KR20230166413A - Apparatus for Assist in Walking on the Slope - Google Patents

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KR20230166413A
KR20230166413A KR1020220066372A KR20220066372A KR20230166413A KR 20230166413 A KR20230166413 A KR 20230166413A KR 1020220066372 A KR1020220066372 A KR 1020220066372A KR 20220066372 A KR20220066372 A KR 20220066372A KR 20230166413 A KR20230166413 A KR 20230166413A
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assistance device
walking assistance
control unit
walking
recognition sensor
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KR1020220066372A
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이규창
정세연
조황용
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경남대학교 산학협력단
조황용
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Abstract

본 발명은 경사로 주행시 밀림을 방지하기 위한 보행보조장치에 관한 것이다. 본 발명의 주행보조장치는 경사 방향의 상방으로 구동력을 발생시킴으로써, 오르막길에서는 주행보조장치가 후방으로 밀리는 것을 방지하고, 내리막길에서는 주행보조장치가 전방으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있고, 경사가 형성된 지형에서도 안정적인 주행 보조가 가능하다. The present invention relates to a walking assistance device for preventing pushing when driving on an incline. The driving assistance device of the present invention generates a driving force in the upward direction of the slope, thereby preventing the driving assistance device from being pushed backward on an uphill road, preventing the driving assistance device from sliding forward on a downhill road, and preventing the driving assistance device from sliding forward when a slope is formed. Stable driving assistance is possible even on terrain.

Description

경사로 밀림 방지 보행보조장치{Apparatus for Assist in Walking on the Slope}{Apparatus for Assist in Walking on the Slope}

본 발명은 경사로 주행시 밀림을 방지하기 위한 보행보조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a walking assistance device for preventing pushing when driving on an incline.

보행보조차는 자력 조행이 힘든 노인이나 장애인, 재활치료 중인 환자나 부상자들의 보행을 돕기 위한 보조장치로서, 양손으로 보행보조차를 파지하고 신체를 지지할 수 있어 보행을 돕는 장치를 의미한다. A walking aid is an auxiliary device to help the elderly, disabled, patients undergoing rehabilitation treatment, or injured people who have difficulty walking on their own. It refers to a device that helps walking by holding the walking aid with both hands and supporting the body.

바퀴가 없는 형태의 보행보조장치도 존재하지만, 일반적으로 4개의 다리가 형성되어 그 중 둘 이상의 다리에 바퀴가 구비된 형태의 보행보조장치가 사용되고 있다. 4개의 다리에 모두 바퀴가 구비된 형태의 보행보조장치의 경우, 이동이 가장 용이하고 평지에서의 보행을 보조하는데에는 큰 문제가 없으나, 경사로 구간에 있어서, 거동이 불편한 사용자들의 보행을 돕는 과정에서 경사로의 하방으로 보행보조차가 밀리는 문제가 있었다. 따라서, 오르막길에서는 보행보조차가 후방으로 밀리는 힘을 상쇄시키는 정도의 힘을 추가로 필요로 하였으며, 내리막길에서는 보행보조차가 전방으로 밀리는 것을 방지하기 위해 보행보조차를 잡고 버티는 힘을 추가로 필요로 하였다. Although walking aids without wheels also exist, walking aids with four legs and wheels on at least two of them are generally used. In the case of a walking assistance device with wheels on all four legs, it is easiest to move and does not have any major problems in assisting walking on flat ground, but in the process of helping users with mobility issues walk on slopes, There was a problem with the pedestrian assistance car being pushed down the ramp. Therefore, when going uphill, an additional force was needed to offset the force of the walking aid car being pushed backwards, and when going downhill, additional force was needed to hold on to the walking aid car to prevent it from being pushed forward. .

