KR20230076369A - 사용자의 안전한 착석을 위한 패턴 발생기를 구비한 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자가 안전하게 착석할 수 있는 휠체어를 개시한다. 본 발명에 따른 휠체어는, 구동 바퀴를 지지하는 프레임; 사용자가 착석하는 좌대; 휠체어 앞쪽 지면에 광을 조사하여 착석 위치를 안내하는 가이드 패턴을 생성하는 패턴 발생기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 휠체어 앞쪽의 지면에 투사된 가이드 패턴에 자신의 발을 위치시키기면 자연적으로 탑승 위치에 정확히 자리잡게 된다. 따라서 사용자의 입장에서는 휠체어를 등지고 보지 않은 상태에서도 정확한 탑승 위치에서 휠체어에 안전하게 착석할 수 있게 된다. 특히, 상지 근력이나 균형 감각이 크게 저하되었거나 하지 외골격 보행보조 로봇을 착용한 사용자들도 휠체어에 안전하게 착석할 수 있고 착석 과정에서 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있다.

Description

사용자의 안전한 착석을 위한 패턴 발생기를 구비한 휠체어{Wheelchair comprising pattern generator for safe seating of user}

본 발명은 휠체어에 관한 것으로서, 사용자가 휠체어를 등진 상태에서도 정확한 착석 위치에 자리잡을 수 있도록 안내하는 가이드 패턴을 제공하는 휠체어에 관한 것이다.

휠체어는 다리 거동이 불편한 환자, 장애인, 노약자 등이 보편적으로 사용하는 이동수단이기는 하지만, 근력이나 균형 감각이 저하된 사용자의 경우에는 보조자의 도움 없이 혼자 힘으로 탑승하거나 내리는 것이 쉽지 않은 문제가 있다.

예를 들어, 휠체어에 안전하게 탑승하기 위해서는, 사용자가 자신의 위치, 자세, 휠체어와의 거리 등을 정확하게 판단해야 하고, 휠체어에 앉는 동작 중에는 휠체어의 팔걸이나 프레임을 손으로 잡은 상태에서 안전하게 착석하는 것이 바람직한데, 근력이나 균형감각이 저하된 사용자의 경우에는 이러한 일련의 과정을 정확하게 수행하기가 어렵다.

특히 상지 근력이 현저하게 저하된 사용자의 경우에는 휠체어를 등진 상태에서 휠체어의 프레임이나 팔걸이를 잡기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 설령 잡을 수 있다고 해도 손으로 체중을 버티는 것이 쉽지 않기 때문에 휠체어를 등진 상태에서 휠체어의 위치를 대충 짐작하면서 착석할 수밖에 없다.

또한 도 1에 나타낸 바와 같이, 하지 외골격 보행보조 로봇을 착용한 사용자의 경우에도 양손으로 지팡이를 잡아야 기립 및 보행이 가능하므로 휠체어에 착석할 때 휠체어의 프레임이나 팔걸이를 잡기가 쉽지 않고 휠체어의 위치를 짐작하면서 착석할 수밖에 없다.

그런데 이와 같이 휠체어를 등진 상태에서 휠체어의 위치를 대충 짐작하면서 착석하는 경우에는 휠체어의 위치나 거리를 잘못 판단하여 제대로 착석하지 못하는 경우가 발생하는 것은 물론이고 경우에 따라서는 휠체어 전도나 낙상으로 인한 안전 사고가 발생할 가능성이 큰 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1803829호(2018.01.10 공고)

