SE535373C2 - Styrutrustning för hjulförsett gånghjälpmedel - Google Patents

Description

535 373 Problemlösning Föreliggande uppfinning gör att användningen av rollatorer blir både lättare och säkrare, genom att den har de i de efterföljande patentkraven angivna särdragen. Uppfinningen kan inkluderas i en existerande eller ny rollator och innehåller funktioner för automatisk detektering av bl.a. föremål, väggar och trottoarkanter. Uppfinningen innehåller vidare elektriskt kontrollerbara bromsar som aktiveras för att automatisk korrigera rollatoms körriktning i syfte att undvika kollisioner och olyckor.

En grundläggande princip är att handhavandet är väldigt likt handhavandet av en vanlig rollator. Äldre personer med kognitiva problem har ofia väldigt svårt att lära sig nya rutiner, oavsett hur enkla dessa En annan grundläggande princip för uppfinningen är att den automatiserade korrigeringen av köriiktriingen är passiv såtillvida att ingen motor driver rollatom. Användaren skjuter på vanligt sätt rollatorn framåt med niuskelkraft, och automatiken modiñerar endast körriktriingen genom att aktivera en av bromsarna som är monterade på de bakre hjulen. Om vänster hjul bromsas svänger rollatorn åt vänster, om och när föraren rör sig framåt, och vice versa. Aktiveringen av bromsama gör dessutom användaren uppmärksam på situationen, efiersom aktiveringen både känns och hörs.

Uppfinningen agerar således på samma sätt som en mänsklig följeslagare som ibland påverkar körriktningen med både verbala och fysiska medel. Frekvensen av aktiveringar av bromsarna är, liksom längden av varje aktivering, begränsad med syfte att minska användarens känsla av att styras av automatiken. Om manuella bromsar redan finns monterade kan de användas på oförändrat sätt. Sammantaget bidrar utforrrmingen till en säker och enkel användning, och därigenom till en ökad acceptans av uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Som framgår av patentkraven kan uppfinningen appliceras på flera typer av gång- och transporthjälpmedel försedda med vridbara hjul, exempelvis rollatorer, sängar och transportvagnar. Nedan beskrivs, utan att begränsa uppfinningens allmänna applicerbarhet, ett specifikt utförande applicerat på en rollator.

Ett antal sensorer L1-L5 samt R|-R5, bromsar BL, BR samt en kontrollenhet c är monterade på rollatom. I Figur 1 och 2 visas vänstra respektive högra sidan av ett exempeluttörande.

Pilarna anger rollatoms normala färdriktning. Placeringen av sensorer och bromsar är 535 373 symmetrisk för rollatorns båda sidor. Kontrollenheten är försedd med ett batteri, och elektronik som genererar styrsignaler till bromsarna, baserat på signalema från sensorema.

Bromsama BL och BR är monterade på det vänstra respektive högra bakhjulet, på liknande sätt som de manuella bromsar som finns på de flesta rollatorer. l ett utförande är BL och BR solenoider som bromsar hjulen genom att en elektromagnet pressar en bromskloss mot gummidäcket. I ett annat utförande är BL och BR magnetbromsar som bromsar hjulen direkt med hjälp av magnetiska fält. I andra utföranden aktiverar BL och BR rollatoms befintliga bromsar genom exempelvis linjära ställdon eller elektriska motorer. För att guida rollatom åt vänster aktiveras BL på vänster sida. För att guida rollatom till höger aktiveras BR på höger sida. Som tidigare nämnts är framdriften, inklusive svängmanövrar, helt manuell och rollatom rör sig framåt eller bakåt genom att användaren applicerar kraft på ett eller flera av handtagen hL och hR. Förutom att modifiera körriktningen gör bromsaktiveringen användaren uppmärksam på situationen. Ett hörbart ljud uppstår då bromsklossen snabbt pressas mot däcket, och detta ger även upphov till en vibration som fortplantar sig via rollatoms metallrörskonstruktion f till de två handtagen hL och hR.

Sensorema L|-L4 och R|-R4 är i ett utförande infraröda avståndsmätare som skickar ut smala ljusstrålar och uppskattar avståndet till närmast reflekterande föremål i ljusstrålens riktning. l andra utföranden är L1-L4 och R|-R4 ultraljudssensorer eller radarsensorer.

