TWI652054B - 具有辨色循跡移動之輪椅裝置 - Google Patents

Abstract

一種具有辨色循跡移動之輪椅裝置，適用運載一患者，包含一輪椅單元、一動力單元、一控制單元及一循跡偵測單元。該輪椅單元包括一用以承載該患者之座體，及一設置於該座體之移動組件。該動力單元包括一設置於該座體上以驅動該輪椅裝置移動之電動機組件。該控制單元包括一與該電動機組件電連接之控制電路。該循跡偵測單元包括複數設置於地面並具有不同的顏色之導航色條，及一與該控制電路電連接以辨識該複數導航色條之顏色的循跡偵測組件。該控制電路可分別控制該電動機組件，以使該輪椅裝置循著其中之一導航色條的軌跡前進。

Description

具有辨色循跡移動之輪椅裝置

本發明是有關於一種輪椅裝置，尤其是一種具有辨色循跡移動之輪椅裝置。

隨著科技的發展，越來越多居家或環境系統以及裝置的設計引入自動化以及智慧控制技術。其中，智慧型輔助移動系統以及裝置透過該些技術，可幫助使用者，例如行動不便的老人移動，藉此省下使用者處理瑣事的時間與體力。

參閱圖1，為台灣專利第I474294號一種導航環境系統1，適用於一智慧型輔助移動裝置100在一區域12進行移動，該區域12中設置複數標籤200。該智慧型輔助移動裝置100包括一移動設備110、一攝影單元120，及一控制單元130。

該導航環境系統1必須將該區域12的資料儲存於資料庫中，該智慧型輔助移動裝置100之目前位置L1可由該複數標籤200的位置取得，設定目標位置L2後，該導航環境系統1規劃出移動路徑P1。

台灣專利第I474294號「導航環境之設置方法」雖然揭示了輪椅導航的技術，但是實際使用時，仍具有下列缺點：

一、需要設置資料庫：

習知輪椅導航前，必須將地圖資料輸入資料庫中，其地圖資料包含了路線座標，及障礙物的座標，需要精準的將座標資料輸入資料庫，系統才能規劃出移動路徑。

二、無法應付特殊狀況：

一般輪椅移動時會遇到其他在走道上的障礙物，走道並非暢通無阻，因此習知自動導航的輪椅無法針對特殊事件進行反應。

三、無法發出警報：

習知自動導航的輪椅沒有針對偶發事件進行設計，無法取得無法通行的狀況，更無法對外發出警報資訊。

因此，如何使輪椅導航更加純熟，不須藉由複雜的座標資訊及標籤資訊來移動輪椅，並於輪椅前進時判別路線是否適合輪椅通行，更於發生意外事件時通知相關人員前來協助，是相關技術人員亟需努力的目標。