KRKR 10-2033712 10-2033712 BB

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 경사로 주행시에도 경사로의 하방으로 보행보조차가 밀리지 않도록 지면의 경사 정도에 따라 전자기적 제어를 통해 구동 모터의 출력이 조절됨으로써 안정적인 경사로 운행이 가능한 보행보조장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is intended to improve the problems described above, and is a walking aid that allows stable driving on an incline by adjusting the output of the drive motor through electromagnetic control according to the degree of inclination of the ground so that the walking aid car is not pushed down the incline even when driving on an incline. The purpose is to provide a device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 보행보조장치는 메인 프레임(100); 상기 메인 프레임에 결합된 손잡이부(200); 상기 메인 프레임(100)에 부착된 2개의 전륜휠(310) 및 2개의 후륜휠(320)을 포함하는 4개의 구동휠(300); 상기 구동휠에 회전력을 전달하는 구동모터부(400); 보행보조장치의 기울기를 인식하는 경사인식센서(510); 상기 경사인식센서로부터 입력받은 경사의 방향 및 경사의 정도에 따라 상기 구동모터부의 회전을 제어하는 제어부(520); 상기 경사인식센서, 제어부 및 구동모터부에 전원을 공급하기 위한 전원부(530)를 포함한다.In order to achieve the above object, the walking assistance device of the present invention includes a main frame (100); A handle portion 200 coupled to the main frame; Four driving wheels 300 including two front wheels 310 and two rear wheels 320 attached to the main frame 100; A drive motor unit 400 that transmits rotational force to the drive wheel; Tilt recognition sensor 510 that recognizes the tilt of the walking assistance device; A control unit 520 that controls the rotation of the driving motor unit according to the direction and degree of inclination input from the inclination recognition sensor; It includes a power supply unit 530 for supplying power to the tilt recognition sensor, control unit, and drive motor unit.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 경사인식센서, 제어부, 및 전원부는 하나의 하우징(500) 내에 구비될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the tilt recognition sensor, control unit, and power unit may be provided in one housing 500.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 손잡이부(200)는 브레이크 조작부가 구비된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the handle portion 200 may be provided with a brake operating portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 보행보조장치의 기울기를 감지하여 오르막 구간의 경우 구동모터부에 전방향의 토크를 형성시키고, 내리막 구간의 경우 구동모터부에 후방향의 토크를 형성시킨다.In one embodiment of the present invention, the control unit detects the inclination of the walking assistance device and generates a forward torque in the drive motor unit in the case of an uphill section, and generates a backward torque in the drive motor section in the case of a downhill section. I order it.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전방향의 토크 및 후방향의 토크는 보행보조장치의 속력이 일정하게 유지되도록 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the forward torque and the backward torque may be formed so that the speed of the walking assistance device is maintained constant.

본 발명에 따르면, 경사로가 형성된 구간의 주행에 있어서, 본 발명의 주행보조장치는 경사 방향의 상방으로 구동력을 발생시킴으로써, 오르막길에서는 주행보조장치가 후방으로 밀리는 것을 방지하고, 내리막길에서는 주행보조장치가 전방으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있고, 경사가 형성된 지형에서도 안정적인 주행 보조가 가능하다. According to the present invention, when driving on a section where a slope is formed, the driving assistance device of the present invention generates a driving force upward in the direction of the slope, thereby preventing the driving assistance device from being pushed backward on an uphill road, and the driving assistance device of the present invention prevents the driving assistance device from being pushed backward on a downhill road. It can prevent the vehicle from sliding forward, and stable driving assistance is possible even on sloping terrain.

