PT103354A - Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais - Google Patents

Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais Download PDF

Info

Publication number
PT103354A
PT103354A PT103354A PT10335405A PT103354A PT 103354 A PT103354 A PT 103354A PT 103354 A PT103354 A PT 103354A PT 10335405 A PT10335405 A PT 10335405A PT 103354 A PT103354 A PT 103354A
Authority
PT
Portugal
Prior art keywords
chair
omnidirectional
control system
wheels
processing unit
Prior art date
Application number
PT103354A
Other languages
English (en)
Other versions
PT103354B (pt
Inventor
Pedro Luis Da Costa E Silva
Ivo Mauro Correia Moutinho
Nino Sancho Sampaio Martins Pereira
Paulo Alexandre Sousa Braga
Original Assignee
Univ Do Minho
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Do Minho filed Critical Univ Do Minho
Priority to PT103354A priority Critical patent/PT103354B/pt
Priority to ES200850033A priority patent/ES2331554B1/es
Priority to DE112006002551T priority patent/DE112006002551T5/de
Priority to PCT/PT2006/000022 priority patent/WO2007035122A1/en
Priority to GB0806531A priority patent/GB2444683B/en
Priority to CA002622950A priority patent/CA2622950A1/en
Priority to US12/067,639 priority patent/US20080202837A1/en
Publication of PT103354A publication Critical patent/PT103354A/pt
Publication of PT103354B publication Critical patent/PT103354B/pt

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/003Multidirectional wheels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • A61G5/041Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven having a specific drive-type
    • A61G5/046Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven having a specific drive-type at least three driven wheels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/12Roller-type wheels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G2203/00General characteristics of devices
    • A61G2203/10General characteristics of devices characterised by specific control means, e.g. for adjustment or steering
    • A61G2203/14Joysticks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60BVEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B2900/00Purpose of invention
    • B60B2900/10Reduction of
    • B60B2900/131Vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/80Other vehicles not covered by groups B60Y2200/10 - B60Y2200/60
    • B60Y2200/84Wheelchairs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
  • Handcart (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

A INVENÇÃO REFERE-SE A UM SISTEMA PARA CONTROLO PARA CADEIRAS DE RODAS QUE POSSIBILITA QUE ESTAS SE MOVIMENTEM DE FORMA OMNIDIRECCIONAL E SEM GRANDE ESFORÇO FÍSICO POR PARTE DO SEU UTILIZADOR. O REFERIDO SISTEMA É COMPOSTO POR UMA BASE (1) ONDE FICAM ACOPLADOS AS RODAS (2) E OS RESPECTIVOS MOTORES, BEM COMO AS BATERIAS (3). OS COMPONENTES ELECTRÓNICOS, NECESSÁRIOS AO FUNCIONAMENTO DO SISTEMA, FICAM SITUADOS NUM SEGUNDO NÍVEL (4). NO NÍVEL LOGO ACIMA FICA A UNIDADE DE PROCESSAMENTO DE DADOS (5). POR CIMA DE TODA ESTA ESTRUTURA É COLOCADO O ASSENTO DA CADEIRA DE RODAS (6). NO BRAÇO DESTE ASSENTO É COLOCADO UM MANÍPULO (JOYSTICK) OU OUTRO DISPOSITIVO DE CONTROLO DA CADEIRA (7), BEM COMO UM ECRÃ DIGITAL (8), PARA QUE O UTILIZADOR POSSA INTRODUZIR E RECEBER INFORMAÇÃO DA CADEIRA. A UNIDADE DE PROCESSAMENTO DESTE SISTEMA PODE TAMBÉM RECEBER DADOS DE SENSORES (4A), COLOCADOS EM PONTOS VARIÁVEIS DA CADEIRA, DE FORMA A EVITAR AUTOMATICAMENTE OBSTÁCULOS. ADICIONALMENTE, O REFERIDO SISTEMA DE CONTROLO PARA CADEIRAS DE RODAS É ALIMENTADO ELECTRICAMENTE ATRAVÉS DE BATERIAS RECARREGÁVEIS OU CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL (3), CONFERINDO GRANDE AUTONOMIA DE UTILIZAÇÃO.