본 발명은 이러한 배경에서 고안된 것으로서, 사용자가 휠체어를 등진 상태에서도 안전하게 착석할 수 있도록 하는데 목적이 있다. 또한 본 발명은 휠체어에 착석하는 과정에서 발생할 수 있는 안전 사고를 방지하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 구동 바퀴를 지지하는 프레임; 사용자가 착석하는 좌대; 휠체어 앞쪽 지면에 광을 조사하여 착석 위치를 안내하는 가이드 패턴을 생성하는 패턴 발생기를 포함하는 휠체어를 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따른 휠체어에서, 패턴 발생기는 좌대의 하부에 설치될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어에서, 패턴 발생기는 프레임의 앞쪽에 장착된 발받침대 또는 발받침대를 지지하는 프레임에 설치될 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어는, 좌대에 설치된 압력센서; 압력센서를 통해 설정값 이상의 압력이 감지되면 사용자가 착석한 것으로 판단하고 패턴 발생기를 오프(OFF)시키는 제어부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어는, 사용자의 위치를 감지하는 사용자 위치 감지부; 사용자 위치 감지부의 감지결과를 통해 사용자가 설정 거리 이내로 접근한 것으로 판단하면 패턴 발생기를 온(ON)시키는 제어부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어는, 브레이크를 잠그거나 해제하는 브레이크 구동부를 포함하고, 제어부는 사용자가 설정 거리 이내로 접근한 것으로 판단하면 브레이크 구동부를 제어하여 브레이크를 잠글 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어는, 좌대에 설치된 압력센서를 포함하고, 제어부는 압력센서를 통해 설정값 이상의 압력이 감지되면 사용자가 착석한 것으로 판단하고 브레이크 구동부를 제어하여 브레이크를 잠금 상태에서 해제상태로 전환할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어는, 구동 바퀴를 회전시키는 바퀴 구동부를 포함하고, 제어부는 사용자 위치 감지부의 감지결과를 통해 사용자가 착석 위치에서 벗어난 것으로 판단한 경우에 사용자가 착석 위치에 정렬하도록 바퀴 구동부를 제어할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어는, 외부 기기로 사용자의 상태정보를 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어에서 통신부가 외부기기로 전송하는 사용자의 상태정보는, 사용자 감지상태, 착석중인 상태, 착석 완료된 상태 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어는, 사용자가 사용하는 리모컨과 무선으로 통신하는 통신부를 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 휠체어에서 상기 가이드 패턴은 십자선 형상일 수 있다.

본 발명에 따르면, 사용자가 휠체어 앞쪽의 지면에 투사된 가이드 패턴에 자신의 발을 위치시키기면 자연적으로 탑승 위치에 정확히 자리잡게 된다. 따라서 사용자의 입장에서는 휠체어를 등지고 보지 않은 상태에서도 정확한 탑승 위치에서 휠체어에 안전하게 착석할 수 있게 된다.

특히, 상지 근력이나 균형 감각이 크게 저하되었거나 하지 외골격 보행보조 로봇을 착용한 사용자들도 휠체어에 안전하게 착석할 수 있고 착석 과정에서 발생할 수 있는 안전사고를 방지할 수 있다.

도 1은 하지 외골격 보행보조 로봇의 착용자가 휠체어에 앉는 과정을 순서대로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠체어의 측면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠체어의 평면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠체어의 제어계통을 예시한 블록도
도 5는 가이드 패턴에 사용자가 위치한 모습을 나타낸 측면도
도 6과 도 7은 가이드 패턴에 사용자의 발이 위치한 모습을 나타낸 도면
도 8 및 도 9는 가이드 패턴에 보행보조 로봇의 발판이 위치한 모습을 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠체어의 평면도

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

참고로 본 명세서에 첨부된 도면에는 실제와 다른 치수 또는 비율로 표시된 부분이 있으나 이는 설명과 이해의 편의를 위한 것이므로 이로 인해 본 발명의 범위가 제한적으로 해석되어서는 아니됨을 미리 밝혀 둔다. 또한 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 전기적으로 연결되는 경우는 다른 구성요소와 직접적으로 연결, 결합 또는 전기적으로 연결되는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결, 결합 또는 전기적으로 연결되는 경우도 포함한다. 또한 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합되는 경우는 중간에 다른 요소 없이 연결 또는 결합되는 것을 의미한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함하는 것은 특별히 반대되는 기재가 없다면 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 본 명세서에서 전, 후, 좌, 우, 위, 아래 등의 표현은 보는 위치에 따라 달라질 수 있는 상대적인 개념이므로 본 발명의 범위가 반드시 해당 표현으로 제한되어서는 아니된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 휠체어(100)는, 도 2의 측면도, 도 3의 평면도 및 도 4의 블록도에 예시한 바와 같이, 프레임(110)과, 프레임(110)의 양측에 결합된 구동바퀴(120)와, 프레임(110)에 결합되어 구동바퀴(120)의 앞쪽에 각각 배치된 한 쌍의 보조 캐스터(130)와, 프레임(110)에 각각 결합된 발받침대(140), 좌대(150), 팔걸이(160) 등을 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 휠체어(100)는, 패턴발생기(200), 브레이크 구동부(210), 바퀴 구동부(220), 입력부(230), 사용자 위치 감지부(240), 압력센서(250), 통신부(260), 전원공급부(270), 제어부(280) 등을 포함할 수 있다.

