WO2016006767A1 - 탑승형 보행 보조 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

탑승형 보행 보조 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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WO2016006767A1
WO2016006767A1 PCT/KR2014/010455 KR2014010455W WO2016006767A1 WO 2016006767 A1 WO2016006767 A1 WO 2016006767A1 KR 2014010455 W KR2014010455 W KR 2014010455W WO 2016006767 A1 WO2016006767 A1 WO 2016006767A1
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WO
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PCT/KR2014/010455
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English (en)
French (fr)
Inventor
이수웅
권순오
이강원
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Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Original Assignee
Korea Institute of Industrial Technology KITECH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H3/04—Wheeled walking aids for patients or disabled persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs

Definitions

  • the present invention relates to a riding aid device and a control method thereof.
  • a riding type walking aid device that is equipped with a single-person boarding equipment, such as walking aids is intended to help the elderly or the elderly or disabled or unable to walk.
  • Such a riding aid device is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1272604 (announcement date: June 07, 2013, the name of the invention: a riding robot and a riding robot operating system including the same). .
  • the prior art described above is designed to allow the user to adjust the direction of movement by using a joystick after boarding, and the user seat is designed to be able to adjust the length in the height direction according to the height of the user.
  • the position of the user's seat is fixed regardless of the state of the driving road, the ride comfort of the user is reduced, and the running of the riding robot is reduced due to the uncomfortable posture of the user sitting on the seat, thereby increasing the risk of a safety accident.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the satisfaction of the occupant by maintaining the occupant state of the occupant regardless of the state of the driving road.
  • a riding type walking assistance device including a mounting base, a first support movably connected to the upper surface of the mounting base in a forward and backward direction, and a passenger seat fixedly connected to the first support on the first support. And a handle part located in front of the passenger seat and connected to the first support, a left wheel part and a right wheel part respectively positioned on the left and right sides of the support, and the left wheel part and the right wheel part coupled to the first support part.
  • a tilt detection unit mounted on the connection frame to detect the inclination of the first support to detect the inclination of the driving road and output a tilt detection signal corresponding to the detected inclination, and the inclination detection unit;
  • a control unit positioned to be connected, and controlling a fixed state of the position of the first support unit connected to the control unit Includes a seat location on board the braking unit.
  • the control unit reads the inclination detection signal output from the inclination detection unit to measure the inclination change amount of the driving road, and if the measured inclination change amount exceeds the allowable change amount, the operation state of the seat position brake unit is released.
  • the first support moves in a forward or rearward direction to have an extension direction in parallel with the gravity direction.
  • the passenger seat position braking unit may include an electromagnet brake, a hydraulic brake, or an MR brake.
  • the riding type walking assistance device may further include a second support positioned between the mounting stand and the boarding seat and connected to the mounting stand and the boarding seat.
  • the riding type walking assistance device is fixed to the first support, and further includes a coupling portion having a through hole for inserting the connection frame therein to couple the connection frame to the first support. can do.
  • the control unit releases the operation state of the seat position brake unit, reads the inclination detection signal output from the inclination detecting unit to measure the inclination change amount of the driving road, and the measured inclination change amount exceeds the allowable change amount. If not, it is preferable to fix the position of the first support by outputting a driving signal to the seat position braking unit to make the operating state of the seat position braking unit a braking state.
  • the left wheel portion and the right wheel portion are spaced apart from the mounting table, respectively.
  • the mounting table may be heavier than the weight of the seating portion.
  • the riding type walking assistance device may further include a foot position part connected to the handle part and positioned to be connected to the mount in front of the mount.
  • a control method of a riding type walking assistance device comprising: measuring an inclination of a driving road by reading an inclination detection signal output from an inclination detection unit; Determining whether it has exceeded, when the first change amount exceeds the allowable change amount, the braking state of the seat position brake is released to change the position fixing state of the first support connected to the passenger seat to the release state.
  • the step of setting the state of the seat position brake unit to the release state reading the inclination detection signal output from the inclination detection unit to measure the inclination of the driving road, calculating the second change amount of the measured inclination Determining whether the calculated second change amount exceeds the allowable change amount, and wherein the second change amount is determined as the allowable change amount. If not exceeding, changing the release state of the occupant seat braking portion to the braking state.
  • the control method of the riding aid device reads the stop signal output from the stop switch when the first change amount does not exceed the allowable change amount, and the state of the stop signal is the riding aid device.
  • the method may further include determining whether the stop state stops driving of the vehicle, and stopping the operation of the wheel driving unit when the stop signal is in the stop state.
  • the second change amount when the second change amount exceeds the allowable change amount, the second change amount is measured by reading an inclination detection signal output from the inclination detection unit to measure the inclination of the driving road. It can be proceeded to the step of determining whether the allowable change was exceeded by calculating the.
  • the position of the passenger seat is automatically adjusted according to the inclination of the driving road, the riding comfort of the passenger is improved and a stable driving operation is performed.
  • a power such as a motor or hydraulic pressure is not used to adjust the position of the passenger seat, the structure is simple and safe as compared with the case of using these powers.
  • FIG. 1 is a perspective view of a riding aid device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the riding aid device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a rear view of the riding aid device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view of the coupling portion of the riding aid device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a side view of the coupling portion of the riding aid device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 4.
  • FIG. 7 is a block diagram of a control unit for controlling the operation of the riding aid device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts illustrating a control method of controlling an operation of a riding type walking assistance device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • (A) to (c) is a view schematically showing the state of movement of the first support according to the state of the driving road of the riding aid device, (a) is a riding aid device for driving on the flat When (b) is a view showing the moving state of the first support when the riding aid walking device ascending uphill, (c) is a view showing the moving state of the first support when riding Is a view showing a moving state of the first support when driving downhill.
  • the riding assistance traveling device will be described in a height direction (FIG. 10) with a predetermined distance on the mounting table 10 and the mounting table 10 which are located at approximately the center of the lower portion of the riding assistance traveling device. 1 and the second support 31, which is connected to the upper part of the seat 20, the mounting table 10 is spaced in the 'Y' direction to connect and support the boarding seat 20 and the mounting table 10, 32) connected to the front surface (FS1) of the mounting table 10, the foot position 40 for positioning the foot of the occupant, in front of the boarding seat 20 spaced apart from the boarding seat 20 by a predetermined distance and foot position
  • the left wheel part 61 and the right wheel part 62, the left wheel part 61, and the left wheel part 61 located on the left side LS1 and the right side of the handle part 50 connected to the 40 and the mounting table 10, respectively;
  • Connection frame 70 connecting the right wheel part 62 to the first support 31, and when connecting the first support 31 and the connection frame 70 It is provided with an engaging portion (80).
  • the mounting table 10 has a shape substantially like a cube or a rectangular parallelepiped, and the upper surface TS1 has a rectangular planar shape.
  • the shape of the mounting table 10 is not limited to this and can be changed.
  • the mounting table 10 serves to move the center of gravity of the riding aid device to the lower side of the riding aid device.
  • the weight of the mounting table 10 is designed to be the heaviest among the boarding seat 20, the first support 31, and the mounting table 10 positioned approximately on the same line in the height direction Y, and in particular, the boarding seat 20 Even when the occupant is sitting in the seat), the weight of the mounting table 10 is designed to be heavier than the weight of the passenger seat 20.
  • the weight of the mounting table 10 may be 60% to 120% of the combined weight of the passenger seat 20 and the first and second support members 31 and 32.
