정에서 사용자의 낙상을 예방할 수 있도록 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 사용자가 앉을 수 있도록 형성되는 시트; 상기 시트의 양측 하부에 이격되도록 위치되는 한 쌍의 하부지지부와, 한 쌍의 상기 하부지지부와 마주보도록 상기 시트의 양측에 위치되는 상부지지부와, 일측은 상기 하부지지부의 일측에 회전되도록 결합되고 타측은 상기 하부지지부의 일측과 반대 방향에 위치되는 상부지지부의 일측에 회전되도록 결합되는 중앙지지부를 갖는 지지부재; 상기 하부지지부의 양측에 회전 가능하도록 설치되는 바퀴; 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도 또는 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도를 변경시키는 각도조절수단; 상기 시트에 구비되되 지면의 기울어진 경사각을 측정하는 센서부; 상기 센서부가 측정한 경사각에 따라 상기 시트가 중력 방향과 수직 방향이 되도록 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도 또는 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 중앙지지부의 상단은 상기 상부지지부의 전단에 회전되도록 결합되고, 상기 중앙지지부의 하단은 상기 하부지지부의 후단에 회전되도록 결합되고, 상기 각도조절수단은: 상기 하부지지부의 전측에 회전 가능하도록 장착되는 제 1 회전모터; 일측은 상기 제 1 회전모터와 맞물리도록 결합되고 타측은 상기 중앙지지부의 후측에 회전되도록 결합되는 제 1 각도조절부; 상기 중앙지지부의 전측에 회전 가능하도록 장착되는 제 2 회전모터; 및 일측은 상기 제 2 회전모터와 맞물리도록 결합되고 타측은 상기 상부지지부의 후측에 회전되도록 결합되는 제 2 각도조절부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서부가 측정한 경사각을 토대로 하여 상기 시트가 중력 방향과 수직 방향이 되도록 상기 제 1 회전모터 또는 상기 제 2 회전모터가 회전되도록 제어하고, 상기 제 1 회전모터의 회전에 의한 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 간의 각도 변경에 따라 상기 제 1 각도조절부의 길이가 가변되고, 상기 제 2 회전모터의 회전에 의한 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 간의 각도 변경에 따라 상기 제 2 각도조절부의 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 제 1 각도조절부는 상기 제어부의 제어에 의하여 길이조절이 가능한 제 1 유압실린더로 구성되고, 상기 제 2 각도조절부는 상기 제어부의 제어에 의하여 길이조절이 가능한 제 2 유압실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 제어부는 상기 센서부로부터 지면의 기울어진 경사각을 전달받아 지면이 오르막길인지 또는 내리막길인지를 판단하고, 상기 판단 결과, 오르막길인 경우, 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 1 각도보다 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 2 각도가 더 커지도록 상기 제 2 회전모터를 회전시키고, 상기 판단 결과, 내리막길인 경우, 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 2 각도보다 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 1 각도가 더 커지도록 상기 제 1 회전모터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 시트에 앉은 사용자로부터 하차신호를 입력받는 입력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력부로부터 하차신호를 전달받는 경우, 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도가 커지도록 변경시켜서 상기 시트가 전방으로 기울어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 시트의 전측에 하방으로 연장되도록 형성되되 길이조절이 가능한 한 쌍의 지지바와, 상기 지지바의 하측에 상기 시트에 앉은 사용자의 발이 지지되도록 판형으로 형성되는 발판부와, 상기 발판부의 하부에 장착되며 상기 발판부가 지면에 접촉하는지를 측정하는 하방접촉센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력부로부터 하차신호를 전달받지 않은 상태에서, 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도 또는 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도를 변경시키는 경우, 상기 하방접촉센서로부터 전달되는 감지신호를 분석하여 상기 발판부가 지면에 접촉되지 않도록 상기 지지바의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 제어부는 상기 입력부로부터 하차신호를 전달받는 경우, 상기 발판부가 지면에 접촉되도록 상기 지지바의 길이가 길어지도록 조절하되, 상기 하방접촉센서로부터 전달되는 감지신호를 분석하여 상기 발판부가 지면에 접촉되는 것으로 판단되면, 상기 지지바의 길이 조절을 멈추는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 시트의 전측에 하방으로 연장되도록 형성되되 길이조절이 가능한 한 쌍의 지지바와, 상기 지지바의 하측에 상기 시트에 앉은 사용자의 발이 지지되도록 판형으로 형성되는 발판부와, 상기 발판부의 상부에 장착되며 상기 발판부가 사용자의 발에 접촉하는지를 측정하는 상방접촉센서와, 상기 시트에 앉은 사용자로부터 승차신호를 입력받는 입력부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 입력부로부터 승차신호를 전달받는 경우, 상기 발판부가 사용자의 발과 가까워지도록 상기 지지바의 길이를 조절하되, 상기 상방접촉센서로부터 전달되는 감지신호를 분석하여 상기 발판부가 사용자의 발에 접촉되면, 상기 지지바의 길이 조절을 멈추는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