Description

1
DESCRIÇÃO "SISTEMA DE CONTROLO PARA CADEIRAS DE RODAS OMNIDIRECCIONAIS"
Domínio Técnico A presente invenção diz respeito a um sistema de controlo para cadeiras de rodas motorizadas, cujas rodas são omnidireccionais e operadas por motores independentes. Este sistema de controlo, quando aplicado a uma cadeira deste tipo, efectua a transmissão das forças de tracção de forma independente a cada uma das rodas, possibilitando não só o seu deslocamento mas também movimentos de rotação da cadeira, sobre si própria, sem esforço por parte do utilizador.
Sumário da Invenção A invenção refere-se a um sistema para controlo para cadeiras de rodas motorizadas que possibilita que estas se movimentem de forma omnidireccional com recurso a um manipulo (joystick) ou a um dispositivo similar ou ainda a um controlo remoto. Para esse efeito, o sistema de controlo para cadeiras de rodas possui, para além de uma base com, pelo menos, três rodas omnidireccionais e respectivos motores, uma unidade de processamento de dados, bem como uma interface simples e de fácil utilização (tipo ecrã táctil) por parte do utente da cadeira. Esta unidade de processamento de dados é passível de ser também operado por controlo remoto e recebe dados de sensores, colocados em 2 pontos variáveis da cadeira, de forma a evitar automaticamente obstáculos.
Adicionalmente, referido sistema de controlo para cadeiras de rodas é alimentado electricamente através de baterias recarregáveis ou células de combustível, conferindo grande autonomia de utilização.
Estado da Técnica
Quando um indivíduo enfrenta limitações físicas, normalmente tem uma baixa auto-estima, para além de problemas pessoais devidos à sua qualidade de vida ser reduzida, principalmente devido à sua falta de mobilidade. Ao longo dos últimos anos os indivíduos com limitações motoras têm vindo a beneficiar de cadeiras de rodas cada vez mais sofisticadas e com mais detalhes que lhes permitem um maior conforto e qualidade de vida.
Uma cadeira de rodas tradicional consiste num veículo de duas rodas principais e outras duas para suportar a cadeira, mas cuja direcção é controlada por diferencial, ou seja quando se pretende virar à direita pára-se a roda da direita deixando a roda esquerda continuar a andar. Para virar à esquerda pára-se a roda da esquerda deixando a roda direita continuar a andar. Neste tipo de veículo, se o utilizador pretender andar em alguma direcção que não seja para onde a cadeira está virada, ele tem que rodar primeiro a cadeira e só depois pode deslocar-se nessa direcção.
Umas cadeiras são manuais, outras com alguma forma de motorização que lhes permite percorrer distâncias mais 3 longas sem cansarem o utilizador, mas sempre com alguma limitação no que diz respeito à duração das baterias.
Uma cadeira de rodas oferece a um indivíduo com limitações motoras não só o aumento da sua mobilidade, embora ainda reduzida devido às inúmeras barreiras arquitectónicas existentes, bem como o aumento da sua qualidade de vida, autonomia e auto-estima.
Actualmente, existem no mercado cadeiras de rodas para os mais variados tipos de limitações motoras, com diferentes tamanhos, formatos, ergonomias, motorizações, interfaces, etc.
Apesar desta enorme variedade de cadeiras, elas são ainda bastante caras e um dos maiores problemas consiste na reduzida mobilidade destas, especialmente dentro de habitações, onde as manobras em espaços exíguos são normalmente bastante difíceis e cansativas. A necessidade de maior ordem de movimentos surge quando o ambiente onde a cadeira se movimenta é um espaço muito restrito. Existem inúmeras situações práticas onde as cadeiras convencionais são inúteis ou de utilização pouco prática, precisamente devido à reduzida mobilidade.
Tal como um automóvel tem de fazer manobras para estacionar (sendo esta acção a mais cansativa numa condução), o mesmo acontece quando um deficiente tem de se deslocar dentro de uma habitação (necessita de fazer diversas manobras).
Algumas cadeiras estão já equipadas com motores para a sua tracção de forma a ajudar deficientes com maiores 4 limitações físicas, ou para deficientes que necessitem de percorrer maiores distâncias. Apesar disso, existem ainda limitações de energia devido à baixa duração das baterias, baterias estas que são bastante pesadas e que necessitam de várias horas para se recarregarem (normalmente 8-10 horas). o documento WO8603132 descreve uma cadeira de rodas que contém várias limitações e bastantes diferenças quando comparada com as cadeiras com o sistema de controlo da presente invenção. A cadeira aqui proposta, para além de ter um desfasamento de rodas diferente, as rodas em si são também diferentes das propostas na presente invenção, uma vez que esta, embora possa utilizar rodas omnidireccionais comuns, utiliza preferencialmente as rodas omnidireccionais de perfil completamente redondo. Para além disso, não é motorizada e não tem a mesma maneabilidade facilitada. Esta cadeira não permite realizar qualquer controlo automático, nem registar qualquer tipo de dados que possam ajudar o seu utilizador, como é o caso da divulgada na presente invenção. Adicionalmente, a interface com o utilizador também é muito limitada e não é própria para ser conduzida por pessoas com deficiências físicas. Esta cadeira tem ainda uma autonomia reduzida. O documento JP2002029202 divulga um veículo que utiliza quatro rodas omnidireccionais para efectuar movimentos em qualquer direcção. Em oposição, o sistema da presente invenção, embora permita também a aplicação a quatro rodas omnidireccionais, pode ser igualmente aplicável a três rodas, o que facilita a maneabilidade da cadeira de rodas (realização preferencial). O tipo de rodas divulgado neste documento é diferente das rodas omnidireccionais preferencialmente utilizadas no presente invento. Para além 5 disso, ao contrário da invenção divulgada no documento JP2002029202, a presente invenção dispensa a intervenção de uma segunda pessoa para movimentar a cadeira, i.e. não é necessária a presença de uma pessoa para empurrar o veiculo. 