  • the mounting table 10 When the weight of the mounting table 10 is 60% or more, the mounting table 10 according to the inclination of the traveling road of the riding type walking assistance device having the center of gravity located on the mounting table 10 even when no person is in the boarding seat 20.
  • the automatic pendulum movement can be more safely and quickly position the position of the passenger seat 20 in the direction of gravity.
  • the mounting table 10 when the weight of the mounting table 10 is 120% or less, even when a person boards the passenger seat 20, the mounting table 10 automatically moves the position of the boarding seat 20 in the direction of gravity by pendulum movement automatically. Position and prevent excessive weight gain of the riding aid.
  • a control unit for controlling the operation of the riding aid device and a battery for supplying power are inherent, and the mounting table 10 protects the control unit and the battery. .
  • the occupant seat 20 is a seat where the occupant is seated and may be filled with a shock absorbing material or a shock absorbing material such as a cotton or a sponge to increase riding comfort and wearing comfort.
  • One side of the first support 31 is fixedly connected to the lower surface of the seat 20, and the other side is also fixedly connected to the upper surface (TS1) of the mounting table ( 2 10), the seat 20 is installed ) And support.
  • Coupling portion 80 is located in a substantially center portion of the first support 31, wherein the coupling portion 80 and the first support 31 is fixedly connected to each other, the first support 31 and the coupling portion 80 is integrally formed.
  • One side of the second support 32 is also fixedly connected to the lower surface of the passenger seat 20 and the other side is fixedly connected to the upper surface TS1 of the mounting table 10, and together with the first support 31, the passenger seat (20) serves to fix and support the mounting table (10).
  • first and second supports 31 and 32 connect the boarding seat 20 to the mounting table 10 as described above, the load applied to the boarding seat 20 is applied to the first and second supports 31 and 32. The dispersion effect occurs through).
  • the weight of the occupant carried in the passenger seat 20 is mounted to the engaging portion 80 through the first support 31 and through the foot and the second support 32 of the occupant's foot which rises to the foot position 40. It is distributed and applied toward (10), and the center of gravity of the riding aid device is stably positioned at the lower side of the riding aid device.
  • the first and second supports 31 and 32 are each formed in a straight bar shape.
  • the coupling portion 80 has a generally circular side shape and a connecting frame at the center of the main body 81 and the main body 81 having a thickness t1 of a corresponding size.
  • the through hole 82 penetrates 70 is provided.
  • the portion of the connecting frame 70 located in the through hole 82, as shown in Fig. 4, forms a protrusion 71 having a circular side shape having a larger diameter than the other portions.
  • the inner diameter of the portion of the through hole 82 where the protrusion 71 of the connecting frame 70 is located has a size larger than the inner diameter of the portion of the through hole where the other portion of the connecting frame 70 is located.
  • the through hole 82 in the example has two inner diameters of different sizes.
  • the through hole 82 depends on the shape of the connecting frame 70 penetrating the main body 81, and the protrusion 71 of the connecting frame 70 may be omitted, so that the diameter of the connecting frame 70 is It can be the same regardless of location.
  • the size of the inner diameter of the through hole 82 may also be the same regardless of the position.
  • the connecting frame 70 is inserted into the through hole 82, and a predetermined gap D1 is formed between the outer surface of the connecting frame 70 inserted into the through hole 82 and the surface on which the through hole 82 is formed.
  • the first support 31 connected to the connecting portion 80 is movable in the forward and backward direction (that is, forward and backward directions) according to the inclination of the traveling road.
  • a bearing 83 such as a ball bearing, is positioned between the through hole 82 and the support frame 70 in the coupling portion 80, so that the first support 31 can be rotated more easily. Make it happen smoothly.
  • the first support 31 automatically moves in the forward or rearward direction about the coupling part 80.
  • the seat 20 and the mounting table 10 is also moved in the front and rear direction.
  • the connecting portion 80 and the mounting table 10 are fixed to the first supporting table 31, the passenger seat 20, the first supporting table 31, the coupling unit 80, and the mounting table 10 are connected to each other. It is connected integrally formed and the weight of the mounting table 10 is much heavier than the weight of the passenger seat 10, the first support 31 and the coupling portion 80, the mounting table 10 is the coupling portion 80
  • the pendulum 10, the first support 31 and the mounting table 10 is a pendulum movement according to the inclination of the driving road with respect to the coupling portion 80 by acting as a pendulum moving forward and backward around the Will be implemented.
  • the second support 32 can be omitted.
  • Foot position table 40 is composed of approximately 'U' shaped rod, both ends of the foot position table 40 facing each other spaced apart from each other is fixed to the front surface (FS1) of the mounting table 10, respectively It is.
  • the occupant located in the occupant seat 20 maintains a comfortable posture by placing the foot on the foot position table 40.
  • the boarding seat 20 is connected to the foot position 40 through the leg of the occupant, so that the weight of the occupant is mounted over the leg of the occupant 10 Is applied toward.
  • Handle portion 50 is formed in the form of a rod of the date and is fixedly connected to the center of the handle 51 and the handle 51 and the center of the foot position table 40 and positioned in the direction crossing the Y direction
  • the handle support 52 is provided.
  • the handle support 52 is a direction change to rotate the left wheel portion 61 and the right wheel portion 62 in the left or right direction according to the left or right rotation operation of the handle 51. It may further include wealth. For this reason, the driving direction of the riding type walking assistance device is easily switched to the left or the right using the handle 51.
  • the left wheel part 61 and the right wheel part 62 have the same structure.
  • the left wheel part 61 and the right wheel part 62 are two wheel mounts 612 connected to the left main wheel 611 and the right main wheel 621, and the corresponding main wheels 611 and 621, respectively.
  • 622 two wheel connecting rods 613 and 623 having one side fixedly connected to the front surfaces FS21 and FS22 of the wheel mounting brackets 612 and 622 and the left side connected to the other side of the wheel connecting rods 613 and 623, respectively.
  • the auxiliary wheel 614 and the right auxiliary wheel 624, and connecting rods 65 having both ends connected to the rear surfaces BS11 and BS12 of the wheel mounting brackets 612 and 622, respectively.
  • a drive circuit and a motor for driving the main wheels 611 and 621 are included inside the wheel mounting brackets 612 and 622.
  • the drive circuit inside the wheel mounting brackets 612 and 622 rotates the main wheels 611 and 621 by driving the motor in response to a driving command transmitted from the control unit inherent to the mounting bracket 10.
  • the rotation of the main wheels 611 and 621 is performed in the corresponding direction by the power generated from the wheel mounting units 612 and 622 to advance or reverse the riding type walking assistance device.
  • the main wheels 611 and 621 are connected to the auxiliary wheels 614 and 624 through the wheel connecting rods 613 and 623, respectively.
  • auxiliary wheels 614 and 624 are also operated to rotate the main wheels 611 and 621 so that the driving operation of the stable riding type walking assistance device is performed.
  • Each of the wheel mounting brackets 612 and 622 has a substantially hexahedral shape, but the shape of each of the wheel mounting brackets 612 and 622 is not limited thereto and can be changed.
  • the left wheel portion 61 and the right wheel portion 62 are located. Is spaced apart from the mounting table (10).
  • the pendulum 20, the first and second supporters 31 and 32 and the mounting table 10 are stably pendulum-moved without being affected by the left wheel part 61 and the right wheel part 62. Will be performed.
  • the left main wheel 611 and the right main wheel 621 attached to the wheel mounting brackets 612 and 622 are rotated by the operation of the corresponding wheel driving unit, respectively, but, alternatively, using one wheel driving unit Rotational motion of the left main wheel 611 and the right main wheel 621 can be controlled.