또한, 상기 지지바는, 상기 시트부와 회전 가능하도록 결합된 상태로 하방으로 연장되는 제 1 지지바와, 상기 제 1 지지바에 회전되도록 결합되는 지지모터와, 상기 제 1 지지바의 하방으로 연장되는 제 2 지지바와, 상기 지지모터와 웜 기어 방식으로 기어 결합되도록 상기 제 2 지지바의 상단에 형성되는 기어부를 포함하고, 상기 제어부의 제어에 의하여 상기 지지모터가 회전되면 상기 기어부가 직선운동하면서 상기 제 2 지지바를 직선 운동시켜서 상기 지지바의 전체 길이가 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 제공한다.

본 발명은 기울기가 있는 오르막길 또는 내리막길에서 시트가 중력방향과 수직 방향이 되도록 제어되므로, 사용자는 체간의 무게중심을 전방 또는 후방으로 이동시킬 필요가 없어, 안정된 자세로 휠체어를 이용할 수 있게 되어, 휠체어의 전복이나 낙상 위험이 감소되는 효과가 있다.

또한, 사용자가 시트에 승차하면, 발판부가 발에 닿도록 이동되어, 사용자는 발을 발판부에 편안하게 지지한 상태로 휠체어를 이용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 사용자가 시트에서 하차할 때, 시트가 전방으로 회전되도록 구성되어, 사용자의 무게중심이 하차하는 방향인 전방으로 이동되어, 근력이 약한 사용자는 약간의 힘만으로도 용이하게 하차할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 종래 휠체어가 경사로를 따라 상부로 주행하는 상태를 설명하기 위한 예시도.
도 2는 종래 휠체어가 경사로를 따라 하부로 주행하는 상태를 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 바디부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 지지바를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 각도조절수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 제어부재를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어가 오르막길을 올라가는 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어가 내리막길을 내려가는 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어에 탑승한 사용자가 하차하는 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 바디부를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 지지바를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어(1000)는 예를 들면, 수동 휠체어에 적용되는 것으로, 바디부(100), 각도조절수단(200: 도 6 도시) 및 제어부재(300: 도 7 도시)를 포함한다. 본 발명에서 별도로 설명하지 않는 한, 전방 또는 전측이라 함은 사용자가 바디부(100)의 시트(110)에 착석하였을 때, 사용자의 전방을 향하는 방향을 일컫고, 후방 또는 후측이라 함은 전방 또는 전측의 반대 방향을 일컫는다.

바디부(100)는 몸이 불편한 시용자가 앉은 채로 이동할 수 있도록 전, 후방바퀴(142, 140)를 단 의자로서, 사용자가 착석할 수 있는 시트(110), 시트(110)의 상부 후측에 그 상부 방향으로 세워지는 등받이부(120), 시트(110)가 지면에서 이격되도록 지지하기 위한 지지부재(130), 지지부재(130)의 후술하는 하부지지부(132)의 양측 후방에 회전되도록 설치되는 후방바퀴(140), 하부지지부(132)의 양측 전방에 회전되도록 설치되는 전방바퀴(142), 시트(110)의 전측에 하방으로 연장되도록 형성되되 길이조절이 가능한 한 쌍의 지지바(150) 및 지지바(150)의 하측에 시트(110)에 앉은 사용자의 발이 지지되도록 판형으로 형성되는 발판부(160)를 포함한다. 그리고 시트(110)에 앉은 사용자는 발판부(160)에 발을 올려 놓은 상태에서 후방바퀴(140)를 회전시켜서 전진 또는 후진한다.

