TWI474814B - Wheelchair constant speed safety device - Google Patents

Description

輪椅定速安全裝置

本發明為輪椅定速安全裝置，係將輪椅於平地定速行進，遇有下坡或斜坡時，以控制裝置先控制緩剎車減速及到達平地後回復定速行進的技術領域。

一般輪椅皆有設置手剎車輪，但遇到下坡的時候有可能會來不及反應執行剎車動作，對老年人或者上肢身障者、比較沒力者以手扳動剎車輪，實相當吃力。再者，現今許多公共場所，例如學校，公園，公家機關等所設置的殘障坡道斜度都不一樣，有些斜坡角度太大的時候，會導致身障者或老年人發生翻車的危險。

1.本發明係以一馬達帶動一摩擦傳動輪轉動，該摩擦傳動輪與該輪椅之輪子迫緊靠合，以控制該輪椅於設定的速度行進；一三軸加速規偵測輪椅的加速度，並配合一旋轉圓盤設於該輪椅的輪軸上，該旋轉圓盤周圓設有等間隔的放射狀槽孔，應用一光感測器對該旋轉圓盤的槽孔偵測其產生脈波數，經一微控制器接收處理運作；當速度超過預設值，該微控制器輸出信號至馬達減速，相對控制該傳動輪對該輪椅的輪子作緩剎車減速動作；若遇地面開始傾斜，則應用一水銀開關之斷開，使微控制器發出信號給馬達，該馬達即對摩擦傳動輪先進行初步的緩剎車減速行進，俟回到平地時，該水銀開關即接通，使微控制器控制馬達對該摩擦傳動輪鬆開，以回復原設定之速度行進，俾協助殘障者乘坐輪椅時，如遇有不同路況，提供下坡道路正確判斷，達到定速及安全之效果者。

2.本發明係在輪椅之把手與扶手處各設一剎車開關，該剎車開關可直接對微控制器輸出信號，以控制馬達對該煞車器控制輪子煞車，提供使用者乘坐或起身時，輪椅不會滑動，避免發生跌倒碰撞，提升輪椅使用者的安全性與便利性。

請參閱第一~三圖所示，係在市售一般輪椅1上設一電池B，以供應如後所述之控制電路及馬達之電源。該輪椅1上至少設一馬達2a，該馬達2a帶動一傳動軸20，該傳動軸20兩端分別設一摩擦傳動輪21a、22a轉動，該摩擦傳動輪21a、22a分別與該輪椅1之左、右輪子11a、11b迫緊靠合，以微控制器3控制該馬達2a帶動該輪椅1於設定的速度行進(如第二圖)；請配合第二圖所示，一三軸加速規4，係偵測輪椅1之傾斜度，並輸出信號至微控制器3計算其傾斜角，以輸出信號控制馬達2a作初步減速剎車動作；請配合第三圖-A，一旋轉圓盤30係設於該輪椅1的輪軸12上，該旋轉圓盤30周圓設有等間隔的放射狀槽孔301，應用一光感測器5(如第一圖裝設位置)對該旋轉圓盤30的槽孔301因轉動而產生脈波信號，並傳輸至該微控制器3計算該旋轉圓盤41的旋轉角度或位移長度，以構成一光學式軸編碼器，使該微控制器3輸出控制信號，控制馬達2a帶動摩擦傳動輪21a、21b傳動該左、右輪子11a、11b於預設的速度值行進，若遇減速或增加速度，即檢出該信號至該微控制器3，以控制該馬達2a或2b加速或減速至該速度的預設值，以維持輪椅1定速行進(如第四圖)；請參閱第一~四圖所示，一水銀開關6，係設於輪椅1上，且平時位於水平導通位置，其信號輸出端接於該微控制器3之輸入端，並將該微控制器3之輸出端與該馬達2a連接，使輪椅1傾斜時，該水銀開關6斷開，使微控制器3控制馬達2a剎車減速，相對使輪椅1減速；請配合第二圖，一微控制器3，其輸入端分別與一啟動開關S1、一剎車開關S2、一三軸加速規4、一光感測器5、一水銀開關6連接，其輸出端與一馬達2a連接；請參閱第一~三圖所示，該輪椅1正常行進狀態下，該光感測器5偵測該旋轉圓盤30轉動之槽孔301產生脈波信號，該脈波信號傳輸至微控制器3運算，並輸出信號控制該馬達2a於該 微控制器3所預設的定速值行進(如第二、三圖)；當速度超過預設值，該光感測器5感測該旋轉圓盤30轉動的速度提升，該光感測器5信號檢出之脈波信號經微控制器3輸出，以控制馬達2a減速至所設定的速度值行進(如第二、三圖)；請參閱第二、五圖所示，當輪椅1遇上斜坡，該水銀開關6隨即斷開，使微控制器3輸出控制信號至馬達2a初步剎車減速，相對控制該摩擦傳動輪21a、22a對該輪椅1的輪子11作減速之緩剎車動作，以防止緊急剎車可能之翻車危險，俟回到平地時，該水銀開關6即接通，使微控制器3控制馬達2a對該摩擦傳動輪21a、22a回復該微控制器3的原設定速度值行進，俾協助殘障者乘坐輪椅時，如遇有不同路況，提供下坡道路正確判斷，達到定速及安全之效果者。