  • the connecting rod 65 has a substantially 'U' shape, and both ends of the connecting rod 65 are connected to and fixed to the rear surfaces BS11 and BS12 of the wheel mounting brackets 612 and 622, respectively, so that the connecting rod 65 is formed. Is located on the rear side of the riding aid device, ie on the opposite side of the handle 50.
  • the mounting stand 10 is positioned at the center to open the mounting stand 10. It forms a 'U' shaped frame.
  • the connecting frame 70 connects the wheel mounting brackets 612 and 622 where the main wheels 611 and 632 are respectively located to the first support 31 through the coupling portion 80 to separate the wheels from the mounting frame 10.
  • the mounting tables 612 and 622 are connected to the mounting table 10.
  • the connecting frame 70 is inserted into the through hole 82 of the coupling portion 80.
  • the control unit for controlling the operation of the riding aid device detects the inclination of the first support 31 and measures the inclination of the driving road of the riding aid device to detect the inclination of the corresponding state.
  • a tilt detection unit 110 for outputting a signal a switch unit 120 for controlling an operation mode of the riding type walking assistance device, a controller 130 connected to the tilt detection unit 110 and the switch unit 120, And a wheel driving unit 140 connected to the control unit 130, a passenger seat position braking unit 150 connected to the control unit 130, and a storage unit 160 connected to the control unit 130.
  • the inclination detection unit 110 is located on the first support 31, and outputs an electric signal having a corresponding size according to the inclination of the driving road of the riding type walking assistance device to the control unit 130.
  • the controller 130 determines the inclination of the driving road according to the electric signal output from the inclination detecting unit 110 to determine whether the driving road of the current riding type walking assistance device is flat, uphill or downhill.
  • the switch unit 120 operates to drive the riding type walking device and outputs the driving start signal of the corresponding state, and operates to stop the driving operation of the riding assistance device to stop the driving state.
  • 123 and the reverse switch 124, and a traveling speed selection switch 125 for selecting a desired driving speed of the riding aid device and outputting a speed selection signal of a corresponding size to the controller 130 according to the selection state. do.
  • switches 121-125 are determined by the operation of the occupants, the switches 121-125 are all attached to the handle 51 so that the occupants can conveniently operate the switches 121-125.
  • the control unit 130 is located inside the installation table 10, and reads the signals applied from the tilt detection unit 110 and the switch unit 120 to assist in riding type walking in a driving state suitable for the operation state of the switch unit 120.
  • the operation of the device is controlled, and the operation of the passenger seat position braking unit 150 is controlled according to the state of the driving road.
  • the position movement state of the first support stand 31 due to the weight of the mounting table 10 and the occupant is controlled by the operating state of the passenger seat position braking unit 150 by the controller 130 to control the state of the driving road. Accordingly, the boarding seat 20 automatically moves by an amount corresponding to the forward direction or the reverse direction, and is fixed when the direction of the mounting table 10 and the direction of gravity coincide within an error range.
  • the degree of movement of the passenger seat 20 is determined according to the degree of movement of the first support 31, the degree of movement of the passenger seat 20 is determined by the inclination of the driving road.
  • the wheel driver 140 rotates the left main wheel 611 and the right main wheel 621 at a corresponding speed in a forward direction or a reverse direction, respectively, according to a control signal output from the controller 130.
  • the wheel driving unit 140 may be a motor.
  • the left main wheel 611 and the right main wheel 621 is connected to the respective wheel drive unit 140, the rotary shaft 141 is rotated by the rotation operation of the wheel drive unit 140 consisting of a motor drive circuit and a motor It is connected to both ends of the so that the driving operation of the riding aid device can be made in the driving state selected by the occupant.
  • each wheel driving unit 140 may be located in the corresponding wheel mounting unit 621 622, but is not limited thereto.
  • the occupant seat position braking unit 150 changes in an operating state according to a control signal output from the controller 130 to fix the position of the first support 31 or release the fixed state. It is provided with the some brake pad 152 which changes a position by the control operation of the seat position brake part 151, and fixes the position of the 1st support stand 31.
  • the initial state of the plurality of brake pads 152 becomes an operating state (ie, a braking state) by the control operation of the passenger seat position braking unit 151 to be engaged with the first support 31, and thus, the first support 31. Fix the position of.
  • the passenger seat position braking unit 150 is located in the body 81 of the coupling portion 80, the plurality of brake pads 152 are located in the through hole 82, the connecting frame
  • the braking operation of the protrusion 71 of the corresponding connection frame 70 is performed by being located in the main body 81 so as to correspond to the portion of the 70 (for example, the protrusion 71).
  • the number of the some brake pads 152 is two, it is not limited to this, It adds and subtracts as needed, and braking operation
  • the brake pad 152 protrudes toward the protruding portion 71 by the operation of the occupant position braking portion 151 according to the control signal of the controller 130 and is joined to the protruding portion 71, the occupant's position braking portion ( 151 is in a braking state to apply a brake to the movement of the first support 31, the brake pad 152 is moved to the opposite side of the protrusion 71 in accordance with the control signal of the control unit 130 to join the protrusion 71 When the state is released, the passenger seat position braking unit 151 is in a braking release state.
  • the control unit 130 if the current detected inclination of the driving road by the detection signal output from the inclination detection unit 110 is out of the allowable range value based on the previous inclination, the control unit 130 is a seat position brake unit The operation state of 151 is controlled to the braking release state. In addition, when the detected inclination is within the allowable range for the set time and the position of the first support 31 remains stable without change for the set time, the seat position brake 151 is operated to operate the first support ( Fix the position of 31).
  • the passenger seat position braking unit 151 may include various braking devices such as an electromagnetic brake using an electromagnet, a hydraulic brake using a hydraulic pressure, and an MR brake using a magneto-rheological fluid. Can be.
  • the storage unit 160 is a storage medium such as a memory, and stores a setting time, an allowable range value, an initial inclination, a determined inclination, and the like, for controlling an operation state of the passenger seat position braking unit 150.
  • the riding type walking assistance device when power required for the operation of the riding type walking assistance device is supplied from a power supply unit (not shown) by an operation such as a power switch (not shown), the riding type walking assistance device becomes an operable state, and the controller 130 Is the start step (S10) to start the operation.
  • the control unit 130 first reads the driving start signal output from the driving switch 121 of the switch unit 120 (S11), and the driving switch 121 operates. In other words, it is determined whether the operating state of the riding type walking assistance device is selected as the driving state by the occupant (S12).
  • the controller 130 controls the driving operation of the riding type walking assistance device, and when the driving switch 121 is not in the operating state, the controller Operation 130 proceeds to step S11 to determine whether the travel switch 121 is operated.
  • the controller 130 reads the forward and backward signals respectively output from the forward switch 123 and the reverse switch 124 (S13). ), It is determined whether the driving direction selected by the occupant is the forward direction or the backward direction according to the state of the forward signal and the reverse signal (S14).
  • the controller 130 reads the driving speed selection signal output from the driving speed selection switch 125 (S15), and determines the driving speed selected by the occupant (S16).
  • the driving direction determination operation using the forward switch 123 and the reverse switch 124 was performed before the driving speed determination operation using the traveling speed selection switch 125, but the driving speed determination operation is not limited thereto. This may be done before the decision operation.
  • the controller 130 outputs a control signal corresponding to the determined driving direction and the traveling speed to the wheel driver 140 (S17). , The wheel driving unit 140 is operated.