0 documento JP2001233219 divulga um veículo que utiliza duas rodas omnidireccionais e, pelo menos, uma roda comum. 0 sistema da presente invenção propõe o uso de, pelo menos três rodas omnidireccionais, o que facilita a utilização e maneabilidade da cadeira. Para além disso, este veículo não é motorizado e não tem capacidade de autonomia para o utente, exigindo a intervenção de outra pessoa para a sua deslocação. 0 documento JP2001124054 divulga uma cadeira de rodas com quatro rodas omnidireccionais e mas sem a possibilidade desta ser autónoma. 0 facto de utilizar as quatro rodas implica a incorporação de um sistema de suspensão, de modo a garantir que as quatro rodas estejam em contacto permanente com o chão, sob risco do veículo poder tombar. De facto, na presente invenção, embora o sistema possa ser aplicado a quatro rodas, deve ser preferencialmente aplicado a três rodas, invenção que foi concebida para poder solucionar este problema. 0 documento US4483405 divulga uma cadeira de rodas na qual as rodas não são omnidireccionais. Assim, a mobilidade omnidireccional é conferida de forma indirecta, i.e. é necessário rodar as rodas para que o veículo tome a direcção desejada. Este veículo estará assim interdito a pessoas com capacidade física muito reduzida, já que 6 necessita sempre do recurso à intervenção humana para sua orientação e deslocamento.
Adicionalmente, as rodas omnidireccionais já existentes no mercado não têm em consideração o respectivo problema de vibração. Estas rodas omnidireccionais embora também possuam um eixo central e duas filas, em paralelo, com uns pequenos cilindros, não proporcionam a redução da vibração que as rodas omnidireccionais, concebidas para poderem serem aplicadas ao sistema do presente invento, podem proporcionar.
Assim, nas rodas omnidireccionais disponíveis no mercado, são estes cilindros que conferem a omnidireccionalidade à roda. No entanto, o perfil da roda não é completamente redondo devido à saliência dos cilindros, o que dá um pequeno movimento oscilatório para cima e para baixo, induzindo algum desconforto no utilizador destas rodas. Comparativamente, a roda omnidireccional da presente invenção é constituída por 2 filas de 4 segmentos em forma de bola de râguebi, sendo que o perfil total da roda é completamente redondo, o que resulta na eliminação da vibração associada ao movimento da cadeira. A presente invenção, ao promover a aplicação de um sistema de controlo a uma cadeira de rodas com rodas omnidireccionais, com os respectivos motores, que transmitem a tracçâo de forma independente a cada uma das rodas, e que pode ser manobrada através de um manipulo simples ou dispositivo equivalente, ou ainda através de controlo remoto, apoiado por uma interface que permite definir a rota de deslocação, vai resolver o problema da mobilidade de pessoas com reduzida capacidade física. Para 7 além disso, permite ainda ao seu utilizador, gozar de uma maior maneabilidade em espaços reduzidos, como no interior das habitações, comparativamente às cadeiras existentes no estado da técnica. Adicionalmente, a bateria recarregável ou as células de combustível permitem ainda que o seu utilizador tenha uma maior autonomia para deslocações.
Saliente-se que a presente invenção não resulta da simples combinação de rodas omnidireccionais com um motor, uma vez que a sua concepção prevê a aplicação de forças, de forma independente, a cada uma das rodas omnidireccionais, mediante a existência de motores independentes para cada uma das rodas, controlados pela unidade de processamento, evitando assim a realização de manobras complicadas e esforço físico por parte do utente, bem como a intervenção de outra pessoa para a sua deslocação e orientação.
Para além disso, com a utilização do manipulo e ainda do conjunto de sensores, que fornecem informação ao controlador sobre os obstáculos existentes, confere-se uma maior faculdade e simplicidade de manobra, mesmo em espaços exíguos.
Adícionalmente, a presente invenção vem ainda solucionar a questão da autonomia, não prevista por qualquer dos documentos referidos anteriormente, ao incorporar-se na cadeira uma bateria recarregável ou células de combustível.
Descrição da Invenção A presente invenção consiste num sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais.
Este sistema compreende uma unidade de processamento de dados, que pode ser accionado pelo utente, através de um manipulo (joystick) ou dispositivo similar ou ainda através de um outro dispositivo de acção remota e ainda um sistema de interface, tipo ecrã táctil, que não só permite manobrar a cadeira de uma forma simples e sem esforço, como também permite traçar e definir as rotas percorrer. A unidade de processamento de controlo da cadeira, ao receber as instruções de movimento da cadeira, sob a forma de direcção e velocidade do movimento, gera comandos individuais de força para enviar a cada motor, i.e. distribui as forças de tracção pelas diferentes rodas da cadeira. Esta unidade regista em continuo toda a informação dos sensores e actuadores do sistema de controlo da cadeira, sendo por isso capaz de evitar automaticamente obstáculos e de informar o utente do estado de todo o sistema, incluindo da autonomia das baterias. A interface, do tipo ecrã táctil colocado ao nivel do braço da cadeira, permite fornecer os dados da deslocação pretendida, à unidade de processamento de forma simples e intuitiva, bem como de receber e visualizar toda a informação processada pela unidade de processamento do sistema.