패턴발생기(200)는 광(B)을 출력하여 휠체어(100)의 앞쪽 바닥에 소정의 가이드 패턴(P)을 생성하는 역할을 한다.

가이드 패턴(P)은 사용자가 휠체어(100)를 등진 상태에서도 안전하게 착석할 수 있도록 착석 위치를 표시하는 역할을 한다. 따라서 가이드 패턴(P)이 정확한 위치에 생성되도록 패턴 발생기(200)의 위치와 광(B) 출력 방향을 적절히 조정하는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3에는 패턴 발생기(200)가 좌대(150)의 하부에 1개만 설치된 것으로 나타나 있으나 이에 한정되는 것은 아니므로 2개 이상이 설치될 수도 있다.

패턴 발생기(200)는 레이저 빔을 출사하는 레이저 모듈을 포함할 수도 있고, 조명용 광원(예, LED)을 포함할 수도 있다.

패턴 발생기(200)가 레이저 모듈을 포함하는 경우에는 휠체어(100) 앞쪽의 지면에 직선 또는 십자선을 표시할 수 있는 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

패턴 발생기가(200)가 조명용 광원을 포함하는 경우에는 가이드 패턴(P)을 표시하는 이미지 글래스를 조명용 광원의 앞쪽에 배치하는 것이 바람직하다.

도 3에는 가이드 패턴(P)이 십자선 형상인 것으로 나타나 있으나 이에 한정되는 것은 아니므로 점, 직선, 다각형, 원형, 타원형 등의 다양한 형상을 단독으로 또는 조합하여 가이드 패턴(P)을 생성할 수도 있다.

브레이크 구동부(210)는 구동바퀴(120)에 결합된 브레이크(도면에는 나타내지 않았음)를 자동으로 동작시키기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 사용자의 위치 및/또는 탑승 여부에 따라 브레이크를 잠그거나 해제시키는 역할을 한다.

바퀴 구동부(220)는 구동바퀴(120)를 회전시키기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 사용자가 착석 위치에 정확히 위치하지 못한 경우에 휠체어(100)를 이동시켜 착석위치에 정확히 정렬시키는 역할을 할 수 있다. 바퀴 구동부(220)는 2개의 구동바퀴(120)를 개별적으로 동작시킬 수 있는 것이 바람직하다.

입력부(230)는 사용자가 휠체어(100)의 동작 전반을 제어하는 명령을 입력하는 수단이며, 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 버튼, 키패드, 조이스틱, 다이얼, 터치센서, 터치스크린, 압력센서, 생체신호(예, 근전도, 뇌전도, 안전도 등) 센서 등이 제한 없이 사용될 수 있다.

사용자 위치 감지부(240)는 센서를 이용하여 휠체어(100)에 대한 사용자의 상대 위치를 검출하는 역할을 한다. 제어부(280)는 사용자 위치 감지부(240)의 감지결과를 이용하여 사용자가 착석 위치에 정확히 정렬하였는지 여부를 판단할 수 있다.

사용자 위치 감지부(240)에 사용되는 센서의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 적외선 센서, 레이저 센서, 초음파 센서, 정전용량 센서, 자기 센서 등이 사용될 수도 있고, 영상을 이용하여 사용자의 위치를 판단하는 카메라가 사용될 수도 있다.

압력센서(250)는 휠체어(100)의 좌대(150)에 설치되어 사용자의 착석 여부를 판단하는 용도로 사용될 수 있다.

통신부(260)는 사용자가 휴대하거나 착용한 리모컨(300) 및/또는 외부기기(400)와 통신할 수 있다.

통신부(260)의 통신방식은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 근접장통신(NFC), RF통신 등의 근거리 통신이 사용될 수도 있고, 이동통신 등 다른 방식의 통신이 사용될 수도 있고, 향후 개발될 새로운 통신방식이 사용될 수도 있다.

통신부(260)와 통신하는 외부기기(400)는 사용자가 착용하는 외골격 보행 보조 로봇일 수도 있고, 원격의 모니터링 서버일 수도 있고, 관리자나 보조자가 사용하는 휴대용 단말일 수도 있고, 기타 다른 종류의 전자기기일 수도 있다.