도 1은 경사로 밀림 방지 보행보조장치의 일 실시예를 나타낸다.
도 2는 경사인식센서의 경사 인식 신호 전달에 의해 제어부의 제어를 거쳐 구동모터부가 작동하는 구성을 도시한 블록도를 나타낸다.
도 3은 보행보조장치의 제어 방법을 보여주는 순서도이다.Figure 1 shows an embodiment of a walking assistance device to prevent sliding on a slope.
Figure 2 shows a block diagram showing a configuration in which the driving motor unit operates under the control of the control unit by transmitting the inclination recognition signal from the inclination recognition sensor.
Figure 3 is a flowchart showing a control method of a walking assistance device.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 첨부된 도면들을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 경사로 밀림 방지 보행보조장치의 일 실시예를 나타낸다. 본 발명의 주행보조장치는 메인 프레임(100); 상기 메인 프레임에 결합된 손잡이부(200); 상기 메인 프레임(100)에 부착된 2개의 전륜휠(310) 및 2개의 후륜휠(320)을 포함하는 4개의 구동휠(300); 상기 구동휠에 회전력을 전달하는 구동모터부(400); 보행보조장치의 기울기를 인식하는 경사인식센서(510); 상기 경사인식센서로부터 입력받은 경사의 방향 및 경사의 정도에 따라 상기 구동모터부의 회전을 제어하는 제어부(520); 상기 경사인식센서, 제어부 및 구동모터부에 전원을 공급하기 위한 전원부(530)를 포함하여 제공된다. 본 발명의 메인 프레임(100)은 4개의 바퀴가 결합될 수 있고, 사용자가 양 손으로 파지하여 지지할 수 있으며, 전방으로 보행하는데 장애가 되지 않는 형상이라면 특별한 제한이 없다. 본 발명의 손잡이부(200)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 양 손으로 파지할 수 있는 핸들 부분이 각각 형성되어 있는 형상일 수 있고, 하나의 길게 형성된 바 형상 일 수 있으며, 양손으로 파지하여 신체를 지지할 수 있는 형상이라면 특별히 제한되지 않는다. 손잡이부(200)는 본 발명의 보행보조장치의 구동휠(300)을 전자적으로 제어하여 회전시키기 위한 조작버튼(미도시)을 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 조작버튼은 보행보조장치의 이동 속도를 제어하거나, 브레이킹을 제어할 수 있도록 구비될 수 있다. 보행보조장치의 주행이 전자적으로 제어되는 경우라도, 경사로에서는 보행보조장치의 속력이 사용자가 의욕하는 것에 비해 더욱 빨라지거나 느려질 수 있으며, 의도치 않은 방향으로 밀리는 경우가 발생할 수 있는 바, 경사인식센서(510) 및 제어부(520)의 상호 작용에 의해 보행보조장치의 구동휠(300)의 회전을 제어할 필요가 있다. Figure 1 shows an embodiment of a walking assistance device to prevent sliding on a slope. The driving assistance device of the present invention includes a main frame (100); A handle portion 200 coupled to the main frame; Four driving wheels 300 including two front wheels 310 and two rear wheels 320 attached to the main frame 100; A drive motor unit 400 that transmits rotational force to the drive wheel; Tilt recognition sensor 510 that recognizes the tilt of the walking assistance device; A control unit 520 that controls the rotation of the driving motor unit according to the direction and degree of inclination input from the inclination recognition sensor; It is provided including a power supply unit 530 for supplying power to the tilt recognition sensor, control unit, and drive motor unit. The main frame 100 of the present invention can be equipped with four wheels, can be held and supported by the user with both hands, and has no particular limitations as long as it has a shape that does not impede walking forward. As shown in FIG. 1, the handle portion 200 of the present invention may have a shape in which handle portions that can be held by both hands are formed, or may be shaped as a single long bar, and may be held with both hands to hold the handle on the body. There is no particular limitation as long as it has a shape that can support. The handle portion 200 may additionally include an operation button (not shown) for electronically controlling and rotating the driving wheel 300 of the walking assistance device of the present invention, and the operation button controls the moving speed of the walking assistance device. It may be provided to control or control braking. Even if the walking assistance device's driving is electronically controlled, on an incline, the speed of the walking assistance device may become faster or slower than the user wishes, and it may be pushed in an unintended direction, so the incline recognition sensor It is necessary to control the rotation of the driving wheel 300 of the walking assistance device through the interaction of 510 and the control unit 520.

본 발명의 구동모터부(400)의 경우, 전륜휠(310) 한쌍 또는 후륜휠(320) 한쌍 중 선택되는 어느 한쌍 이상의 휠에 구비될 수 있으며, 바람직하게는 전륜휠(310) 및 후륜휠(320) 모두에 구비될 수 있다. In the case of the drive motor unit 400 of the present invention, it may be provided on one or more pairs of wheels selected from a pair of front wheels 310 or a pair of rear wheels 320, preferably the front wheel 310 and the rear wheel ( 320) It can be provided in all.