지지부재(130)는 하부지지부(132), 상부지지부(134) 및 중앙지지부(136)를 포함한다. 하부지지부(132)는 시트(110)의 양측 길이와 대향되는 길이를 갖도록 형성되며, 시트(110)의 양측 하부에 이격되어 위치되도록 한 쌍으로 구성된다. 그리고 한 쌍의 하부지지부(132)의 상호 마주보는 전단부는 상호 연결될 수도 있다. 마찬가지로 한 쌍의 하부지지부(132)의 상호 마주보는 후단부 또한 상호 연결될 수 있다. 상부지지부(134)는 한 쌍의 하부지지부(132)와 마주보도록 시트(110)의 양측에 위치된다. 중앙지지부(136)는 하측은 하부지지부(132)의 후측에 회전되도록 결합되고 상측은 하부지지부(132)의 후측과 반대 방향에 위치되는 상부지지부(134)의 전측에 회전되도록 결합된다. 그리고 후술하는 각도조절수단(200: 도 6 도시)이 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 사이의 각도 또는 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 사이의 각도를 변경시켜서 시트(110)가 중력방향과 수직 방향이 되도록 안내한다.

지지바(150)는 시트(110)부의 전측과 연결된 상태로 하방으로 연장되는 제 1 지지바(152)와, 제 1 지지바(152)에 회전되도록 결합되는 지지모터(153)와, 제 1 지지바(152)의 하방으로 연장되는 제 2 지지바(154)와, 지지모터(153)와 웜 기어 방식으로 기어 결합되도록 제 2 지지바(154)의 상단에 형성되는 기어부(155)를 포함한다. 이때, 제 2 지지바(154)의 상단에는 제 1 지지바(152)의 하단이 안내되도록 수용홈(154a)이 오목하게 형성된다. 그리고 후술하는 제어부(370: 도 7 도시)의 제어에 의하여 지지모터(153)가 회전되면 기어부(155)가 직선운동하면서 제 2 지지바(154)를 직선 운동시켜서 지지바(150)의 전체 길이가 조절되도록 구성된다. 한편, 기어부(155)가 웜 기어 방식으로 지지모터(153)와 결합되는 구성은 일반적인 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

각도조절수단(200)은 도 6에서 설명하기로 하고, 제어부재(300)는 도 7에서 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 각도조절수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 각도조절수단(200)은 하부지지부(132)의 전측에 회전 가능하도록 장착되는 제 1 회전모터(210), 하단부는 제 1 회전모터(210)와 맞물리도록 결합되고 상단부는 중앙지지부(136)의 후측에 회전되도록 결합되는 제 1 각도조절부(220), 중앙지지부(136)의 전측에 회전 가능하도록 장착되는 제 2 회전모터(230), 하단부는 제 2 회전모터(230)와 맞물리도록 결합되고 상단부는 상부지지부(134)의 후측에 회전되도록 결합되는 제 2 각도조절부(240)를 포함한다.

제 1 회전모터(210) 및 제 2 회전모터(230)는 각각 제어부(370)의 제어에 의하여 회전되는 스테핑모터로 구성될 수 있다. 스테핑모터는 펄스 신호에 의하여 회전하는 일반적인 모터로, 1펄스마다 수 도에서 수십 도의 각도만 회전된다.

그리고 제 1 회전모터(210)의 회전에 의한 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 간의 제 1 각도(θ1) 변경에 따라 제 1 각도조절부(220)의 길이가 가변된다. 즉, 제 1 회전모터(210)가 회전되면, 제 1 회전모터(210)와 맞물린 제 1 각도조절부(220)는 하부지지부(132)와 멀어지도록 회전되며 이때, 제 1 각도(θ1)가 벌어지게 된다. 여기서 제 1 각도조절부(220)가 하부지지부(132)와 멀어지도록 회전되기 위해서는 제 1 각도조절부(220)의 길이가 길어져야 한다. 이를 위하여 제 1 각도조절부(220)는 길이조절이 가능한 제 1 유압실린더(미도시)로 구성될 수 있다. 그리고 제어부(370)는 제 1 각도조절부(220)가 회전되는 각도만큼 유압을 조절하여 제 1 각도조절부(220)의 길이를 조절한다.