또한 제어부(280)는 통신부(260)를 통해 사용자의 상태 정보(예, 감지상태, 착석중인 상태, 착석 완료된 상태 등)를 외부기기(400)로 전송할 수 있다.

전원공급부(270)는 휠체어(100)의 각 구성요소의 동작에 필요한 전원을 제공하는 것으로서 충전식 배터리인 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

제어부(280)는 휠체어(100)의 동작 전반을 제어하는 것으로서, 도면에는 나타내지 않았지만 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다. 또한 프로세서는 메모리에 저장된 컴퓨터프로그램을 실행하여 소정의 연산이나 데이터를 실행할 수 있다.

이하에서는 사용자가 본 발명의 실시예에 따른 휠체어(100)에 착석하는 방법을 설명한다.

먼저, 휠체어(100)의 제어부(280)는 사용자 위치 감지부(240)를 통해 사용자의 접근 여부를 주기적으로 확인하고, 설정 조건이 충족되면 사용자가 접근한 것으로 판단한 후 패턴 발생기(200)를 온(ON)시킨다.

이와 달리 사용자가 입력부(230)를 조작하거나 리모컨(300)을 이용하여 패턴 발생기(200)를 온(ON) 시킬 수도 있다.

또한 제어부(280)는 사용자가 접근한 것으로 판단한 경우에 브레이크 구동부(210)를 제어하여 브레이크를 잠금으로써 사용자가 착석하는 중에 휠체어(100)가 뒤로 밀리거나 이동하는 것을 차단하고 안전사고를 방지할 수도 있다.

패턴 발생기(200)는 도 5에 나타낸 바와 같이 사용자의 다리 사이로 광(B)을 조사할 수 있다.

패턴 발생기(200)에서 조사된 광(B)은, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 사용자의 두 발 사이의 지면에 소정의 가이드 패턴(P)을 형성한다. 만일 사용자가 외골격 보행보조 로봇(500)을 착용한 경우에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 외골격 보행보조 로봇(500)의 두 발판 사이에 가이드 패턴(P)을 형성할 수 있다.

도면에는 가이드 패턴(P)이 십자선 형상인 것으로 나타나 있으나 이는 예시에 불과한 것이므로 다른 형상의 가이드 패턴(P)이 표시될 수도 있다.

이와 같이 휠체어(100)의 앞쪽 바닥에 가이드 패턴(P)이 표시되면, 사용자는 휠체어(100)를 등진 상태에서 가이드 패턴(P)을 보면서 자신의 발을 착석 위치에 올려 놓으면 된다.

가이드 패턴(P)에서 사용자가 발을 올려 놓는 착석 위치는 가이드 패턴(P)의 형상, 크기 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 가이드 패턴(P)이 십자선 형태인 경우에는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 중심점을 기준으로 구획된 4개의 사분면 중에서 3사분면과 4사분면에 각각 발을 올려 놓으면 착석 위치에 정확하게 위치하도록 설정할 수 있다.

한편, 제어부(280)는 사용자 위치 감지부(240)를 통해 사용자가 착석 위치에 정확히 위치하였는지 여부를 판단하고, 착석 위치에서 벗어나 있는 경우에는 바퀴 구동부(220)를 제어하여 휠체어(100)를 이동시킴으로써 사용자를 착석 위치에 정렬시킬 수도 있다.

이와 같이 사용자가 가이드 패턴(P)의 착석 위치에 정확히 위치한 상태에서, 사용자가 다리를 굽히고 뒤로 앉으면 휠체어(100)의 좌대(150)에 정확하고 안전하게 앉을 수 있게 된다.

사용자가 휠체어(100)에 착석한 후에는 사용자가 입력부(230)를 조작하여 패턴 발생기(200)를 오프(OFF) 수도 있고, 다른 감지수단을 이용하여 패턴 발생기(200)를 자동으로 오프(OFF) 시킬 수도 있다.

예를 들어, 좌대(150)에 설치된 압력센서(250)에서 설정값 이상의 압력이 감지되면, 제어부(280)는 사용자가 착석한 것으로 판단하여 패턴 발생기(200)를 오프(OFF)시킬 수 있다.

한편 제어부(280)는 사용자가 착석한 것으로 판단한 경우에 브레이크 구동부(210)를 제어하여 브레이크를 잠금상태에서 해제상태로 전환할 수도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들은 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다.