有鑑於此，本發明之一目的是在提供一種具有辨色循跡移動之輪椅裝置，適用於運載一患者，其包含一輪椅單元、一動力單元、一控制單元，及一循跡偵測單元。

該輪椅單元包括一用以承載該患者之座體，及一設置於該座體之移動組件。

該動力單元包括一設置於該座體上以驅動該輪椅裝置移動之電動機組件。

該控制單元包括一與該電動機組件電連接之控制電路。

該循跡偵測單元包括複數設置於地面並具有不同的顏色之導航色條，及一與該控制電路電連接以辨識該複數導航色條之顏色的循跡偵測組件。

該控制電路可分別控制該電動機組件，以使該輪椅裝置循著其中之一導航色條的軌跡前進。

本發明的又一技術手段，是在於上述之控制單元更包括一與該控制電路電連接之路線選擇介面，以選擇該輪椅裝置前進之導航色條。

本發明的另一技術手段，是在於上述之動力單元更包括一與該控制電路電連接之煞車組件，以停住該輪椅裝置。

本發明的再一技術手段，是在於上述之控制單元更包括一與該控制電路電連接之遙控組件，用以操控該輪椅裝置前進的方向。

本發明的又一技術手段，是在於上述之控制單元更包括一與該控制電路電連接之無線資訊傳輸組件，以對外發出無線資訊。

本發明的另一技術手段，是在於上述之具有辨色循跡移動之輪椅裝置，更包含一患者偵測單元，包括一與該控制電路電連接之心律偵測組件。

本發明的再一技術手段，是在於上述之患者偵測單元更包括一與該控制電路電連接之傾斜偵測組件，以偵測該患者是否坐姿傾斜。

本發明的又一技術手段，是在於上述之輪椅單元更包括一設置於該座體之點滴吊掛組件，該患者偵測單元更包括一與該控制電路電連接之點滴偵測組件。

本發明的另一技術手段，是在於上述之控制單元更包括一與該控制電路電連接之警報組件，以對外發出警報資訊。

本發明的再一技術手段，是在於上述之循跡偵測單元更包括一與該控制電路電連接之距離偵測組件，以偵測該輪椅裝置前方路況是否適合前進。

本發明之有益功效在於先將不同之目的，設定專屬的導航顏色，再於其目的之行駛路線上設置專屬顏色的導航色條，該循跡偵測組件可以分辨不同之導航色條的顏色。當欲運送該患者至其中之一目的時，使用該路線選擇介面選擇該目的之導航色條的顏色，該控制電路可依循該顏色之導航色條，將該輪椅裝置移動至該目的。

A1‧‧‧目的地點

A2‧‧‧目的地點

A3‧‧‧目的地點

B1‧‧‧開始地點

B2‧‧‧開始地點

B3‧‧‧開始地點

3‧‧‧輪椅單元

31‧‧‧座體

32‧‧‧移動組件

321‧‧‧傳動輪

322‧‧‧旋轉輪

34‧‧‧點滴吊掛組件

4‧‧‧動力單元

41‧‧‧電動機組件

42‧‧‧煞車組件

5‧‧‧控制單元

51‧‧‧控制電路

52‧‧‧路線選擇介面

53‧‧‧遙控組件

54‧‧‧無線資訊傳輸組件

55‧‧‧警報組件

6‧‧‧循跡偵測單元

61‧‧‧導航色條

62‧‧‧循跡偵測組件

63‧‧‧距離偵測組件

7‧‧‧患者偵測單元

71‧‧‧心律偵測組件

72‧‧‧傾斜偵測組件

73‧‧‧點滴偵測組件

圖1是一示意圖，說明台灣專利第1474294，一種導航環境之設置方法；圖2是一裝置示意圖，說明本發明具有辨色循跡移動之輪椅裝置的一較佳實施例； 圖3是一裝置示意圖，說明該較佳實施例之一輪椅單元；圖4是一路線示意圖，說明該較佳實施例之複數導航色條的設置態樣；圖5是一路線示意圖，說明該較佳實施例之其中之一導航色條的設置態樣；及圖6是一流程圖，說明該較佳實施例之運作流程。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

參閱圖2、3，為本發明一種具有辨色循跡移動之輪椅裝置的較佳實施例，適用於運載一患者(圖式未示出)至預定的目的，該較佳實施例包含一輪椅單元3、一動力單元4、一控制單元5、一循跡偵測單元6，及一患者偵測單元7。

該輪椅單元3包括一用以承載該患者之座體31、一設置於該座體31之移動組件32，及一設置於該座體31之點滴吊掛組件34。

較佳地，該移動組件32包括二傳動輪321及二旋轉輪322，以移動該座體31的位置。該點滴吊掛組件34用以吊掛該患者所使用的點滴，如該患者不需使用點滴，也可以將該點滴吊掛組件34由該座體31拆卸下來。

該動力單元4包括一設置於該座體31之電 動機組件41，及一設置於該座體31之煞車組件42，該電動機組件41用以驅動該輪椅裝置移動，該煞車組件42用以停住該輪椅裝置。較佳地，該電動機組件41具有二分別驅動該二傳動輪321之轉速的驅動馬達，以分別利用控制該二傳動輪321之旋轉轉速，進一步控制該輪椅裝置前進及轉彎。由於使用電動馬達來控制輪椅前進及轉彎之技術手段，已為業界所知悉，並廣泛運用於市售的電動輪椅上，在此不再詳加贅述。

該控制單元5包括一與該電動機組件41及該煞車組件42電連接之控制電路51、一與該控制電路51電連接之路線選擇介面52、一與該控制電路51電連接之遙控組件53、一與該控制電路51電連接之無線資訊傳輸組件54，及一與該控制電路51電連接之警報組件55。

於該較佳實施例，該控制電路51係一種樹梅派控制器，作業系統為Linux的單板機電腦，內建Wi-Fi晶片及藍芽晶片，可以進行資訊的無線傳輸，設計者使用Python來編輯樹梅派控制器的運作程式。

該遙控組件53係一種方向操作介面，以提供操控該輪椅裝置前進的方向。較佳地，該遙控組件53可以設置於該座體31之扶手上，以搖桿的控制技術，提供該患者操控該輪椅裝置的前進方向。實際實施時，該遙控組件53可以為利用藍芽或Wi-Fi的無線傳輸技術與該控制電路51資訊連接，以提供照顧該患者之醫護人員操控該輪椅裝置的前進方向，不應以此為限。