경사인식센서(510)는 지구의 중력장과 관련하여 물체의 방위각을 감지하고, 형성된 경사를 인식할 수 있는 센서를 의미한다. 상용화된 다양한 경사 인식 센서를 활용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. The tilt recognition sensor 510 refers to a sensor that can detect the azimuth of an object in relation to the Earth's gravitational field and recognize the formed tilt. A variety of commercially available tilt recognition sensors can be used, and there are no particular restrictions.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(520)의 경우, 경사인식센서(510)로부터 입력받은 경사의 방향 및 경사의 정도에 따라 상기 구동모터부(400)의 회전을 제어한다. 인식된 경사 정도에 따라, 경사의 하방으로 보행보조장치가 밀려내려가는 것을 방지하며, 사용자가 보행보조장치에 의지하여 내리막길을 내려가는 경우에는 사용자가 원하는 일정한 속도로 안정적으로 내리막길 주행을 가능케 한다. In the case of the control unit 520 according to an embodiment of the present invention, the rotation of the driving motor unit 400 is controlled according to the direction and degree of inclination input from the inclination recognition sensor 510. Depending on the degree of slope recognized, the walking assistance device is prevented from being pushed down the slope, and when the user relies on the walking assistance device to go down a hill, it allows the user to travel stably downhill at a constant speed desired by the user.

본 발명의 주행보조장치는 상기 경사인식센서(510), 제어부(520) 및 구동모터부(400)에 전원을 공급하기 위한 전원부(530)를 포함할 수 있다. The driving assistance device of the present invention may include a power supply unit 530 for supplying power to the slope recognition sensor 510, the control unit 520, and the driving motor unit 400.

상기 경사인식센서, 제어부, 및 전원부는 하나의 하우징(500) 내에 구비될 수 있다. The tilt recognition sensor, control unit, and power unit may be provided in one housing 500.

상기 손잡이부(200)는 브레이크 조작부(210)가 구비될 수 있다. 브레이크 조작부(210)는 양 손의 악력으로 움켜쥐는 방식일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The handle unit 200 may be provided with a brake operating unit 210. The brake control unit 210 may be gripped with the grip strength of both hands, but is not limited to this.

상기 제어부(520)는 보행보조장치의 기울기를 감지하여 오르막 구간의 경우 구동모터부에 전방향의 토크를 형성시키고, 내리막 구간의 경우 구동모터부(400)에 후방향의 토크를 형성시킨다. The control unit 520 detects the inclination of the walking assistance device and generates a forward torque in the drive motor unit in the case of an uphill section, and generates a backward torque in the drive motor unit 400 in the case of a downhill section.

보다 구체적으로 상기 전방향의 토크 및 후방향의 토크는 보행보조장치의 속력이 일정하게 유지되도록 형성된다. More specifically, the forward torque and the backward torque are formed so that the speed of the walking assistance device is maintained constant.

도 2는 경사인식센서의 경사 인식 신호 전달에 의해 제어부의 제어를 거쳐 구동모터부가 작동하는 구성을 도시한 블록도를 나타낸다. 경사인식센서(510), 제어부(520) 및 전원부(530)는 상술한 바와 같이 하나의 하우징 내에 구비될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 보행보조장치는 장치의 속력을 제어하기 위해 가속도 센서(미도시)를 추가적으로 포함할 수 있고, 이외 다양한 추가적인 구성들을 구비할 수 있다. Figure 2 shows a block diagram showing a configuration in which the driving motor unit operates under the control of the control unit by transmitting the inclination recognition signal from the inclination recognition sensor. The tilt recognition sensor 510, the control unit 520, and the power unit 530 may be provided in one housing as described above, but are not necessarily limited thereto. The walking assistance device of the present invention may additionally include an acceleration sensor (not shown) to control the speed of the device, and may be provided with various additional components.