일 예로서, 전술한 실시예에서는 패턴 발생기(200)가 좌대(150)의 하부 중앙에 설치되어 사용자의 두 다리 사이로 광(B)을 조사하였으나 패턴 발생기(200)를 다른 위치에 설치할 수도 있다.

예를 들어, 도 10에 예시한 바와 같이, 휠체어(100A)의 발받침대(140) 또는 발받침대(140)를 지지하는 프레임(110)에 패턴 발생기(200)를 설치하고, 사용자의 일측 또는 양측에서 광을 조사하여 착석 위치의 앞쪽에 가이드 패턴(P)을 표시할 수도 있다.

다른 예로서, 전술한 실시예에서는 패턴 발생기(200)가 생성하는 가이드 패턴(P)이 십자선 형상인 것으로 나타내었으나 이에 한정되는 것은 아니므로 점, 직선, 다각형, 원형, 타원형 등의 다양한 형상을 단독으로 또는 조합하여 가이드 패턴(P)을 표시할 수도 있다.

다만, 어떠한 형상의 가이드 패턴(P)을 사용하든 간에, 휠체어(100) 앞에 도달한 사용자가 휠체어(100)를 등진 상태에서도 가이드 패턴(P)을 정확히 인식할 수 있도록 패턴 발생기(200)의 위치와 가이드 패턴(P)의 형상이 설정되어야 함은 물론이다.

이와 같이 본 발명은 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

100: 휠체어 110: 프레임 120: 구동바퀴
130: 보조 캐스터 140: 발받침대 150: 좌대
152: 압력센서 160: 팔걸이 200: 패턴 발생기
210: 브레이크 구동부 220: 바퀴 구동부 230: 입력부
240: 사용자 위치 감지부 250: 압력센서 260: 통신부
270: 전원공급부 280: 제어부 300: 리모컨
400: 외부기기 500: 외골격 보행 보조 로봇
B: 광 P: 가이드 패턴

Claims (12)

1. 구동 바퀴를 지지하는 프레임;
   사용자가 착석하는 좌대;
   휠체어 앞쪽 지면에 광을 조사하여 착석 위치를 안내하는 가이드 패턴을 생성하는 패턴 발생기
   를 포함하는 휠체어.
2. 제1항에 있어서,
   패턴 발생기는 좌대의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 휠체어.
3. 제1항에 있어서,
   패턴 발생기는 프레임의 앞쪽에 장착된 발받침대 또는 발받침대를 지지하는 프레임에 설치된 것을 특징으로 하는 휠체어.
4. 제1항에 있어서,
   좌대에 설치된 압력센서;
   압력센서를 통해 설정값 이상의 압력이 감지되면 사용자가 착석한 것으로 판단하고 패턴 발생기를 오프(OFF)시키는 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠체어.
5. 제1항에 있어서,
   사용자의 위치를 감지하는 사용자 위치 감지부;
   사용자 위치 감지부의 감지결과를 통해 사용자가 설정 거리 이내로 접근한 것으로 판단하면 패턴 발생기를 온(ON)시키는 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠체어.
6. 제5항에 있어서,
   브레이크를 잠그거나 해제하는 브레이크 구동부를 포함하고,
   제어부는 사용자가 설정 거리 이내로 접근한 것으로 판단하면 브레이크 구동부를 제어하여 브레이크를 잠그는 것을 특징으로 하는 휠체어.
7. 제6항에 있어서,
   좌대에 설치된 압력센서를 포함하고,
   제어부는 압력센서를 통해 설정값 이상의 압력이 감지되면 사용자가 착석한 것으로 판단하고 브레이크 구동부를 제어하여 브레이크를 잠금 상태에서 해제상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 휠체어.
8. 제5항에 있어서,
   구동 바퀴를 회전시키는 바퀴 구동부를 포함하고,
   제어부는 사용자 위치 감지부의 감지결과를 통해 사용자가 착석 위치에서 벗어난 것으로 판단한 경우에 사용자가 착석 위치에 정렬하도록 바퀴 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 휠체어.
9. 제1항에 있어서,
   외부 기기로 사용자의 상태정보를 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠체어.
10. 제9항에 있어서,
    통신부가 외부기기로 전송하는 사용자의 상태정보는, 사용자 감지상태, 착석중인 상태, 착석 완료된 상태 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠체어.
11. 제1항에 있어서,
    사용자가 사용하는 리모컨과 무선으로 통신하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠체어.
12. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 패턴은 십자선 형상인 것을 특징으로 하는 휠체어.

Images