該無線資訊傳輸組件54是利用無線資訊傳輸的技術，對其他的電腦裝置或手機裝置發出無線資訊，以使醫護人員可以接收該輪椅裝置的位置資訊或警報資訊。

該警報組件55用以對外發出警報資訊。較佳地，該警報組件55具有一聲音警報器，及一發光警報器，當該控制電路51判斷該輪椅裝置發生問題時，以聲光之警報資訊來通知該輪椅裝置附近的醫護人員前來協助。

該循跡偵測單元6包括複數設置於地面之導航色條61、一與該控制電路51電連接以辨識該複數導航色條61之顏色的循跡偵測組件62，及一與該控制電路51電連接之距離偵測組件63。

每一導航色條61具有專屬的顏色。該路線選擇介面52可提供使用者選擇該複數導航色條61的顏色，以使該控制電路51依據所選擇之顏色的導航色條61，來控制該輪椅裝置的前進方向。

參閱圖4、5，該複數導航色條61可為地面上所設置之不同顏色的膠帶，或是以不同顏色的油漆在地面上粉刷出該複數導航色條61，再將不同顏色的導航色條61牽連至不同的目的，舉例來說，可以使用紅色之導航色條61牽連至目的地點A1，使用藍色之導航色條61牽連至目的地點A2，使用黃色之導航色條61牽連至目的地點A3。

於該較佳實施例，該循跡偵測組件62是使用TCS3200的辨色晶片，其具有白光照射元件及光線接收元 件，其白光照射元件所發出的光線照射於目標物後，所反射之光線可以由光線接收元件接收，以使辨色晶片產生不同的顏色資訊。

該循跡偵測組件62為複數設置於該座體31前方的辨色晶片，可以偵測該輪椅裝置前方地面的顏色及設置的情況，當該循跡偵測組件62將所偵測的顏色資訊傳輸至該控制電路51時，該控制電路51會將收到的顏色資訊加以分析，以分析出該輪椅裝置前方導航色條61的顏色及分佈的位置。

較佳地，該複數導航色條61的設置寬度固定，並於轉彎處設置為弧型態樣，以使該控制電路51可以判斷該複數導航色條61的設置狀況為直行路線或是轉彎路線。

舉例來說，該路線選擇介面52提供使用者選擇該複數導航色條61的顏色，當該循跡偵測組件62偵測到所顯擇的顏色時，表示該輪椅裝置位於所選擇的導航色條61上，該控制電路51紀錄該顏色的分佈位置，再控制該輪椅裝置直線前進一段距離，該循跡偵測組件62續偵測地上的顏色並將顏色資訊傳輸至該控制電路51。

當該輪椅裝置以直線前進時，該控制電路51比對該顏色的分佈位置，以判斷該輪椅裝置是否沿著該導航色條61的位置前進。

當控制電路51比對該導航色條61的偵測位置相同時，表示該輪椅裝置處於該導航色條61的直線區 域，該輪椅裝置確實沿著該導航色條61前進，該控制電路51持續控制該輪椅裝置以直線前進。

當該控制電路51比對該導航色條61的位置不同時，表示該輪椅裝置的行進方向發生偏移，或是遇到該導航色條61之轉彎位置，該控制電路51控制該移動組件32，以使該輪椅裝置循著該導航色條61前進或轉彎。

除此之外，每一導航色條61可以由不同的區域牽連至該導航色條61的目的位置。舉例來說，可以將紅色之導航色條61分別由開始地點B1、開始地點B2，及開始地點B3拉出，並將紅色之導航色條61匯集成一條，再牽連至目的地點A1。

該距離偵測組件63包括至少一用以偵測地面距離的地面距離偵測元件，及至少一用以偵測該輪椅裝置前方距離的前方障礙物偵測元件。

該地面距離偵測元件持續偵測該輪椅裝置與前方地面的距離，以偵測該輪椅裝置前方是否具有凹洞或是樓梯邊緣，以維持該輪椅裝置的前進。

該前方障礙物偵測元件持續偵測該輪椅裝置前方，以偵測該輪椅裝置的前方是否存在障礙物(例如於走道行走的行人)，以維持該輪椅裝置的前進。

當該控制電路51判斷前方的路況不適合前進時，切斷該電動機組件41，並啟動該煞車組件42，以避免該輪椅裝置發生意外。除此之外，當該輪椅裝置因障礙物而停止前進時，更藉由該無線資訊傳輸組件54對外發 佈障礙物資訊，以通知醫護人員前來協助，也藉由該警報組件55通知該輪椅裝置附近的醫護人員前來協助。