  • the rotation shaft 141 connected to the wheel driving unit 140 rotates at a direction corresponding to the determined driving direction and a speed corresponding to the determined driving speed.
  • the rotation operation of the left main wheel 611 and the right main wheel 621 respectively connected to the rotation shaft 141 by the rotation operation of the rotation shaft 141 is performed so that the riding type walking assistance device is at a speed selected by the occupant. Go forward or backward.
  • the controller 130 reads the inclination detection signal output from the inclination detection unit 110 (S18), and the inclination of the driving road ( ) Is determined and stored as the current gradient (S19).
  • the controller 130 measures the change amount of the current slope currently determined and the previous slope determined in the previous step, thereby measuring the measured slope ( It is determined whether or not the amount of change (first change amount) of the excess exceeds the allowable change amount (S20).
  • the initial position of the first support 31 is installed perpendicular to the mounting base 10, and the initial state of the passenger seat position braking unit 150 determines the operating state, that is, the position of the first support 31. It is fixed braking state.
  • the allowable change amount of the inclination change amount is for determining whether the driving state of the riding type walking assistance device is changed.
  • the controller 130 determines that the riding type walking assistance device It is determined that the same state (for example, flat) continues to travel.
  • the controller 130 determines that the driving state of the riding type walking assistance device is changed (for example, driving on an uphill and driving uphill). .
  • the allowable change amount may be ⁇ 5 degrees, but is not limited thereto, and the allowable change amount may be changed as necessary.
  • the slope of the driving road detected by the tilt detection unit 110 ( ) Will be different.
  • the slope determined by the tilt detection signal of the tilt detection unit 110 ( ) Is an angle outside the flat determination angle range (e.g., 85 degrees to 95 degrees), e.g., less than 85 degrees or greater than 95 degrees.
  • the controller 130 may determine an initial value stored in the storage 160 to determine the amount of change of the tilt in operation S20. Use the slope. At this time, the controller 130 stores the inclination at the time of stopping the traveling operation of the riding type security assistance device as the initial inclination.
  • the controller 130 controls the passenger seat position braking unit 150.
  • the state of the driving signal applied to the occupant seat position braking unit 151 is changed or the output of the driving signal is stopped to release the braking state of the occupant seat position braking unit 150 (S21).
  • the state of the first support 31 moves forward or backward according to the inclination of the driving road under the influence of gravity.
  • the passenger seat 20 and the mounting table 10 fixedly positioned on the same axis as the first support 31 also perform a pendulum motion which is moved in the same direction as the moving direction of the first support 31.
  • the first support 31 moves in the forward direction, and when the driving road is changed from the flat to the downhill, The first support 31 moves in the rearward direction as shown in FIG. 10C, and then moves until the extending direction A of the first support 31 is parallel with the gravity direction G. As shown in FIG. 10 (b), the first support 31 moves in the forward direction, and when the driving road is changed from the flat to the downhill, The first support 31 moves in the rearward direction as shown in FIG. 10C, and then moves until the extending direction A of the first support 31 is parallel with the gravity direction G. As shown in FIG.
  • the first support 31 starts to change its position toward the rear or the front according to each situation so that the extension direction A is parallel to the gravity direction G. Until you get there.
  • the controller 130 reads the tilt detection signal output from the tilt detection unit 110 again. After determining the inclination, it stores in the storage unit 160 (S22).
  • the inclination stored in the storage unit 160 as the current inclination in the previous (S19) is stored as the previous inclination and the new inclination currently determined in step S22 is stored in the storage unit 160 as the current inclination.
  • the change amount (second change amount) between the determined current slope and the previous slope is measured to determine whether the change amount of the slope exceeds the allowable change amount (S23).
  • the control unit 130 maintains a stable state. It is determined whether the holding time (that is, the stable holding time) has passed the set time (S24).
  • the controller 130 determines that the state of the traveling road of the riding type walking assistance device is not stable and the inclination is seriously changing. Therefore, the control unit 130 proceeds to step S22 to read the inclination detection signal to determine the change amount of the inclination.
  • step S24 when it is determined that the stabilization time has passed the set time, the controller 130 determines that the state of the traveling road of the riding type walking assistance device enters into a stable state without much change.
  • the position of the passenger seat 20 is fixed to the current position, that is, the position in which the extension direction of the first support 31 is parallel to the gravity direction G.
  • the controller 130 outputs a driving signal to the boarding position braking unit 151 of the boarding position braking unit 150 (S25) to operate the boarding position braking unit 151 to support the first support 31.
  • the brake pad 152 are fastened to prevent a change in the position of the first support 31. For this reason, the position of the boarding seat 20 is fixed.
  • control unit 130 determines that the state of the first support 31 is not in the stable state and the control unit 130 performs step S22.
  • the process proceeds to and reads the tilt detection signal output from the tilt detection unit 110 to continuously determine the position change state of the first support 31.
  • the braking state of the seat position braking module 150 is released and the first support 31 automatically moves in the direction of gravity G.
  • the position movement starts to be the same extension direction as), and when the position movement is completed and the change of the position of the first support 31 enters a stable state, the position of the first support 31 is fixed to no longer the first support ( Do not change the position of 31).
  • the extension direction of the first support 31 is always maintained to be the same as the gravity direction G in spite of the change in the inclination of the traveling road of the riding type walking assistance device, so that the passenger seat 20 located on the first support 31 is The occupant sitting on the back will maintain a stable and comfortable upright position.
  • the riding comfort of the occupant is improved and the riding posture of the occupant is correctly maintained during driving, thereby greatly reducing the discomfort of the occupant even during the driving, and stably driving the riding type walking assistance device.
  • the controller 130 reads the stop signal output from the stop switch 122 (S26). It is determined whether the stop switch 122 is operated by the occupant in order to stop running of the type walking assistance device (S27).
  • the controller 130 stops the output of the drive signal output to the wheel drive unit 140 to determine the wheel drive unit 140. After the operation is stopped (S28), the current slope is stored in the initial ramp storage unit 160, and then the process returns to the start step S20 (S100).
  • step S20 when the determined amount of change of the slope does not exceed the allowable change amount, the controller 130 continues to drive the state of the driving road of the riding type walking assistance device without change (for example, the flat land). State), and the controller 130 reads the stop signal output from the stop switch 122 (S30) and determines whether the stop switch 122 is operated to stop the traveling operation ( S31).
  • the controller 130 stops the output of the drive signal output to the wheel driver 140 to the wheel driver 140. After stopping the rotation operation of the connected left and right main wheels (611, 621) (S32), and stores the current inclination as the initial inclination (S33) and returns to the start step (S20) (S100). As a result, the riding type walking assistance device stops running.

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Abstract

본 발명은 탑승형 보행 보조 장치에 관한 것으로서, 상기 탑승형 보행 보조 장치의 한 특징은 설치대, 상기 설치대의 상부면에 전후 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있는 제1 지지대, 상기 제1 지지대 위에 상기 제1 지지대에 고정 연결되어 있는 탑승석, 상기 탑승석 앞에 위치하고 상기 제1 지지대와 연결되어 있는 손잡이부, 상기 지지대의 좌측과 우측에 각각 위치하는 좌측 바퀴부와 우측 바퀴부, 상기 좌측 바퀴부와 상기 우측 바퀴부를 상기 제1 지지대와 결합시키는 연결 프레임, 상기 제1 지지대에 장착되어 상기 제1 지지대의 기울기를 감지하여 주행 도로의 경사도를 감지하여 감지된 경사도에 해당하는 상태의 기울기 감지 신호를 출력하는 기울기 감지부, 상기 기울기 감지부와 연결되게 위치하는 제어부, 그리고 상기 제어부와 연결되어 있고 상기 제1 지지대의 위치의 고정 상태를 제어하는 탑승석 위치 제동 유닛을 포함한다. 이때, 상기 제어부는 상기 기울기 감지부에서 출력하는 기울기 감지 신호를 판독하여 상기 주행 도로의 경사도 변화량을 측정하고, 측정된 상기 경사도 변화량이 허용 변화량을 초과하면 상기 탑승석 위치 제동부의 동작 상태를 해제 상태로 하여 상기 제1 지지대가 중력 방향과 나란하게 연장방향을 갖도록 앞쪽 또는 뒤쪽 방향으로 이동한다.