Para este efeito, o sistema de controlo para cadeiras de rodas possui, para além dos referidos componentes, nomeadamente a unidade de processamento, controladores e interface, uma base para rodas na qual é possível instalar, pelo menos, três rodas omnidireccionais, preferencialmente as que foram concebidas para serem instaladas neste sistema (de perfil redondo), com os respectivos motores. 9
Estas rodas permitem que a cadeira se desloque em qualquer direcção sem recurso a manobras. Assim, não é necessário virar a cadeira na direcção que se pretende andar visto ser possível esta deslocar-se em qualquer direcção. Esta cadeira pode andar de lado ou nas diagonais, deslocando-se sempre em linha recta. É ainda possível fazer um movimento de rotação da cadeira ao mesmo tempo que faz o movimento de translação, ou seja, pode rodar a direcção da cadeira (para onde está virada) enquanto que a cadeira se desloca num outro sentido. Isto significa que a cadeira se pode deslocar num sentido, estando o utilizador virado para outro lado. A cadeira de rodas, com o sistema de controlo objecto da presente invenção, tem ainda a capacidade de se deslocar lateralmente (esquerda e direita), mantendo-se, se assim se desejar, sempre na mesma orientação, ou seja, sem rotação. 0 mesmo pode ser feito para as suas diagonais.
Outra capacidade importante desta cadeira, operada através do sistema de controlo objecto da presente invenção, é a forma como executa a rotação sobre si própria. A rotação é feita exactamente sobre o seu eixo central, o que não é possível com a cadeira convencional. A cadeira omnidireccional consegue inverter o sentido, mantendo sempre a mesma posição no espaço. A cadeira convencional tem a necessidade de se mover pelo espaço. Se não houver esse espaço necessário, a cadeira simplesmente não pode executar essa manobra. A utilização de 4 rodas omnidireccionais pode implicar a utilização de suspensão para garantir o contacto permanente destas com o chão. 10 O sistema de controlo proposto na presente invenção possui ainda um comando por controlo remoto para que um acompanhante possa comandar a cadeira sem estar preso a qualquer fio, ou para o utilizador da cadeira trazer a cadeira até si, por exemplo quando se quer levantar da cama e a cadeira fica arrumada a alguma distância.
Outro exemplo da utilização deste comando remoto será no caso do utilizador querer conduzir um carro, a após se ter colocado ao volante do automóvel, poder comandar a cadeira para a colocar na mala do carro (a mala do carro pode possuir uma pequena rampa automática para a cadeira poder subir). O sistema proposto na presente invenção permite ainda que o utilizador movimente a cadeira, fazendo com que esta se desloque ou rode sobre si mesma, sendo apenas necessário que o utilizador apenas indique ao sistema de controlo o local para onde se pretende deslocar.
Para além disto, o sistema proposto prevê que a cadeira seja alimentada electricamente através de baterias recarregáveis ou por células de combustível, o que permitirá reduzir o peso total do conjunto e logo aumentar o tempo de autonomia da sua utilização.
Vantagens da Invenção A principal vantagem do sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais é a fácil maneabilidade da cadeira, que conduz a um menor esforço físico, necessário por parte do utilizador, para realizar as operações de 11 movimento, à maior facilidade de movimentação dentro de uma habitação onde os espaços sejam reduzidos, à redução do tempo necessário para realizar o movimento, à menor energia (física ou eléctrica) necessária para realizar o movimento. A possibilidade de estar virada noutro sentido que não o sentido de deslocamento, e acima de tudo o aumento da auto-estima e da autonomia da pessoa com limitações de mobilidade, por não se sentir tão lento nas suas actividades, representam grandes benefícios para o seu utilizador.
Outra das vantagens deste sistema consiste na possibilidade de, com a adopção de sensores à volta da cadeira e ligados ao computador de bordo, detectar obstáculos e evitar que a cadeira colida com algum objecto.
Para além das supra mencionadas vantagens, este sistema, por ser alimentado com baterias recarregáveis ou através de células de combustível, permite ainda que o utilizador beneficie de uma maior autonomia, aspecto importante para o utente destes tipos de sistemas.
Descrição Detalhada da Invenção
Um sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais compreende os seguintes elementos: o Unidade de processamento de dados de dimensões reduzidas; o Dispositivos de comando tipo manipulo ou similar; o Interface de acesso simples, tipo ecrã táctil; o Base com, pelo menos, três rodas omnidireccionais accionadas através de motores individuais; o Baterias recarregáveis ou células de combustível 12
Por cima desta base, é depois colocado o assento da cadeira, seleccionado em função da deficiência do utente. A base é o componente onde ficam acopladas as rodas omnidireccionais, pelo menos três, com os respectivos motores, bem como as baterias. Os componentes electrónicos, necessários ao funcionamento do sistema, ficam situados num segundo nível, acima do mencionado anteriormente. No nível logo acima fica o computador ou unidade de processamento de dados. Por cima de toda esta estrutura é colocado o assento da cadeira, que pode ser um assento comum ou escolhido especificamente em função de uma determinada incapacidade física. No braço deste assento é colocado um manipulo ijoystick) ou outro dispositivo de controlo da cadeira, e ainda um ecrã digital, para que o utilizador possa introduzir e receber informação para e do sistema de controlo da cadeira.