도 3은 보행보조장치의 제어 방법을 보여주는 순서도이다. 보행보조장치를 사용시 상기 경사인식센서(510)가 주행로의 경사를 인식하고, 해당 정보를 제어부(520)에 전달하게 된다. 제어부(520)는 구동모터부(400)를 제어하여 경사의 상방향으로 토크를 발생시킨다. 즉, 오르막 경사에서는 전방으로 토크를 발생시켜 보행보조장치가 후방으로 밀리는 것을 방지하고, 내리막 경사에서는 후방으로 토크를 발생시켜 보행보조장치가 전방으로 밀리는 것을 방지한다. 이를 통해 경사면에서 중력에 의해 형성되는 가속도가 추가적으로 인가됨으로써 사용자가 제어가능한 속력을 넘어서는 속력까지 주행 속력이 증가하는 것을 방지하게 된다. 보다 바람직하게는 사용자가 평지에서 보행하는 속력에 준하는 속력, 또는 미리 설정해둔 속력으로 일정하게 주행할 수 있도록 한다. Figure 3 is a flowchart showing a control method of a walking assistance device. When using a walking assistance device, the slope recognition sensor 510 recognizes the slope of the driving path and transmits the corresponding information to the control unit 520. The control unit 520 controls the drive motor unit 400 to generate torque in the upward direction of the incline. That is, on an uphill slope, torque is generated forward to prevent the walking assistance device from being pushed backward, and on a downhill slope, torque is generated backward to prevent the walking assistance device from being pushed forward. Through this, the acceleration formed by gravity on the slope is additionally applied, preventing the driving speed from increasing to a speed that exceeds the speed that the user can control. More preferably, it allows the user to run consistently at a speed equivalent to the speed at which the user walks on level ground, or at a preset speed.

100: 메인 프레임
200: 손잡이부
300: 구동휠
310: 전륜휠
320: 후륜휠
400: 구동모터부
500: 하우징
510: 경사인식센서
520: 제어부
530: 전원부100: main frame
200: handle part
300: driving wheel
310: Front wheel
320: Rear wheel
400: Drive motor part
500: housing
510: Incline recognition sensor
520: Control unit
530: Power unit

Claims (5)

메인 프레임;
상기 메인 프레임에 결합된 손잡이부;
상기 메인 프레임에 부착된 2개의 전륜휠 및 2개의 후륜휠을 포함하는 4개의 구동휠;
상기 구동휠에 회전력을 전달하는 구동모터부;
보행보조장치의 기울기를 인식하는 경사인식센서;
상기 경사인식센서로부터 입력받은 경사의 방향 및 경사의 정도에 따라 상기 구동모터부의 회전을 제어하는 제어부;
상기 경사인식센서, 제어부 및 구동모터부에 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 경사로 밀림 방지 보행보조장치.
main frame;
a handle coupled to the main frame;
Four drive wheels including two front wheels and two rear wheels attached to the main frame;
A drive motor unit that transmits rotational force to the drive wheel;
Tilt recognition sensor that recognizes the tilt of the walking assistance device;
a control unit that controls rotation of the driving motor unit according to the direction and degree of inclination input from the inclination recognition sensor;
A walking assistance device to prevent sliding on a slope, including a power unit for supplying power to the slope recognition sensor, control unit, and drive motor unit.
 제1항에 있어서,
상기 경사인식센서, 제어부, 및 전원부는 하나의 하우징 내에 구비된 것을 특징으로 하는 보행보조장치.
According to paragraph 1,
A walking assistance device, characterized in that the tilt recognition sensor, control unit, and power unit are provided in one housing.
 제1항에 있어서,
상기 손잡이부는 브레이크 조작부가 구비된 것을 특징으로 하는 보행보조장치.
According to paragraph 1,
A walking assistance device, wherein the handle portion is provided with a brake operating portion.
 제1항에 있어서,
상기 제어부는 보행보조장치의 기울기를 감지하여 오르막 구간의 경우 구동모터부에 전방향의 토크를 형성시키고, 내리막 구간의 경우 구동모터부에 후방향의 토크를 형성시키는 것을 특징으로 하는 보행보조장치.
According to paragraph 1,
The control unit detects the inclination of the walking assistance device and generates a forward torque in the driving motor section in the case of an uphill section, and generates a backward torque in the drive motor section in the case of a downhill section.
 제4항에 있어서,
상기 전방향의 토크 및 후방향의 토크는 보행보조장치의 속력이 일정하게 유지되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 보행보조장치.According to paragraph 4,
A walking assistance device, characterized in that the forward torque and the backward torque are formed so that the speed of the walking assistance device is maintained constant.
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