Description

탑승형 보행 보조 장치 및 그 제어 방법
본 발명은 탑승형 보행 보조 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 보행 보조기기와 같이 주로 일인용 탑승 장비를 구비하고 있는 탑승형 보행 보조 장치는 거동이나 보행이 불편하거나 할 수 없는 환자나 노약자를 돕기 위한 것이다.
이러한 탑승형 보행 보조 장치는 삶의 질과 복지에 대한 관심이 높아지고 현대사회가 노령화 사회로 진입해 감에 따라 관심이 높아지고 있고 사용량이 증가되고 있으며, 또한 실버(silver) 산업이라 불리는 노인복지 산업에 대한 연구개발의 활성화에 발맞추어 그 수요가 증가하고 있다.
이러한 탑승형 보행 보조 장치에 대해서는 한국등록특허공보 등록 번호 10-1272604호(공고일자: 2013년 06월 07일, 발명의 명칭: 탑승형 로봇 및 이를 포함하는 탑승형 로봇 운용 시스템)에 개시되어 있다.
위에 기재된 종래의 기술은 사용자가 탑승 후 조이스틱(joystick)을 이용하여 이동 방향을 조절하도록 되어 있고 사용자 착석부는 사용자의 키에 따라 높이 방향으로의 길이 조절이 가능하도록 설계되어 있다.
하지만, 주행 도로의 상태에 무관하게 사용자 착석부의 위치는 고정되어 있어 사용자의 승차감이 떨어지고, 착석부에 앉아 있는 사용자의 불편한 자세로 인해 탑승형 로봇의 주행성이 감소하여 안전 사고의 발생 위험이 크다.
특히, 탑승형 로봇의 사용자들이 주로 노약자이거나 거동이 불편한 환자들처럼 일반인에 비해 순발력이 떨어지는 경우가 많으므로, 사용자 착석부의 위치 변화에 따라 신속하고 적절하게 착석 위치를 변경할 수 없는 경우가 많아 안전 사고의 발생 위험은 더욱더 증가한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주행 도로의 상태에 무관하게 탑승자의 탑승 상태를 유지시켜 탑승자의 만족도를 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 특징에 따른 탑승형 보행 보조 장치는, 설치대, 상기 설치대의 상부면에 전후 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있는 제1 지지대, 상기 제1 지지대 위에 상기 제1 지지대에 고정 연결되어 있는 탑승석, 상기 탑승석 앞에 위치하고 상기 제1 지지대와 연결되어 있는 손잡이부, 상기 지지대의 좌측과 우측에 각각 위치하는 좌측 바퀴부와 우측 바퀴부, 상기 좌측 바퀴부와 상기 우측 바퀴부를 상기 제1 지지대와 결합시키는 연결 프레임, 상기 제1 지지대에 장착되어 상기 제1 지지대의 기울기를 감지하여 주행 도로의 경사도를 감지하여 감지된 경사도에 해당하는 상태의 기울기 감지 신호를 출력하는 기울기 감지부, 상기 기울기 감지부와 연결되게 위치하는 제어부, 그리고 상기 제어부와 연결되어 있고 상기 제1 지지대의 위치의 고정 상태를 제어하는 탑승석 위치 제동 유닛을 포함한다.
이때, 상기 제어부는 상기 기울기 감지부에서 출력하는 기울기 감지 신호를 판독하여 상기 주행 도로의 경사도 변화량을 측정하고, 측정된 상기 경사도 변화량이 허용 변화량을 초과하면 상기 탑승석 위치 제동부의 동작 상태를 해제 상태로 하여 상기 제1 지지대가 중력 방향과 나란하게 연장방향을 갖도록 앞쪽 또는 뒤쪽 방향으로 이동한다.
상기 탑승석 위치 제동부는 전자석 브레이크, 유압 브레이크 또는 MR 브레이크를 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 탑승형 보행 보조 장치는 상기 설치대와 상기 탑승석 사이에 위치하여 상기 설치대와 상기 탑승석에 연결되어 있는 제2 지지대를 더 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 탑승형 보행 보조 장치는 상기 제1 지지대에 고정되어 있고, 내부에 상기 연결 프레임이 삽입되어 관통하여 상기 연결 프레임을 상기 제1 지지대에 결합시키는 관통구를 구비하고 있는 결합부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 탑승석 위치 제동부의 동작 상태를 해제 상태로 한 후, 상기 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도 변화량을 측정하고, 측정된 경사도 변화량이 허용 변화량을 초과하지 않을 경우 상기 탑승석 위치 제동부로 구동 신호를 출력하여 상기 탑승석 위치 제동부의 동작 상태를 제동 상태로 하여 상기 제1 지지대의 위치를 고정시키는 것이 좋다.
상기 좌측 바퀴부와 상기 우측 바퀴부는 각각 설치대와 이격되어 있는 것이 바람직하다.
상기 설치대는 상기 착석부의 무게보다 무거운 것이 좋다.
상기 특징에 따른 탑승형 보행 보조 장치는 상기 손잡이부와 연결되어 있고 상기 설치대의 앞에 상기 설치대에 연결되게 위치하는 발 위치부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 제어 방법은 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도를 측정하는 단계, 측정된 경사도의 제1 변화량을 산출하여 허용 변화량을 초과했는지를 판단하는 단계, 상기 제1 변화량이 상기 허용 변화량을 초과할 경우, 탑승석 위치 제동부의 제동 상태를 해제 상태로 하여 탑승석과 연결되어 있는 제1 지지대의 위치 고정 상태를 해제 상태로 변경하는 단계, 상기 탑승석 위치 제동부의 상태를 해제 상태로 한 후, 상기 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도를 측정하는 단계, 측정된 경사도의 제2 변화량을 산출하여 산출된 제2 변화량이 허용 변화량을 초과했는지를 판단하는 단계, 그리고 상기 제2 변화량이 상기 허용 변화량을 초과하지 않을 경우, 탑승석 위치 제동부의 해제 상태를 제동 상태로 변경하는 단계를 포함한다.
상기 특징에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 제어 방법은 상기 제1 변화량이 상기 허용 변화량을 초과하지 않을 경우, 정지 스위치에서 출력되는 정지 신호를 판독하여, 상기 정지 신호의 상태가 상기 탑승형 보행 보조 장치의 주행을 정지하는 정지 상태인지를 판단하는 단계, 그리고 상기 정지 신호의 상태가 상기 정지 상태일 경우, 바퀴 구동부의 동작을 중지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 특징에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 제어 방법은 상기 제2 변화량이 상기 허용 변화량을 초과할 경우, 상기 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도를 측정하여 상기 제2 변화량을 산출하여 허용 변화량을 초과했는지를 판단하는 단계로 넘어갈 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주행 도로의 경사도에 따라 자동으로 탑승석의 위치가 조정되므로, 탑승자의 승차감이 향상되고 안정적인 주행 동작을 실해하게 된다. 또한, 탑승석의 위치 조정에 모터 혹은 유압과 같은 동력을 사용하지 않으므로 이들 동력을 사용하는 경우에 비해 구조가 단순하고 안전하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 후면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 결합부에 대한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 결합부에대한 측면도이다.