Sem prejuízo de se utilizarem outro tipo de rodas omnidireccionais, já existentes no mercado, foi desenvolvida uma roda propositadamente para este tipo de sistema de controlo. A razão para este aspecto da presente invenção prende-se com o facto deste tipo de roda, que é diferente das omnidireccionais tradicionais, proporcionar uma maior comodidade ao utilizador da cadeira, de modo a este não sentir vibração.
Esta roda é constituída por duas filas (2c da figura 2) de quatro segmentos em forma de bola de râguebi, sendo que o perfil total da roda é completamente redondo, o que resulta na eliminação da vibração associada ao movimento da cadeira. As duas filas estão desfasadas de 45 graus para 13 conseguir esta forma redonda. Cada um destes elementos é suportado através de dois rasgos (2d da figura 2) em cada uma das peças que constituem a roda de forma a não estarem em contacto com o exterior (com o chão que pisa e com algum lixo que se possa acumular).
Este tipo de roda, apesar de ser construída com vários componentes (não é uma peça única), foi concebida para ser bastante robusta, de forma a suportar pesos elevados sem se desfazer (como acontece com outras rodas omnidireccionais tradicionais). A base das rodas omnidireccionais pode ser concebida para a instalação de três rodas omnidireccionais (figura 4a), garantindo o seu contacto permanente e em simultâneo com o chão, mas resultando numa menor estabilidade. Com a utilização de quatro rodas omnidireccionais instaladas na base (figura 4b) , poderá haver uma das rodas que não está em contacto com o chão, mas este aspecto confere uma maior estabilidade à cadeira e permite um maior conforto ao seu utilizador.
Ao utilizar a concepção com três rodas omnidireccionais estas ficam com um desfasamento entre si de 120 graus. Ao utilizar quatro rodas omnidireccionais, as rodas são colocadas com um desfasamento de 90 graus entre si.
Por cima desta base, é depois colocado o assento da cadeira que permitirá transportar o utilizador, de acordo com a sua necessidade específica.
Faz ainda parte deste sistema de controlo de cadeiras omnidireccionais uma unidade de processamento/computador de 14 dimensões reduzidas para comandar toda a electrónica necessária à movimentação da cadeira, bem como um ou mais dispositivos de comando, tal como um manipulo (joystick), um ecrã táctil, um controlo remoto ou outro dispositivo usado em cadeiras de rodas, e que pode ser escolhido em função da deficiência de cada utilizador, capaz de controlar facilmente o movimento da cadeira por parte do deficiente, através de uma interface amigável e configurável conforme a necessidade do utilizador.
Para além destes componentes, faz ainda parte do sistema de controlo para cadeiras de rodas, um conjunto de baterias recarregáveis ou células de combustível para alimentar electricamente os motores.
Breve descrição das Figuras A Figura 1 representa o sistema completo com os componentes que a constituem: a base (1) onde ficam acoplados as rodas (2) e os respectivos motores, bem como as baterias (3). Os componentes electrónicos (4) necessários ao funcionamento do sistema ficam situados no segundo nível, com os sensores (4a) e os actuadores/controladores (4b). No nível logo acima fica a unidade de processamento (5). Por cima de toda esta estrutura é colocado o assento respectivo (6) . No braço deste assento é colocado um manipulo (joystick) ou outro dispositivo de controlo da cadeira (7), bem como um ecrã digital para que o utilizador possa introduzir e receber informação da cadeira (8). A Figura 2 é uma representação esquemática da roda omnidireccional, a qual possui um eixo central (sobre o qual o motor vai actuar) indicado por (2a) e possui duas 15 filas de cilindros (com a forma de bola de râguebi), indicados por (2 b e 2c). Cada cilindro possui dois rasgos (2d) por onde são inseridos os suportes do seu veio, o que permite dar um melhor suporte, mais durador, e sem deflectir com facilidade. A Figura 3 mostra um exemplo de uma roda omnidireccional já existente no mercado e o respectivo problema de vibração. Esta roda omnidireccional também possui um eixo central indicado em (A) e duas filas em paralelo com uns pequenos cilindros indicados por (B). A figura 4, representa as bases onde se encontram instaladas as rodas omnidireccionais. Estas bases podem utilizar 3 rodas omnidireccionais, o que implica que ficarão com um desfasamento entre elas de 120 graus (figura 4a) . As bases podem também utilizar 4 rodas omnidireccionais, como indicado na figura 4b, sendo neste caso colocadas com um desfasamento de 90 graus entre elas. A figura 5 demonstra que numa cadeira tradicional os movimentos possíveis são apenas para a frente ou para trás, como indicado em (C), permitindo depois rodar a cadeira para lhe dar uma nova direcção (D), apesar desse movimento não ser fácil devido ao desfasamento das 4 rodas tradicionais. A figura 6 demonstra que, na cadeira de rodas omnidireccional, a cada roda é acoplado um motor, o qual proporciona força motriz a cada roda, de um modo independente. O conjunto dos movimentos das 3 ou 4 rodas dará a omnidireccionalidade à cadeira, permitindo que esta se desloque em qualquer direcção, rode sobre si própria, ou 16 efectue os dois movimentos ao mesmo tempo, tal como indicado por (1).
As figuras 7 e 8 demonstram a quantidade de movimentos necessários para deslocar uma cadeira de rodas tradicional e uma cadeira de rodas com o sistema de controlo da presente invenção, respectivamente, do ponto X para um ponto Y em espaços limitados. Verifica-se que com a cadeira de rodas omnidireccional, com o sistema de controlo da presente invenção (figura 8), existe uma maior facilidade de deslocação em qualquer direcção e com qualquer orientação.
Lisboa, 30 de Outubro de 2006