該患者偵測單元7包括一與該控制電路51電連接之心律偵測組件71、一與該控制電路51電連接之傾斜偵測組件72，及一與該控制電路51電連接之點滴偵測組件73。

該心律偵測組件71可用來偵測該患者之心跳頻率，其中，該心律偵測組件71具有一設置於該人體手指之心律偵測元件，及一與該心律偵測元件電連接之心律計算元件。

該心律偵測元件可以偵測該人體手指之血管跳動資訊，該心律計算元件藉由該人體手指之血管跳動資訊計算出該患者的心律資訊，並將心律資訊傳輸至該控制電路51。

該控制電路51中儲存有心律正常範圍值，當所偵測之心律資訊超出心律正常範圍值時，立即藉由該無線資訊傳輸組件54及該警報組件55對外發佈警報資訊，以通知相關醫護人員前來協助，再將該輪椅裝置停住。

該傾斜偵測組件72具有一偵測該輪椅單元3之座體31是否傾倒之座體傾斜偵測元件，及一用以偵測該患者是否正確乘坐於該座體31之患者坐姿偵測元件。

該座體傾斜偵測元件係一種設置於該座體31上的水平偵測元件，可以偵測該座體31傾斜角度，並將資訊傳輸至該控制電路51，該控制電路51中儲存有該 座體31正常的傾斜範圍值。

當該輪椅裝置於傾斜範圍值時，表示該座體31沒有傾倒，正於平地或緩坡上移動。當該座體31的傾斜角度超出儲存之傾斜範圍值時，該控制電路51判斷該輪椅裝置傾倒，立即藉由該無線資訊傳輸組件54及該警報組件55對外發佈警報資訊，以通知相關醫護人員前來協助，並將該輪椅裝置停住。

該患者坐姿偵測元件為複數壓力偵測元件，設置於該座體31上以偵測該患者乘坐於該座體31上的壓力值，並將偵測的壓力資訊傳輸至該控制電路51。該控制電路51儲存有該患者正常乘坐該輪椅單元3之座體31的壓力範圍值。

當該患者坐姿偵測元件的偵測資訊超出儲存之壓力範圍值時，該控制電路51判斷該患者傾倒，或是該患者已離開座體31，立即藉由該無線資訊傳輸組件54及該警報組件55對外發佈警報資訊，以通知相關醫護人員前來協助，並將該輪椅裝置停住。

該點滴偵測組件73設置於該點滴吊掛組件34上，以偵測設置於該點滴吊掛組件34上的點滴使用情況。較佳地，該點滴吊掛組件34設置於點滴上，偵測該點滴是否用盡，並將偵測資訊傳輸至該控制電路51。

當該控制電路51收到點滴用盡的資訊時立即藉由該無線資訊傳輸組件54及該警報組件55對外發佈警報資訊，以通知相關醫護人員前來協助，並將該輪椅裝 置停住。

配合參閱圖6，為本發明輪椅裝置的操作流程圖，首先將該輪椅裝置開機，以開啟該控制電路51，並利用該路線選擇介面52或該遙控組件53來選擇是否執行自動駕駛程序。當選擇自動駕駛程序時，該控制電路51執行該輪椅裝置的自動駕駛程序。當沒有選擇自動駕駛程序時，該患者或醫護人員可利用該遙控組件53控制該輪椅裝置之移動方向。

該控制電路51將每一目的所對應之導航色條61的顏色儲存起來，當選擇自動駕駛程序時，只需選擇目的即可對應其導航色條61的顏色。實際實施時，可直接選擇該複數導航色條61的顏色，不應以此為限。

當該控制電路51取得目的資訊時，判斷該循跡偵測組件62的偵測資訊是否具有連接該目的之導航色條61的顏色。

當該循跡偵測組件62沒有偵測到該目的之導航色條61的顏色時，該控制電路51當然無法執行自動駕駛的程序，無法自行移動，必須請相關人員將該輪椅裝置移動至該顏色之導航色條61處，或是重新選擇目的。

當該控制電路51判斷該輪椅裝置處於該顏色之導航色條61的地面時，即可開始移動該輪椅裝置。該控制電路51前進時必須判斷該輪椅裝置的移動路線沒有障礙物、該輪椅裝置之座體31沒有傾倒、該患者必須正確乘坐於該座體31上，以及該患者的使用點滴是否正常。

當上述的偵測資訊正常時，該控制電路51依據該導航色條61將該輪椅裝置移動至所選擇之目的。當未到達所選擇的目的時，該控制電路51發現該輪椅裝置前方具有障礙物，或是該輪椅裝置前方路面具有凹洞，或是該輪椅單元3發生傾倒，或是該患者沒有正確乘坐於該輪椅單元3之座體31，或是該循跡偵測組件62無法偵測所選擇的顏色時，該控制電路51藉由該無線資訊傳輸組件54及該警報組件55對外發佈警報。