도 6은 도 4에서 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 7는 본 발명의 한 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 동작을 제어하는 제어 유닛의 블록도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치의 동작을 제어하는 제어 방법에 대한 동작 순서도이다.
도 10의 (a) 내지 (c)는 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 상태에 따른 제1 지지대의 이동 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, (a)는 탑승형 보행 보조 장치가 평지를 주행할 때 제1 지지대의 이동 상태를 도시한 도면이고, (b)는 탑승형 보행 보조 장치가 오르막길을 주행할 때 제1 지지대의 이동상태를 도시한 도면이며, (c)는 탑승형 보행 보조 장치가 내리막길을 주행할 때 제1 지지대의 이동상태를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 탑승형 보행 보조 장치 및 그 제어 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여 탑승형 보조 주행 장치에 대하여 설명하면, 탑승형 보조 주행 장치의 하부의 대략 가운데 부분에 위치하고 있는 설치대(10), 설치대(10) 위에 정해진 거리를 두고 높이 방향(도 1에서 'Y'방향)으로 이격되어 있는 탑승석(20), 설치대(10)의 상부와 연결되어 탑승석(20)과 설치대(10)를 연결하고 지지하는 제1 및 제2 지지대(31, 32), 설치대(10)의 전면(FS1)에 연결되어 있고 탑승자의 발을 위치시키는 발 위치대(40), 탑승석(20) 앞에 탑승석(20)과 정해진 거리만큼 이격되어 있고 발 위치대(40)에 연결되어 있는 손잡이부(50), 설치대(10)의 좌측면(LS1)과 우측면에 각각 위치하고 있는 좌측 바퀴부(61)와 우측 바퀴부(62), 좌측 바퀴부(61)와 우측 바퀴부(62)를 제1 지지대(31)에 연결시키는 연결 프레임(70), 그리고 제1 지지대(31)와 연결 프레임(70)을 연결시키는 결합부(80)를 구비한다.
설치대(10)는 대략 정육면체나 직육면체와 같은 형상을 갖고 있고 상부면(TS1)은 사각형의 평면 형상을 갖고 있다. 하지만, 이러한 설치대(10)의 형상은 이에 한정되지 않고 변경 가능하다.
이러한 설치대(10)는 탑승형 보행 보조 장치의 무게 중심을 탑승형 보행 보조 장치의 하부 쪽으로 이동시키는 역할을 하고 있다.
따라서, 높이 방향(Y)으로 대략 동일 선상에 위치하는 탑승석(20), 제1 지지대(31) 및 설치대(10) 중에서 설치대(10)의 무게가 가장 무겁게 설계되어 있고, 특히 탑승석(20)에 탑승자가 앉아있을 경우에도 탑승석(20)의 무게보다도 설치대(10)의 무게가 무겁도록 설계되어 있다.
본 예의 경우, 설치대(10)의 무게는 탑승석(20)과 제1 및 제2 지지대(31, 32)를 합친 무게의 60% 내지 120%일 수 있다.
설치대(10)의 무게가 60% 이상일 경우, 탑승석(20)에 사람이 탑승하지 않았을 경우에도 설치대(10)에 무게 중심이 위치한 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 경사도에 따라 설치대(10)는 자동으로 진자 운동을 실시하여 탑승석(20)의 위치를 중력 방향으로 좀더 안전하고 신속하게 위치시킬 수 있다.
또한, 설치대(10)의 무게가 120% 이하일 경우, 탑승석(20)에 사람이 탑승할 경우에도 설치대(10)는 자동으로 진자 운동에 의해 탑승석(20)의 위치를 중력 방향으로 신속하게 위치시키며, 탑승형 보행 보조 장치의 과도한 무게 증가를 방지할 수 있다.
이러한 설치대(10) 내에는 탑승형 보행 보조 장치의 동작을 제어하는 제어 유닛과 전원을 공급하기 위한 배터리(battery) 등이 내재되어 있으며, 설치대(10)는 이들 제어 유닛과 배터리 등을 안전하게 보호한다.
탑승석(20)은 탑승자가 착석하는 곳으로서, 승차감과 착용감을 높이기 위해 충격을 흡수하거나 솜이나 스폰지(sponge)와 같이 충격을 완충하는 물질이 충진될 수 있다.
제1 지지대(31)는 탑승석(20)의 하부면에 일측이 고정 연결되어 있고 설치대(210)의 상부면(TS1)에 타측 역시 고정 연결되어 있어, 탑승석(20)을 설치대(10)에 고정하고 지지하는 역할을 수행한다.
제1 지지대(31)의 대략 가운데 부분에 결합부(80)가 위치하고 있고, 이때 결합부(80)와 제1 지지대(31)는 서로 고정되게 연결되어 있어, 제1 지지대(31)와 결합부(80)는 일체로 형성된다.
제2 지지대(32) 또한 탑승석(20)의 하부면에 일측이 고정 연결되어 있고 설치대(10)의 상부면(TS1)에 타측이 고정 연결되어 있어, 제1 지지대(31)와 함께 탑승석(20)을 설치대(10)에 고정하고 지지하는 역할을 수행한다.
이러한 제1 및 제2 지지대(31, 32)는 이미 설명한 것처럼 탑승석(20)을 설치대(10)에 연결시키므로, 탑승석(20)에 인가되는 부하는 제1 및 제2 지지대(31, 32)를 통해 분산되는 효과가 발생한다.
이로 인해, 탑승석(20)에 실린 탑승자의 무게는 제1 지지대(31)를 통해 결합부(80)쪽으로 그리고 발 위치대(40)에 올라가는 탑승자의 발과 제2 지지대(32)를 통해 설치대(10) 쪽으로 분산되어 인가되며, 탑승형 보행 보조 장치의 무게 중심은 안정적으로 탑승형 보행 보조 장치의 하부 쪽에 위치하게 된다.
이러한 제1 및 제2 지지대(31, 32)는 각각 직선의 봉(bar) 형태로 이루어져 있다.
결합부(80)는, 도 4 내지 도 6에 도시한 것처럼, 대략 원형의 측면 형상을 갖고 있고 해당 크기의 두께(t1)를 갖고 있는 본체(81)와 본체(81)의 가운데 부분에 연결 프레임(70)이 관통하는 관통구(82)를 구비한다.
본 예의 경우, 도 4에 도시한 것처럼 관통구(82)에 내에 위치하는 연결 프레임(70)의 부분은 다른 부분보다 큰 지름을 갖고 있는 원형의 측면 형상을 갖는 돌출부(71)를 형성한다.
따라서, 연결 프레임(70)의 돌출부(71)가 위치하는 관통구(82) 부분의 내부 지름은 연결 프레임(70)의 다른 부분이 위치하는 관통구 부분의 내부 지름보다 큰 크기를 갖고 있으므로, 본 예의 관통구(82)는 서로 다른 크기의 두 내부 지름을 갖고 있다.
하지만, 관통구(82)는 본체(81)를 관통하는 연결 프레임(70)의 형상에 따라 달라지고, 연결 프레임(70)의 돌출부(71)는 생략될 수 있으므로 연결 프레임(70)의 지름은 위치에 무관하게 동일할 수 있다.