Claims (13)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais caracterizado por compreender uma base (1) com, pelo menos, três rodas omnidireccionais (2) acopladas, com pelo menos três motores independentes, estando cada um destes associado a uma das referidas rodas omnidireccionais, uma unidade de processamento de dados (5), componentes electrónicos indispensáveis ao funcionamento do sistema (4), pelo menos um dispositivo de comando de movimento, fixo (7) e/ou de controlo remoto, uma interface (8), de acesso simples ao utilizador da cadeira, para a comunicação entre os vários componentes do sistema, um conjunto de sensores (4a) e ainda por ser alimentado através de baterias recarregáveis (3) ou células de combustível.
2. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a base (1) poder compreender três rodas omnidireccionais (2) motorizadas, desfasadas de 120 graus entre si, ou quatro rodas omnidireccionais (2) motorizadas, desfasadas de 90 graus entre si.
3. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por as rodas omnidireccionais (2) acopladas à base, serem preferencialmente de perfil totalmente redondo, com um eixo central (2a), sobre o qual o motor vai actuar, e possuírem duas filas de cilindros (2b e 2c), em forma de bola de râguebi, apresentando cada um destes cilindros dois rasgos (2d), por onde são inseridos os suportes do seu veio. 2
4. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por os motores individuais, das rodas omnidireccionais (2), serem semi-automáticos com tracção eléctrica, alimentados a partir de uma ou mais baterias recarregáveis (3) ou a partir de células de combustível.
5. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por a unidade de processamento (5) comunicar com os motores individuais das rodas omnidireccionais (2), com os controladores de movimento (4b), com a interface (8), com a fonte de alimentação (3) e/ou com os sensores (4a) acoplados à cadeira.
6. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a unidade de processamento (5) receber as instruções de movimento da cadeira em forma de direcção e velocidade do movimento, e gerar comandos individuais de força para enviar a cada motor.
7. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a unidade de processamento gerar instruções de movimento do tipo translação, rotação, ou uma combinação entre estes dois tipos.
8. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com as reivindicações 5 a 7, caracterizado por a unidade de processamento (5) 3 registar em continuo toda a informação dos sensores (4a) e dos controladores/actuadores (4b) do sistema de controlo da cadeira.
9. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de comando (7) ser preferencialmente um manipulo (joystick) .
10. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ter um dispositivo de comando (7) complementar accionado por controlo remoto, com as mesmas funcionalidades que o comando da própria cadeira.
11. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a interface (8) ser um ecrã táctil colocado ao nivel do braço da cadeira, que efectua a transmissão de informação entre o utilizador e os vários componentes do sistema, bem como a visualização dos registos feitos pela unidade de processamento (5).
12. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poder ainda compreender pelo menos dois sensores (4a), acoplados à cadeira, que detectam a presença de obstáculos.
13. Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a unidade de processamento 4 4 esses (5) calcular novas trajectórias para evitar obstáculos. Lisboa, 30 de Outubro de 2006
PT103354A 2005-09-21 2005-09-21 Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais PT103354B (pt)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PT103354A PT103354B (pt) 2005-09-21 2005-09-21 Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais
ES200850033A ES2331554B1 (es) 2005-09-21 2006-09-21 Sistema de control electrico de silla de ruedas omnidireccional.
DE112006002551T DE112006002551T5 (de) 2005-09-21 2006-09-21 Steuerungssystem für omnidirektionale Elektrorollstühle
PCT/PT2006/000022 WO2007035122A1 (en) 2005-09-21 2006-09-21 Omnidirectional electric wheelchair control system
GB0806531A GB2444683B (en) 2005-09-21 2006-09-21 Omnidirectional electric wheelchair control system
CA002622950A CA2622950A1 (en) 2005-09-21 2006-09-21 Omnidirectional electric wheelchair control system
US12/067,639 US20080202837A1 (en) 2005-09-21 2006-09-21 Omnidirectional Electric Wheelchair Control System