마찬가지로, 제 2 회전모터(230)의 회전에 의한 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 간의 제 2 각도(θ2) 변경에 따라 제 2 각도조절부(240)의 길이가 가변된다. 즉, 제 2 회전모터(230)가 회전되면, 제 2 회전모터(230)와 맞물린 제 2 각도조절부(240)는 상부지지부(134)와 멀어지도록 회전되며 이때, 제 2 각도(θ2)가 벌어지게 된다. 여기서 제 2 각도조절부(240)가 상부지지부(134)와 멀어지도록 회전되기 위해서는 제 2 각도조절부(240)의 길이가 길어져야 한다. 이를 위하여 제 2 각도조절부(240)는 길이조절이 가능한 제 2 유압실린더(미도시)로 구성될 수 있다. 그리고 제어부(370)는 제 2 각도조절부(240)가 회전되는 각도만큼 유압을 조절하여 제 2 각도조절부(240)의 길이를 조절한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어의 제어부재를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제어부재(300)는 입력부(310), 센서부(3220), 하방접촉센서(330), 상방접촉센서(340), 디스플레이부(350), 통신부(360) 및 제어부(370)를 포함한다.

입력부(310)는 예를 들면 터치패드, 버튼 등으로 구성되며, 사용자로부터 각종 숫자, 문자 등을 입력받아 제어부(370)로 전달하도록 구성된다. 예를 들면, 사용자는 시트(110)에 승하한 직후 입력부(310)를 이용하여 승차신호를 입력할 수도 있고, 시트(110)에서 하차하기 직전 입력부(310)를 이용하여 하차신호를 입력할 수도 있다. 이러한 입력부(310)는 사용자가 입력하기 용이하도록 시트(110)의 주변에 위치된다.

센서부(3220)는 시트(110)의 기울기 또는 각도를 검출하기 위한 센서로서, 기울기센서 또는 자이로센서 또는 3축 가속도 센서로 구성될 수 있다. 이러한 센서부(3220)는 휠체어(1000)가 경사면을 오르거나 내려갈 때 센서부(3220)가 지면의 기울어진 경사각을 측정하여 제어부(370)로 전달한다.

하방접촉센서(330)는 발판부(160)의 하부에 장착되며 발판부(160)가 지면에 접촉하는지를 측정하여 하방접촉신호를 제어부(370)로 전달한다. 상방접촉센서(340)는 발판부(160)의 상부에 장착되며 발판부(160)가 사용자의 발에 접촉하는지를 측정하여 상방접촉신호를 제어부(370)로 전달한다. 하방접촉센서(330) 및 상방접촉센서(340)는 예를 들면, 접촉 유무를 감지하는 터치패드로 구성될 수도 있고, 지면 또는 사용자의 발과의 거리를 감지하는 초음파센서 등으로 구성될 수도 있다.

디스플레이부(350)는 센서부(3220)가 측정한 경사각 및 작동모드의 설정을 시각적으로 제공한다.

통신부(360)는 사용자가 파지한 스마트폰(미도시)과 무선 통신이 가능하도록 구성된다. 무선 통신은 예를 들면, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 적외선 통신, 와이브로, HSDPA, ZIGBEE, UWB, IrDA, NFC 등으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 통신 시 전력 소모를 줄일 수 있는 저전력 블루투스 통신으로 구성될 수 있다. 이러한 통신부(360)는 제어부(370)로 전달되는 각종 신호를 스마트폰으로 전달하고, 스마트폰으로부터 각종 입력신호를 전달받아 수동으로 경사각을 조절할 수 있도록 한다.

제 1 회전모터(210)는 제어부(370)의 제어신호를 전달받아 회전되면서 제 1 각도조절부(220)를 회전시킨다. 제 1 각도조절부(220)는 제 1 회전모터(210)의 회전에 의한 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 간의 제 1 각도(θ1) 변경에 따라 그 길이가 가변된다. 제 2 회전모터(230)는 제어부(370)의 제어신호를 전달받아 회전되면서 제 2 각도조절부(240)를 회전시킨다. 제 2 각도조절부(240)는 제 2 회전모터(230)의 회전에 의한 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 간의 제 2 각도(θ2) 변경에 따라 그 길이가 가변된다.