따라서, 본 예와 달리 관통구(82)의 내부 지름의 크기 역시 위치에 무관하게 동일할 수 있다.
이처럼, 관통구(82) 내에 연결 프레임(70)이 삽입되고 관통구(82) 내에 삽입된 연결 프레임(70)의 외부면과 관통구(82)이 형성된 면 사이에는 소정의 간극(D1)이 형성되어 있어, 연결부(80)에 연결된 제1 지지대(31)는 주행 도로의 경사도에 따라 앞뒤 방향(즉, 진진 및 후진 방향)으로 이동 가능하다.
이때, 결합부(80) 내의 관통구(82)와 지지 프레임(70) 사이에 볼 베어링(ball bearing)과 같은 베어링(83)이 위치하여, 제1 지지대(31)의 회전 동작이 좀더 용이하고 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
따라서, 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 경사도에 따라 제1 지지대(31)는 결합부(80)를 중심으로 하여 자동으로 앞쪽 또는 뒤쪽 방향으로 이동하게 된다. 이러한 제1 지지대(31)의 위치 이동 동작에 의해 탑승석(20) 및 설치대(10) 역시 앞뒤 방향으로 위치가 이동하게 된다.
이미 설명한 것처럼, 연결부(80)와 설치대(10)는 제1 지지대(31)와 고정 되어 있으므로, 탑승석(20), 제1 지지대(31), 결합부(80) 및 설치대(10)는 서로 연결되어 일체로 형성되어 있고 설치대(10)의 무게가 탑승석(10), 제1 지지대(31) 및 결합부(80)의 무게보다 훨씬 무거우므로, 설치대(10)는 결합부(80)를 중심으로 앞뒤 방향으로 움직이는 진자로서 작용하고, 이로 인하여 탑승석(10), 제1 지지대(31) 및 설치대(10)는 결합부(80)를 중심으로 하여 주행 도로의 경사도에 따라 진자 운동을 실시하게 된다.
본 예와 달리, 대안적인 예에서, 제2 지지대(32)는 생략 가능하다.
발 위치대(40)는 대략 'U'자 형태의 봉으로 이루어져 있고, 서로 이격되어 반대편에서 마주보고 있는 발 위치대(40)의 양단은 각각 설치대(10)의 전면(FS1)에 이격되게 고정되어 있다.
따라서, 탑승석(20)에 위치한 탑승자는 발을 발 위치대(40)에 위치시켜 편안한 자세를 유지한다.
또한, 탑승자의 발이 발 위치대(40)에 위치할 경우, 탑승석(20)은 탑승자의 다리를 통해 발 위치대(40)와 연결되므로, 탑승자의 무게는 탑승자의 다리를 거쳐 설치대(10) 쪽으로 인가된다.
이와 같이, 제2 지지대(32)뿐만 아니라 탑승자의 다리를 통해서 탑승석(20)에 실린 하중이 설치대(10) 쪽으로 분산되어 안정되므로, 안정적인 탑승형 보행 보조 장치의 주행 동작이 이루어져, 탑승형 보행 보조 장치의 주행 안정성은 더욱 증가한다.
손잡이부(50)는 일자의 봉 형태로 이루어져 있고 Y방향과 교차하는 방향으로 위치하는 손잡이(51)와 손잡이(51)의 대략 가운데부와 발 위치대(40)의 가운데부에 고정 연결되어 있는 손잡이 지지대(52)를 구비한다.
이때, 손잡이(51)와 손잡이 지지대(52)는 'T'자 형태로 연결되어 발 위치대(40)에 고정된다.
본 예와 달리, 대안적인 예에서 손잡이 지지대(52)는 손잡이(51)의 좌측 또는 우측 회전 동작에 따라 좌측 바퀴부(61)와 우측 바퀴부(62)를 좌측 또는 우측 방향으로 회전시키는 방향 전환부를 더 포함할 수 있다. 이로 인해, 손잡이(51)를 이용해 좌측 또는 우측으로 탑승형 보행 보조 장치의 주행 방향을 용이하게 전환하게 된다.
좌측 바퀴부(61)와 우측 바퀴부(62)는 동일한 구조로 이루어져 있다.
이러한 좌측 바퀴부(61)와 우측 바퀴부(62)는 각각 좌측 주 바퀴(611)와 우측 주 바퀴(621), 해당 주 바퀴(611, 621)에 각각 연결되어 있는 두 개의 바퀴 설치대(612, 622), 각 바퀴 설치대(612, 622)의 전면(FS21, FS22)에 일측이 고정 연결되어 있는 두 개의 바퀴 연결대(613, 623), 바퀴 연결대(613, 623) 각각의 타측에 연결되어 있는 좌측 보조 바퀴(614)와 우측 보조 바퀴(624), 그리고 각 바퀴 설치대(612, 622)의 후면(BS11, BS12)에 양 단부가 연결되어 있는 연결봉(65)을 구비한다.
각 바퀴 설치대(612, 622)의 내부에는 각 주 바퀴(611, 621)를 구동하기 위한 구동회로와 모터가 포함되어 있다.
각 바퀴 설치대(612, 622)의 내부의 구동회로는 설치대(10)에 내재된 제어 유닛으로부터 전달되는 구동 명령을 받고 모터를 구동함으로써 각 주 바퀴(611, 621)를 회전시킨다.
이렇게 각 바퀴 설치대(612, 622)에서 발생하는 동력에 의해 해당 방향으로 주 바퀴(611, 621)의 회전 동작이 이루어져 탑승형 보행 보조 장치를 전진시키거나 후진시킨다.
이러한 주 바퀴(611, 621)는 각각 바퀴 연결대(613, 623)를 통해서 보조 바퀴(614, 624)에 각각 연결되어 있다.
따라서 해당 주 바퀴(611, 621)의 회전 동작에 위해 보조 바퀴(614, 624) 역시 동작되어 안정적인 탑승형 보행 보조 장치의 주행 동작이 이루어지도록 한다.
각 바퀴 설치대(612, 622)는 대략 육면체의 형상을 갖고 있지만, 각 바퀴 설치대(612, 622)의 형상은 이에 한정되지 않고 변경 가능하다.
본 예에서, 각 바퀴 설치대(612, 622)는 설치대(10)의 좌측면(LS1)과 우측면(RS1)에 정해진 거리만큼 이격되어 위치하므로, 좌측 바퀴부(61)와 우측 바퀴부(62)는 설치대(10)로부터 이격된다. 이로 인해, 탑승석(20), 제1 및 제2 지지대(31, 32)와 설치대(10)는 좌측 바퀴부(61)와 우측 바퀴부(62)의 영향을 받지 않고 용이하게 안정적으로 진자 운동을 실시하게 된다.
이러한 바퀴 설치대(612, 622)에 부착된 좌측 주 바퀴(611)와 우측 주 바퀴(621)는 각각 해당하는 바퀴 구동부의 동작에 의해 회전 동작이 이루어지지만, 이와는 달리, 하나의 바퀴 구동부를 이용하여 좌측 주 바퀴(611)와 우측 주 바퀴(621)의 회전 동작이 제어될 수 있다.
연결봉(65)은 대략 'U'자 형태를 갖고 있고, 연결봉(65)의 양 단부는 각 바퀴 설치대(612, 622)의 후면(BS11, BS12)에 각각 연결되어 고정되어 있으므로, 연결봉(65)은 탑승형 보행 보조 장치의 후방 측, 즉 손잡이부(50)의 반대편 쪽에 위치한다.