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PT103354A PT103354B (pt) 2005-09-21 2005-09-21 Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PT103354A true PT103354A (pt) 2007-03-30
PT103354B PT103354B (pt) 2007-07-12

Family

ID=37478787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PT103354A PT103354B (pt) 2005-09-21 2005-09-21 Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20080202837A1 (pt)
CA (1) CA2622950A1 (pt)
DE (1) DE112006002551T5 (pt)
ES (1) ES2331554B1 (pt)
GB (1) GB2444683B (pt)
PT (1) PT103354B (pt)
WO (1) WO2007035122A1 (pt)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101380269B1 (ko) * 2008-08-22 2014-04-01 무라다기카이가부시끼가이샤 자율 이동 장치
NL1035965C (nl) * 2008-09-22 2010-03-23 Reinoud Albert Brackman Wielsamenstelsel.
EP2248501B1 (en) * 2009-05-07 2014-02-19 Force Fiction I Halmstad AB Power assisting system and method
CN101592947B (zh) * 2009-07-03 2012-01-04 西安交通大学 一种Zigbee接入的电动轮椅控制器及控制方法
EP2490903B1 (en) 2009-10-23 2014-08-27 Rotacaster Wheel Ltd Wheel frame
DE102011006359B4 (de) 2011-03-29 2015-03-19 MATIA ROBOTICS MEKATRONiK SiSTEMLER AR-GE MÜHENDiSLiK YAZILIM SANAYi VE TiCARET ANONiM SiRICETI Mobilitätsvorrichtung für körperbehinderte Personen und Verfahren zum Aufrichten einer sitzenden körperbehinderten Person und zum Fixieren der Person im Stand auf einer selbstfahrenden Mobilitätsvorrichtung
US8775001B2 (en) * 2012-02-17 2014-07-08 Alan C. Phillips Motorized wheelchair interlock
JP5916520B2 (ja) * 2012-05-14 2016-05-11 本田技研工業株式会社 倒立振子型車両
US20220370159A1 (en) * 2012-06-21 2022-11-24 Globus Medical, Inc. Surgical tool system and method
GB2506208A (en) * 2012-09-25 2014-03-26 Penny & Giles Controls Ltd Control module for electric wheelchair
US9027678B1 (en) 2013-03-14 2015-05-12 University Of South Florida Omni-directional remote-controlled mobility apparatus
DE102014202033B4 (de) * 2014-02-05 2017-07-06 Siemens Healthcare Gmbh Mobiles medizinisches Gerät sowie Verfahren zur Steuerung einer Bewegung des mobilen medizinischen Geräts
DE102014115901A1 (de) * 2014-10-31 2016-05-04 MAQUET GmbH Operationstisch und Bodenplattform für einen Operationstisch
EP3242803B1 (en) 2015-01-06 2023-06-07 Rotacaster Wheel Pty Ltd Wheel frame component
WO2016142553A1 (en) * 2015-03-12 2016-09-15 Noar Benjamin Arthur Portnoy Drive system and method
US10699597B2 (en) 2016-02-02 2020-06-30 Deka Products Limited Partnership Modular electro-mechanical agent
USD829627S1 (en) 2017-01-30 2018-10-02 Deka Products Limited Partnership Wheel
IT201700023145A1 (it) * 2017-03-01 2018-09-01 Paolo Liuti Attrezzatura elettro-meccanica di ausilio per il sollevamento e lo spostamento guidato di carichi
US10335330B2 (en) 2017-03-02 2019-07-02 Travelsys4u Ltd. Motor-driven chair steered by seat rotation
US11039964B2 (en) * 2017-03-06 2021-06-22 Stryker Corporation Systems and methods for facilitating movement of a patient transport apparatus
CN108969218A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 天津工业大学 速度可调的全方位移动轮椅
CN108327814A (zh) * 2018-03-28 2018-07-27 深圳市工匠社科技有限公司 一种机器人全向移动底盘结构
US10905607B2 (en) 2019-01-29 2021-02-02 Toyota Motor North America, Inc. Modular power base arrangement
US11918519B2 (en) * 2020-03-19 2024-03-05 Verb Surgical Inc. Systems and methods for moving a surgical table
WO2024089598A1 (en) * 2022-10-27 2024-05-02 Politecnico Di Torino Omnidirectional mobility device for people with reduced motorial function