Sensorema är monterade så att de täcker in det område runt rollatom där föremål måste kurma detekteras för att stödja uppfinningens funktioner. Sensorema L1 och R; är monterade så att de uppskattar avståndet till underlaget framför rollatoms vänstra respektive högra del, om inga föremål är emellan. Sensorema L1-L3 och Rg-R; är monterade så att de uppskattar avståndet till underlaget på sidan om rollatoms vänstra respektive högra del, om inga föremål är emellan. Sensorema L4 och R4 är monterade så att de uppskattar avståndet till närmaste föremål rakt ut åt sidoma, i vänster respektive höger riktning. Sensorema L5 och R5 uppskattar hastigheten för det bromsförsedda vänstra respektive högra bakhjulet, och är i ett utförande av typen ”wheel encoder”, och i ett annat utförande elektriska generatorer som är monterade så att de roterar med respektive bakhjul.

Nedan beskrivs uppfinningens finiktioner med referenser till de sensorer som används. 535 373 Undvika kollision med föremål Rollatoranvändare med kognitiva brister kolliderar ibland med möbler och dörrposter, speciellt i trånga utrymmen. För att undvika denna typ av problem har uppfinningen en funktion som aktiverar bromsen på en sida av rollatom om den andra sidan av rollatom kommer för nära ett föremål. Föremål på höger sida detekteras med Rl-Ra och på vänster sida med Ll-L4. När ett föremål kommer in i en sensors känslighetsornråde minskar de avlästa sensorvärdena. Sensorgränsvärden för då en broms ska aktiveras bestäms med en kalibreringsprocedur. För L2-L4 ställs då rollatom med en vägg nära dess vänstra sida. För Rz-Ra ställs rollatom med en vägg nära dess högra sida. För L; och R; ställs rollatom med en vägg nära dess front. I samtliga fall avläses sensorvärdena och lagras som sensorgränsvärden i kontrollenheten.

Undvika trottoarkant Vid användning utomhus framförs ofta rollatom på en trottoar, och oplanerad köming över en trottoarkant är oña förbundet med en stor olyckrisk. För att undvika sådana situationer detekterar uppfinningen vertikala kanter i underlaget. Om en kant detekteras på ena sidan av rollatom, aktiveras bromsen på det motstående hjulet. Detta har tvâ värdefulla konsekvenser. Dels guidas rollatom till att svänga från kanten, dels blir användaren uppmärksammad på att något oväntat inträffat, eftersom aktiveringen av bromsarna både känns och hörs. Trottoarkanter på vänster sida detekteras av L1, L; och L3. Trottoarkanter på höger sida detekteras av Rl, R; och R3. På plan mark mäter dessa sensorer avståndet från sensor till mark framför och på sidan av rollatom. I närheten av trottoarkanter eller gropar ökar dessa avståndsvärden. Avståndsgränsvärden för aktivering av bromsarna bestäms med en kalibreringsprocedur då rollatom ställs på plan mark, med vare sig trottoarkanter eller störande föremål i sensoremas känslighetsorrrråde.

Sensorvärden avläses därefter och lagras som avståndsgränsvärden i kontrollenheten.

Följa korridor När rollatom körs inomhus i korridorer tenderar ibland rollatom att driva mot en av väggarna. Detta kan exempelvis bero på att ena sidan av användarens kropp är svagare än den andra, med följd att mindre kraft appliceras på rollatoms handtag på den sidan. L4 och R4 uppskattar avstånd till föremål i sidled och används i denna funktion till att avgöra 535 373 5' om rollatom framförs längs en eller två väggar, samt om rollatom driver mot en av väggarna. Automatiken bromsar i sådana fall automatiskt hjulet pâ motstående sida av rollatom. För att detektera en vägg krävs mer än att bara momentant uppskatta avståndet till närmaste föremål i sidled. En serie avståndsvärden, mätta under ett glidande tidsfönster, används för att approximera en linje som, om den är statistiskt säkerställd, antas representera en vägg. Genom att ta bort extremvärden (”outliers”) blir approximationen av avståndet till väggen oberoende av mindre objekt såsom stolar och förbipasserande personer i korridoren. Drift mot vägg föreligger om det momentana avståndet till den approximerade väggen minskar snabbare än ett inställt gränsvärde.