제어부(370)는 센서부(3220)로부터 지면의 기울어진 경사각을 전달받아 지면이 오르막길인지 또는 내리막길인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 각도조절수단(200)을 제어하여 시트(110)가 중력 방향과 수직 방향이 되도록 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 사이의 각도 또는 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 사이의 각도를 제어한다. 또한, 제어부(370)는 입력부(310)로부터 입력신호를 전달받아 현재 사용자가 승차하였는지 아니면 하차하였는지를 감지하고, 승, 하차 여부에 따라 시트(110)의 각도를 제어하고, 발판부(160)의 길이를 제어한다. 이는 도 8 및 도 9에서 세부적으로 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어가 오르막길을 올라가는 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 휠체어(1000)가 기울기가 있는 경사로 즉, 오르막길을 올라가는 경우, 제어부(370)는 센서부(3220)로부터 지면의 기울어진 경사각을 전달받아 지면이 오르막길인 것으로 판단한다. 그 후 제어부(370)는 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 간의 제 1 각도(θ1)보다 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 간의 제 2 각도(θ2)가 더 커지도록 제 2 회전모터(230)를 회전시키고 제 2 각도조절부(240)가 길어지도록 제어한다. 그러면, 제 1 각도(θ1)보다 더 커진 제 2 각도(θ2)만큼 시트(110)가 전방으로 회전되어 시트(110)는 오르막길과 상관없이, 중력방향과 수직 방향이 되도록 제어된다. 이에 따라, 오르막길에서 사용자는 체간의 무게중심을 전방으로 이동시킬 필요가 없어, 안정된 자세로 휠체어(1000)를 이용할 수 있게 되어, 휠체어(1000)의 전복이나 낙상 위험이 감소되는 효과가 있다.

한편, 시트(110)가 전방으로 회전되면, 시트(110)의 하부로 길게 형성된 발판부(160)가 지면에 닿을 수 있다. 이 경우, 휠체어(1000)가 원활하게 이동될 수 없으므로, 발판부(160)가 지면에 닿기 전에 발판부(160)를 상부로 이동시켜야 한다. 이를 해결하기 위하여 제어부(370)는 입력부(310)로부터 하차신호를 전달받지 않은 상태에서, 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 사이의 각도 또는 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 사이의 각도를 변경시키는 경우, 하방접촉센서(330)로부터 전달되는 감지신호를 분석한다. 하방접촉센서(330)로부터 전달되는 감지신호를 분석한 결과, 발판부(160)가 지면에 접촉되기 직전이면, 제어부(370)는 발판부(160)가 지면에 접촉되지 않도록 지지바(150)의 지지모터(153)를 회전시켜서 지지바(150)의 전체 길이가 짧아지도록 제어한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어가 내리막길을 내려가는 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 휠체어(1000)가 내리막길을 내려가는 경우, 제어부(370)는 센서부(3220)로부터 지면의 기울어진 경사각을 전달받아 지면이 내리막길인 것으로 판단한다. 그 후 제어부(370)는 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 간의 제 2 각도(θ2)보다 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 간의 제 1 각도(θ1)가 더 커지도록 제 1 회전모터(210)를 회전시키고 제 1 각도조절부(220)가 길어지도록 제어한다.

그러면, 제 2 각도(θ2)보다 더 커진 제 1 각도(θ1)만큼 시트(110)가 후방으로 회전되어 시트(110)는 내리막길과 상관없이, 중력방향과 수직 방향이 되도록 제어된다. 이에 따라, 내리막길에서 사용자는 체간의 무게중심을 후방으로 이동시킬 필요가 없어, 안정된 자세로 휠체어(1000)를 이용할 수 있게 되어, 휠체어(1000)의 전복이나 낙상 위험이 감소되는 효과가 있다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수평 유지 기능을 갖는 휠체어에 탑승한 사용자가 하차하는 상태를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 발판부(160)가 지면에 접촉되어 있으면, 시트(110)에 앉은 사용자가 용이하게 하차할 수 있다. 이에 따라, 제어부(370)는 입력부(310)로부터 하차신호를 전달받는 경우, 지지모터(153)를 회전시켜서 지지바(150)의 길이가 길어지도록 조절한다. 그러면 발판부(160)는 지지바(150)를 따라 지면과 가까워지도록 하강된다. 이때, 제어부(370)는 하방접촉센서(330)로부터 전달되는 감지신호를 분석하여 발판부(160)가 지면에 접촉되는 것으로 판단되면, 제어부(370)는 지지모터(153)가 더 이상 회전되지 않도록 제어하여, 지지바(150)의 길이 조절을 멈추도록 제어한다.