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3789947A (en) * 1972-04-17 1974-02-05 Nasa Omnidirectional wheel
US4483405A (en) 1981-08-05 1984-11-20 Koyu Enterprise, Inc. Omnidirectional motorized wheelchair
US4823900A (en) * 1984-05-01 1989-04-25 Jeffrey Farnam Four-wheel drive wheel-chair with compound wheels
US4715460A (en) 1984-11-20 1987-12-29 International Texas Industries, Inc. Omnidirectional vehicle base
USD318219S (en) * 1987-11-06 1991-07-16 Oscar Investments Pty. Limited Roller wheel
USD318791S (en) * 1988-06-01 1991-08-06 Oscar Investment Pty. Limited Roller wheel
KR940009860B1 (ko) * 1989-12-08 1994-10-18 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 자주식 수송기구
US5547038A (en) * 1991-08-01 1996-08-20 Madwed; Albert Wheeled chassis having independently pivotable drivewheels for omnidirectional motion
US5323867A (en) * 1992-03-06 1994-06-28 Eric J. Allard Robot transport platform with multi-directional wheels
CN2203140Y (zh) * 1994-06-11 1995-07-12 福建实达电脑股份有限公司 可全方位行走的电脑轮椅
US6109379A (en) * 1997-07-25 2000-08-29 Madwed; Albert Independently pivotable drivewheel for a wheeled chassis
US6108592A (en) * 1998-05-07 2000-08-22 International Business Machines Corporation Voice-controlled motorized wheelchair with sensors and displays
DE19936137A1 (de) * 1999-07-31 2001-02-01 Susanne Bruegge Rollstuhl mit Elektroantrieb
AU753042B2 (en) * 1999-10-12 2002-10-03 Invacare Corporation Wheelchair having speed and direction control touchpad
JP2001124054A (ja) 1999-10-27 2001-05-08 Matsushita Electric Works Ltd 全方向走行用車輪
JP3656500B2 (ja) 2000-02-24 2005-06-08 松下電工株式会社 全方向移動型台車
US6340065B1 (en) * 2000-04-14 2002-01-22 Airtrax Corporation Low vibration omni-directional wheel
JP3656524B2 (ja) 2000-07-18 2005-06-08 松下電工株式会社 全方向走行用車輪
US7566102B2 (en) * 2000-09-21 2009-07-28 Innowheel Pty Ltd. Multiple roller wheel
US7318628B2 (en) * 2000-09-21 2008-01-15 Innowheel Pty Ltd Multiple directional wheel
AUPR029600A0 (en) * 2000-09-21 2000-10-12 Guile, Graham Multiple directional wheel
JP2003024391A (ja) * 2001-07-16 2003-01-28 Hitachi Kokusai Electric Inc 車イス自動運転システム
US6842692B2 (en) * 2002-07-02 2005-01-11 The United States Of America As Represented By The Department Of Veterans Affairs Computer-controlled power wheelchair navigation system
FR2855402B1 (fr) * 2003-06-02 2006-06-02 Hmc2Developpement Vehicule roulant automoteur apte a evoluer sur sol plat, terrain accidente et escalier
US7264315B2 (en) * 2004-10-08 2007-09-04 Lonnie Jay Lamprich Wheel assembly and wheelchair
US7422079B2 (en) * 2006-02-28 2008-09-09 Shih-Chi Hsiao Intelligent obstacle-overcoming vehicle
JP4117798B2 (ja) * 2006-05-11 2008-07-16 関東自動車工業株式会社 電動車椅子
JP4208090B2 (ja) * 2006-07-05 2009-01-14 関東自動車工業株式会社 差動操舵式電動車

Also Published As

Publication number Publication date
ES2331554B1 (es) 2010-11-04
ES2331554A1 (es) 2010-01-07
GB0806531D0 (en) 2008-05-14
CA2622950A1 (en) 2007-03-29
GB2444683B (en) 2011-01-05
US20080202837A1 (en) 2008-08-28
PT103354B (pt) 2007-07-12
WO2007035122A1 (en) 2007-03-29
GB2444683A (en) 2008-06-11
DE112006002551T5 (de) 2008-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PT103354A (pt) Sistema de controlo para cadeiras de rodas omnidireccionais
US9358163B1 (en) Detachable electric drive unit for a wheelchair
US7426970B2 (en) Articulated wheel assemblies and vehicles therewith
US4237990A (en) Omnidirectional vehicle
EP3345811A1 (en) Walking mechanism and electric power-assisted vehicle and toy equipped with same
US20060124366A1 (en) Powered wheeled vehicle capable of travelling on level ground, over uneven surfaces and on stairs
US20130175103A1 (en) Moveable steering and universal charger
Podobnik et al. All-terrain wheelchair: Increasing personal mobility with a powered wheel-track hybrid wheelchair
Wang et al. The Personal Mobility and Manipulation Appliance (PerMMA): A robotic wheelchair with advanced mobility and manipulation
US20170071804A1 (en) Powered wheelchair
Nakajima Evaluation of the mobility performance of a personal mobility vehicle for steps
ES2737728A1 (es) Sistema de propulsión de carros y sillas de ruedas mediante patinete eléctrico de tipo hoverboard
Wang et al. Development of an advanced mobile base for personal mobility and manipulation appliance generation II robotic wheelchair
KR102401678B1 (ko) 차량용 섀시
KR101309666B1 (ko) 육륜 접지 개인용 자동차
JP5812395B2 (ja) トロコイド駆動機構及び移動体
TW201231033A (en) Vehicle with adjustable wheel span
JP2008194414A (ja) 歩行支援機のキャスター車輪
Naresh et al. Design of powered wheelchair for a differently abled person
WO2011081617A1 (en) Electronic steering assembly for dual motor vehicle
JP3077814U (ja) 電動リフト車椅子
WO2022190118A1 (en) A mechanism for maneuvering a wheelchair
CN201375623Y (zh) 一种电动轮椅
CN212623745U (zh) 智能护理系统
Chen et al. Enhanced development and stability analysis of a new stair-climbing robotic wheelchair

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Laying open of patent application

Effective date: 20061106

FG3A Patent granted, date of granting

Effective date: 20070702