Köra rakt I vissa situationer, exempelvis vid köming utomhus på trottoarer, finns ett likartat behov av att försäkra sig om att rollatom framförs rakt. Funktionen utgår från antagandet att hastighetema för de bromsförsedda hjulen antingen är i stort sett lika stora (vid körning rakt fram) eller skiljer sig markant från varandra (vid körning i sväng). Vid korrekt användning framförs normalt inte en rollator med en konsekvent liten hastighetsskíllnad mellan hjulen. Om användaren har kognitiva eller fysiska brister kan detta dock inträffa, och leder till att rollatom långsamt rör sig åt sidan istället för rakt fram. Sådana situationer hanteras av uppfinningen genom att hjulens hastigheter, som mäts med sensorema L; och Rs, används för att beräkna sidledes drift. Detta görs genom att kontinuerligt beräkna vridningen av rollatom med hjälp av dess kinematiska ekvationer.

Om en sekvens av vridningar, mätta under exempelvis l-metersförflyttningar, under en tidsperiod, exempelvis 30 sekunder, samtliga är större än ett gränsvärde och mindre än ett annat gränsvärde, innebär detta att rollatom framförts med en drift åt ena hållet. Bromsen på den andra sidan aktiveras då under en kort tid så att rollatom vrids i syfte att motverka drifien i sidled. Bromstiden är antingen konstant eller beroende av storleken på den beräknade driften. Ett armat sätt att detektera och mäta drifl är att använda ett gyro eller att mäta styrvinkeln på de vridbara framhjulen.

Begränsning av aktivering De funktioner som beskrivs ovan resulterar i att någon av bromsama på rollatom aktiveras med syfte att ändra körriktningen. För att minska användarens upplevelse av att 535 373 styras av automatiken begränsas frekvensen och längden av dessa aktiveringar med ett antal funktioner: Längden av varje bromsaktivering är begränsad med både ett minimivärde och ett maximivärde, och tiden innan nästa aktivering av samma broms kan ske begränsas av ett annat rnininrivärde.

Aktiveringen av bromsarna är vidare blockerad om någon av de bromsfórsedda hjulens rotationshastigheter underskrider ett inställd gränsvärde eller om någon av hjulen rör sig bakåt. Rotationshastigheterna uppskattas med hjälp av sensorema L5 och R5.

Claims (8)

535 373 PATENTKRAV

1. l. Styrutrustning för hjulfórsett gånghjälpmedel, kännetecknad av - minst två elektriskt kontrollerbara bromsar (BL and BR) som vardera är anpassade till att, i aktiverat tillstånd, försvåra eller stoppa rotation av ett hjul, och som i deaktiverat tillstånd tillåter rotation av samma hjul, - en sensoranordning som är anpassad till att avkänna avstånd till föremål i omgivningen, och tillhandahålla sensorsignaler som är relaterade till dessa avstånd, samt - en elektronisk kontrollenhet (c) som är ansluten till sensoranordningen och som är anpassad till att individuellt aktivera och deaktivera var och en av de elektriskt kontrollerbara bromsama.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att minst en sensor (L|-L4 och Rl-Ra) är inrättad att tillhandahålla en signal till kontrollenheten, som varierar med avståndet till föremål framför och på sidan av hjälpmedlet.

3. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att minst en sensor (Li-L; och R1-R3)är inrättad att tillhandahålla en signal till kontrollenheten, som varierar med avståndet till underlaget framför och på sidan av hjälpmedlet.

4. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att minst två sensorer (L4 och R4) är inrättade att tillhandahålla signaler till kontrollenheten, som varierar med avståndet till väggar på vänster respektive höger sida av hjälpmedlet.

5. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att anordningen är försedd med minst två sensorer (LS och R5) inrättade att tillhandahålla signaler till kontrollenheten, som varierar med de bromstörsedda hjulens hastighet.

6. Anordning enligt krav l, kännetecknad av att den elektroniska kontrollenheten är inrättad så att längden av en sammanhängande aktivering av en broms alltid är kortare än 535 373 ett fórinställt eller beräknat maximivärde och alltid längre än ett förinställt eller beräknat minimivärde.

7. Anordning enligt krav l, kän netecknad av att den elektroniska kontrollenheten är inrättad så att längden av en sammanhängande deaktiveríng av en broms alltid är större än ett fórinställt eller beräknat minimivärde.

8. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att den elektroniska kontrollenheten är inrättad så att aktivering av bromsarna är blockerad om de av sensorema (L5 och RS) avgivna signalema som varierar med de bromsfórsedda hjulens hastigheter är mindre än ett törinställt eller beräknat minimivärde.