當該控制電路51發現該循跡偵測組件62沒有偵測到該導航色條61的顏色時，再判斷該輪椅裝置是否已到達所選擇之目的。較佳地，可於每一目的之地面再設置目的顏色，以使該控制電路51判斷該輪椅裝置已到達目的，並對外發佈該輪椅裝置已到達目的資訊。實際實施時，每一目的可以設置RFID晶片，該控制電路51可以設置晶片讀取器，以使該控制電路51可以判斷該輪椅裝置是否到達所選擇之目的。

由上述說明可知，本發明具有辨色循跡移動之輪椅裝置確實具有下列功效：

一、設置簡單：

本發明不須設置地圖資料庫，只要在地面上設置到達目的之導航色條61，即可將該輪椅裝置依循導航色條61移動至目的，不須繁瑣的設置作業才能自動駕駛。

二、立即對外發佈警報：

該距離偵測組件63可以偵測路面的情況以及前方是否具有障礙物，該心律偵測組件71可以偵測該患者的心律，該傾斜偵測組件72可以偵測該輪椅單元3或是該患者是否傾倒，該點滴偵測組件73可以偵測該患者的點滴是否用盡，當該控制電路51發現危險可立即對外發佈警報，通知相關人員前來協助。

三、發出警報資訊：

該控制單元5之無線資訊傳輸組件54可利用無線傳輸的技術，將警報資訊傳輸至遠方的醫護人員，避免受限於聲光警報器的發佈範圍，而造成沒有人員前來協助的狀況。

綜上所述，本發明藉由該複數設置於地面並具有不同顏色的導航色條61，讓該控制電路51控制該輪椅裝置移動至所選擇的目的，更利用該距離偵測組件63、該心律偵測組件71、該傾斜偵測組件72，及該點滴偵測組件73來確保該患者移動時的安全，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (8)

1. 一種具有辨色循跡移動之輪椅裝置，適用於運載一患者，其包含：一輪椅單元，包括一用以承載該患者之座體，及一設置於該座體之移動組件；一動力單元，包括一設置於該座體上以驅動該輪椅裝置移動之電動機組件；一控制單元，包括一與該電動機組件電連接之控制電路，及一與該控制電路電連接之警報組件；一循跡偵測單元，包括複數設置於地面並分別為不同的顏色之導航色條，及一與該控制電路電連接以辨識該複數導航色條之顏色的循跡偵測組件；及一患者偵測單元，包括一與該控制電路電連接之傾斜偵測組件，該傾斜偵測組件具有一用以偵測該座體是否傾倒之座體傾斜偵測元件，及一用以偵測該患者坐姿傾斜或離開該座體之患者坐姿偵測元件；該控制電路可分別控制該電動機組件，以使該輪椅裝置循著其中之一導航色條的軌跡前進，當該輪椅裝置傾倒、該患者坐姿傾斜，或該患者離開該座體時，該警報組件對外發佈警報資訊，並將該輪椅裝置停住。
2. 依據申請專利範圍第1項所述具有辨色循跡移動之輪椅裝置，其中，該控制單元更包括一與該控制電路電連接之路線選擇介面，以選擇該輪椅裝置前進之導航色條。
3. 依據申請專利範圍第2項所述具有辨色循跡移動之輪椅裝置，其中，該動力單元更包括一與該控制電路電連接之煞車組件，以停住該輪椅裝置。
4. 依據申請專利範圍第3項所述具有辨色循跡移動之輪椅裝置，其中，該控制單元更包括一與該控制電路電連接之遙控組件，用以操控該輪椅裝置前進的方向。
5. 依據申請專利範圍第4項所述具有辨色循跡移動之輪椅裝置，其中，該控制單元更包括一與該控制電路電連接之無線資訊傳輸組件，以對外發出無線資訊。
6. 依據申請專利範圍第5項所述具有辨色循跡移動之輪椅裝置，其中，該患者偵測單元包括一與該控制電路電連接之心律偵測組件。
7. 依據申請專利範圍第6項所述具有辨色循跡移動之輪椅裝置，其中，該輪椅單元更包括一設置於該座體之點滴吊掛組件，該患者偵測單元更包括一與該控制電路電連接之點滴偵測組件。
8. 依據申請專利範圍第7項所述具有辨色循跡移動之輪椅裝置，該循跡偵測單元更包括一與該控制電路電連接之距離偵測組件，以偵測該輪椅裝置前方路況是否適合前進。