請參閱第三~四圖所示，該輪椅1上另於馬達2a外，可增設一輔助馬達2b，該輔助馬達2b之輔助傳動軸20’兩端亦分別設一輔助摩擦傳動輪21b、22b，該輔助摩擦傳動輪21b、22b亦分別對該左、右輪子11a、11b迫緊靠合，以增加對該左、右輪子11a、11b的傳動與制動能力。

請參閱第二、六圖所示，係在輪椅1之把手(扶手)13處設一剎車開關S2，該剎車開關S2可直接對微控制器3輸出信號，以控制馬達2a、輔助馬達2b對該摩擦傳動輪21a、22a及輔助摩擦傳動輪21b、22b控制該輪椅1的左、右輪子11a、11b作直接剎車動作，提供使用者乘坐或起身時，輪椅不會滑動，避免發生跌倒碰撞，提升輪椅使用者的安全性與便利性。

1‧‧‧輪椅

11a、11b‧‧‧左、右輪子

12‧‧‧輪軸

2a‧‧‧馬達

2b‧‧‧輔助馬達

20‧‧‧傳動軸

20’‧‧‧輔助傳動軸

21a、22a‧‧‧摩擦傳動輪

21b、22b‧‧‧輔助摩擦傳動輪

3‧‧‧微控制器

30‧‧‧旋轉圓盤

301‧‧‧槽孔

4‧‧‧三軸加速規

5‧‧‧光感測器

6‧‧‧水銀開關

B‧‧‧電池

第一圖為本發明之裝置立體示意圖。

第二圖為本發明之電路裝置方塊圖。

第三圖為本發明之輪椅於平地行進實施例圖。

第三圖-A為本發明旋轉輪盤放大示意圖。

第四圖為本發明之裝置另一實施例圖。

第五圖為本發明之輪椅於斜坡行進實施例圖。

第六圖為本發明上下輪椅之實施例圖。

1‧‧‧輪椅

11a、11b‧‧‧左、右輪子

12‧‧‧輪軸

2a‧‧‧馬達

2b‧‧‧輔助馬達

20‧‧‧傳動軸

30‧‧‧旋轉圓盤

301‧‧‧槽孔

5‧‧‧光感測器

6‧‧‧水銀開關

B‧‧‧電池

Claims (3)

1. 一種輪椅定速安全裝置，係以一般輪椅為基礎，並設有一電池；其裝置包含：一馬達，係設於輪椅上，該馬達接一傳動軸，該傳動軸兩端分別設一摩擦傳動輪，該摩擦傳動輪分別與該輪椅之左、右輪子迫緊靠合；一三軸加速規，係偵測輪椅之傾斜度，並輸出信號至微控制器計算其傾斜角，以輸出信號控制馬達作減速剎車動作；一旋轉圓盤，係設於該輪椅的輪軸上，該旋轉圓盤周圓設有等間隔的放射狀槽孔，應用一光感測器對該旋轉圓盤的槽孔偵測該轉動所產生脈波數，並傳輸至該微控制器計算該旋轉圓盤的旋轉角度或位移長度，以構成一光學式軸編碼器，使該微控制器輸出控制信號控制馬達對摩擦傳動輪帶動該左、右輪子於預設的速度值行進；一水銀開關，係設於輪椅上，且平時位於水平導通位置，其信號輸出端接於該微控制器之輸入端，並將該微控制器之輸出端與該馬達連接，使輪椅傾斜時，該水銀開關斷開，使微控制器控制馬達剎車減速，相對使輪椅減速；一微控制器，其輸入端分別與一啟動開關、一剎車開關、一三軸加速規、一光感測器、一水銀開關連接，其輸出端與一馬達連接；因此，該輪椅正常行進狀態下，該光感測器偵測該旋轉圓盤轉動之槽孔產生的脈波信號，經該微控制器運算，以控制該馬達於該微控制器所預設的定速值行進；當速度超過預設值，該光感測器感測該旋轉圓盤轉動的速度提升，其信號經微控制器控制馬達減速至所設定的速度值行進；當輪椅遇上斜坡，該水銀開關隨即斷開，使微控制器輸出控制信號至馬達初步減速剎車，相對控制該摩擦傳動輪對該輪椅的輪子作減速剎車動作，俟回到平地時，該水銀開關即接通，使微控制器控制馬達對該摩擦傳動輪回復該微控制器的原設定速度行進，俾協助殘障者乘坐輪椅時，如 遇有不同路況，提供道路正確判斷，達到定速及安全之效果者。
2. 如申請專利範圍第1項所述輪椅定速安全裝置，其中該輪椅上可增設一輔助馬達，該輔助馬達之輔助傳動軸兩端分別設一輔助摩擦傳動輪，該輔助摩擦傳動輪分別對該左、右輪子迫緊靠合，以增加對該左、右輪子的傳動與制動能力。
3. 如申請專利範圍第1項所述輪椅定速安全裝置，其中該輪椅之把手(扶手)處設一剎車開關，該剎車開關可直接對微控制器輸出信號，以控制輔助馬達對該摩擦傳動輪及輔助摩擦傳動輪控制該輪椅的左、右輪子作直接剎車動作。