또한, 제어부(370)는 입력부(310)로부터 하차신호를 전달받는 경우, 하부지지부(132)와 중앙지지부(136) 간의 제 1 각도(θ1)보다 상부지지부(134)와 중앙지지부(136) 간의 제 2 각도(θ2)가 더 커지도록 제 2 회전모터(230)를 회전시키고 제 2 각도조절부(240)가 길어지도록 제어한다. 그러면, 제 1 각도(θ1)보다 더 커진 제 2 각도(θ2)만큼 시트(110)가 전방으로 회전되므로, 사용자의 무게중심이 전방으로 이동되어, 근력이 약한 사용자는 약간의 힘만으로도 용이하게 하차할 수 있게 되는 효과가 있다.

한편, 사용자가 시트(110)에 승차하게 되면, 사용자의 다리 길이에 따라 발판부(160)가 발에 닿지 않을 수도 있다. 이에 따라, 제어부(370)는 입력부(310)로부터 승차신호를 전달받는 경우, 지지모터(153)를 회전시켜서 지지바(150)의 길이가 짧아지도록 제어한다. 그러면 발판부(160)는 지지바(150)를 따라 사용자의 발과 가까워지도록 상승된다. 이때, 제어부(370)는 상방접촉센서(340)로부터 전달되는 감지신호를 분석하여, 발판부(160)가 사용자의 발에 접촉한 것으로 판단되면, 지지모터(153)가 더 이상 회전되지 않도록 제어하여, 지지바(150)의 길이조절을 멈추도록 제어한다. 그러면 발판부(160)가 발에 닿게 되어, 사용자는 발을 발판부(160)에 편안하게 지지한 상태로 휠체어(1000)를 이용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명을 이로 한정하지 않음은 당연하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

1000: 휠체어
100: 바디부 110: 시트
120: 등받이부 130: 지지부재
132: 하부지지부 134: 상부지지부
136: 중앙지지부 140: 후방바퀴
142: 전방바퀴 150: 지지바
152: 제 1 지지바 153: 지지모터
154: 제 2 지지바 154a: 수용홈
155: 기어부 160: 발판부
200: 각도조절수단 210: 제 1 회전모터
220: 제 1 각도조절부 230: 제 2 회전모터
240: 제 2 각도조절부 300: 제어부재
310: 입력부 320: 센서부
330: 하방접촉센서 340: 상방접촉센서
350: 디스플레이부 360: 통신부
370: 제어부 θ1: 제 1 각도
θ2: 제 2 각도

Claims

사용자가 앉을 수 있도록 형성되는 시트;
상기 시트의 양측 하부에 이격되도록 위치되는 한 쌍의 하부지지부와, 한 쌍의 상기 하부지지부와 마주보도록 상기 시트의 양측에 위치되는 상부지지부와, 일측은 상기 하부지지부의 일측에 회전되도록 결합되고 타측은 상기 하부지지부의 일측과 반대 방향에 위치되는 상부지지부의 일측에 회전되도록 결합되는 중앙지지부를 갖는 지지부재;
상기 하부지지부의 양측에 회전 가능하도록 설치되는 바퀴;
상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도 또는 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도를 변경시키는 각도조절수단;
상기 시트에 구비되되 지면의 기울어진 경사각을 측정하는 센서부;
상기 센서부가 측정한 경사각에 따라 상기 시트가 중력 방향과 수직 방향이 되도록 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도 또는 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 1 항에 있어서,
상기 중앙지지부의 상단은 상기 상부지지부의 전단에 회전되도록 결합되고, 상기 중앙지지부의 하단은 상기 하부지지부의 후단에 회전되도록 결합되고,
상기 각도조절수단은:
상기 하부지지부의 전측에 회전 가능하도록 장착되는 제 1 회전모터;
일측은 상기 제 1 회전모터와 맞물리도록 결합되고 타측은 상기 중앙지지부의 후측에 회전되도록 결합되는 제 1 각도조절부;
상기 중앙지지부의 전측에 회전 가능하도록 장착되는 제 2 회전모터; 및
일측은 상기 제 2 회전모터와 맞물리도록 결합되고 타측은 상기 상부지지부의 후측에 회전되도록 결합되는 제 2 각도조절부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 센서부가 측정한 경사각을 토대로 하여 상기 시트가 중력 방향과 수직 방향이 되도록 상기 제 1 회전모터 또는 상기 제 2 회전모터가 회전되도록 제어하고,
상기 제 1 회전모터의 회전에 의한 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 간의 각도 변경에 따라 상기 제 1 각도조절부의 길이가 가변되고,
상기 제 2 회전모터의 회전에 의한 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 간의 각도 변경에 따라 상기 제 2 각도조절부의 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 각도조절부는 상기 제어부의 제어에 의하여 길이조절이 가능한 제 1 유압실린더로 구성되고,
상기 제 2 각도조절부는 상기 제어부의 제어에 의하여 길이조절이 가능한 제 2 유압실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센서부로부터 지면의 기울어진 경사각을 전달받아 지면이 오르막길인지 또는 내리막길인지를 판단하고,
상기 판단 결과, 오르막길인 경우, 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 1 각도보다 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 2 각도가 더 커지도록 상기 제 2 회전모터를 회전시키고,
상기 판단 결과, 내리막길인 경우, 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 2 각도보다 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 간의 제 1 각도가 더 커지도록 상기 제 1 회전모터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 1 항에 있어서,
상기 시트에 앉은 사용자로부터 하차신호를 입력받는 입력부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 입력부로부터 하차신호를 전달받는 경우, 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도가 커지도록 변경시켜서 상기 시트가 전방으로 기울어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 5 항에 있어서,
상기 시트의 전측에 하방으로 연장되도록 형성되되 길이조절이 가능한 한 쌍의 지지바와, 상기 지지바의 하측에 상기 시트에 앉은 사용자의 발이 지지되도록 판형으로 형성되는 발판부와, 상기 발판부의 하부에 장착되며 상기 발판부가 지면에 접촉하는지를 측정하는 하방접촉센서를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 입력부로부터 하차신호를 전달받지 않은 상태에서, 상기 하부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도 또는 상기 상부지지부와 상기 중앙지지부 사이의 각도를 변경시키는 경우, 상기 하방접촉센서로부터 전달되는 감지신호를 분석하여 상기 발판부가 지면에 접촉되지 않도록 상기 지지바의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 입력부로부터 하차신호를 전달받는 경우, 상기 발판부가 지면에 접촉되도록 상기 지지바의 길이가 길어지도록 조절하되, 상기 하방접촉센서로부터 전달되는 감지신호를 분석하여 상기 발판부가 지면에 접촉되는 것으로 판단되면, 상기 지지바의 길이 조절을 멈추는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 1 항에 있어서,
상기 시트의 전측에 하방으로 연장되도록 형성되되 길이조절이 가능한 한 쌍의 지지바와, 상기 지지바의 하측에 상기 시트에 앉은 사용자의 발이 지지되도록 판형으로 형성되는 발판부와, 상기 발판부의 상부에 장착되며 상기 발판부가 사용자의 발에 접촉하는지를 측정하는 상방접촉센서와, 상기 시트에 앉은 사용자로부터 승차신호를 입력받는 입력부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 입력부로부터 승차신호를 전달받는 경우, 상기 발판부가 사용자의 발과 가까워지도록 상기 지지바의 길이를 조절하되, 상기 상방접촉센서로부터 전달되는 감지신호를 분석하여 상기 발판부가 사용자의 발에 접촉되면, 상기 지지바의 길이 조절을 멈추는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.
제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 지지바는, 상기 시트부와 회전 가능하도록 결합된 상태로 하방으로 연장되는 제 1 지지바와, 상기 제 1 지지바에 회전되도록 결합되는 지지모터와, 상기 제 1 지지바의 하방으로 연장되는 제 2 지지바와, 상기 지지모터와 웜 기어 방식으로 기어 결합되도록 상기 제 2 지지바의 상단에 형성되는 기어부를 포함하고,
상기 제어부의 제어에 의하여 상기 지지모터가 회전되면 상기 기어부가 직선운동하면서 상기 제 2 지지바를 직선 운동시켜서 상기 지지바의 전체 길이가 조절되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수평 유지 기능을 갖는 휠체어.