이때, 각 바퀴 설치대(612, 622)를 사이에 두고 연결되어 있는 연결봉(65)과 바퀴 연결대(613, 623)를 가상으로 연결하면 가운데 부분에 설치대(10)가 위치하여 설치대(10)를 에워싸고 있는 'U' 형상의 프레임을 형성하게 된다.
연결 프레임(70)은 주 바퀴(611, 632)가 각각 위치하고 있는 바퀴 설치대(612, 622)를 결합부(80)를 통해 제1 지지대(31)에 연결시켜 설치대(10)와 분리되어 있는 바퀴 설치대(612, 622)를 설치대(10)에 연결시킨다.
이를 위해 연결 프레임(70)은 결합부(80)의 관통구(82) 내에 삽입되어 있다.
탑승형 보행 보조 장치의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛은 도 7에 도시한 것처럼, 제1 지지대(31)의 기울기를 감지하여 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 경사도를 측정해 해당 상태의 기울기 감지 신호를 출력하는 기울기 감지부(110), 탑승형 보행 보조 장치의 동작 모드를 제어하기 위한 스위치부(120), 기울기 감지부(110)와 스위치부(120)에 연결되어 있는 제어부(130), 제어부(130)에 연결되어 있는 바퀴 구동부(140), 제어부(130)에 연결되어 있는 탑승석 위치 제동 유닛(150), 그리고 제어부(130)에 연결되어 있는 저장부(160)를 구비한다.
기울기 감지부(110)는 제1 지지대(31)에 위치하고 있어, 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 경사도에 따라 해당하는 크기의 전기 신호를 출력하여 제어부(130)로 출력한다.
따라서, 제어부(130)는 기울기 감지부(110)에서 출력되는 전기 신호에 따라 주행 도로의 경사도를 판정하여 현재 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로가 평지, 오르막길 또는 내리막길인지를 판정한다.
스위치부(120)는 탑승형 보행 주행 장치를 주행시키기 위해 동작하여 해당 상태의 주행 시작 신호를 출력하는 주행 스위치(121), 탑승형 보조 주행 장치의 주행 동작을 중지시키기 위해 동작하여 해당 상태의 정지 신호를 출력하는 위한 정지 스위치(122), 탑승형 보행 보조 장치의 주행 방향을 전진 방향 또는 후진 방향으로 선택하기 위해 각각 동작하여 해당 상태의 전진 신호와 후진 신호를 제어부(130)로 출력하는 전진 스위치(123)와 후진 스위치(124), 그리고 탑승형 보행 보조 장치의 원하는 주행 속도를 선택하여 선택 상태에 따라 해당 크기의 속도 선택 신호를 제어부(130)로 출력하는 주행 속도 선택 스위치(125)를 구비한다.
이들 스위치(121-125)는 탑승자의 동작에 의해 동작 상태가 정해지므로, 이들 스위치(121-125)는 모두 손잡이(51)에 부착되어 탑승자가 스위치(121-125)를 편리하게 조작하도록 한다.
제어부(130)는 설치대(10) 내부에 위치하고 있고, 기울기 감지부(110)와 스위치부(120)로부터 인가되는 신호를 판독하여 스위치부(120)의 조작 상태에 맞는 주행 상태로 탑승형 보행 보조 장치의 동작을 제어하고, 주행 도로의 상태에 따라 탑승석 위치 제동 유닛(150)의 동작을 제어한다.
따라서, 제어부(130)에 의한 탑승석 위치 제동 유닛(150)의 동작 상태에 의해, 설치대(10)와 탑승자의 무게로 인한 제1 지지대(31)의 위치 이동 상태가 제어되어 주행 도로의 상태에 따라 자동으로 탑승석(20)은 전진 방향 쪽 또는 후진 방향 쪽으로 해당하는 양만큼 이동한 후, 설치대(10)의 방향과 중력방향이 오차 범위 내로 일치되면 고정된다.
이때, 제1 지지대(31)의 이동 정도에 따라 탑승석(20)의 이동 정도가 정해지므로, 탑승석(20)의 이동 정도는 주행 도로의 경사도에 의해 정해진다.
바퀴 구동부(140)는 제어부(130)에서 출력되는 제어 신호에 따라 좌측 주 바퀴(611)와 우측 주 바퀴(621)를 각각 전진 방향 또는 후진 방향으로 해당 속도로 회전시킨다.
이러한 바퀴 구동부(140)는 모터(motor)일 수 있다.
따라서, 좌측 주 바퀴(611)와 우측 주 바퀴(621)는 각 해당 바퀴 구동부(140)에 연결되어 모터 구동 회로와 모터로 구성되는 바퀴 구동부(140)의 회전 동작에 의해 회전하는 회전축(141)의 양 단부에 각각 연결되어 탑승자에 의해 선택된 주행 상태로 탑승형 보행 보조 장치의 주행 동작이 이루어질 수 있도록 한다.
일 예로 각 바퀴 구동부(140)는 해당 바퀴 설치대(621 622) 내에 각각 위치할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.
탑승석 위치 제동 유닛(150)은 제어부(130)에서 출력되는 제어 신호에 따라 동작 상태가 변하여 제1 지지대(31)의 위치를 고정하거나 고정 상태를 해제하는 탑승석 위치 제동부(151)와 탑승석 위치 제동부(151)의 제어 동작에 의해 위치가 변하여 제1 지지대(31)의 위치 고정을 실시하는 복수의 브레이크 패드(152)를 구비한다.
복수의 브레이크 패드(152)의 초기 상태는 탑승석 위치 제동부(151)의 제어 동작에 의해 동작 상태(즉, 제동 상태)가 되어 제1 지지대(31)와 체결되어, 제1 지지대(31)의 위치를 고정한다.
도 4 및 도 6에 도시한 것처럼, 탑승석 위치 제동 유닛(150)은 결합부(80)의 본체(81) 내에 위치하고, 복수의 브레이크 패드(152)는 관통구(82) 내에 위치하고 있는 연결 프레임(70)의 부분[예, 돌출부(71)]에 대응되게 본체(81) 내에 위치하여 대응하는 연결 프레임(70)의 돌출부(71)의 제동 동작을 실시한다.
본 예의 경우, 복수의 브레이크 패드(152)의 개수는 두 개이지만, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 가감되어, 대응하고 있는 본체(81)의 외주면과의 제동 동작을 실시하게 된다.
따라서, 제어부(130)의 제어 신호에 따라 탑승석 위치 제동부(151)의 동작에 의해 브레이크 패드(152)가 돌출부(71) 쪽으로 돌출되어 돌출부(71)와 접합하게 되면 탑승석 위치 제동부(151)는 제1 지지대(31)의 이동에 제동을 가하는 제동 상태가 되고, 제어부(130)의 제어 신호에 따라 돌출부(71)의 반대 쪽으로 브레이크 패드(152)가 이동하여 돌출부(71)와의 접합 상태가 해제되면 탑승석 위치 제동부(151)는 제동 해제 상태가 된다.
이를 위해, 제어부(130)는 기울기 감지부(110)에서 출력되는 감지 신호에 의해 주행 도로의 현재 감지된 경사도가 이전 경사도에 기초한 허용 범위값을 벗어날 경우, 제어부(130)는 탑승석 위치 제동부(151)의 동작 상태를 제동 해제 상태로 제어한다. 또한, 감지된 경사도가 설정 시간 동안 허용 범위값 내에 위치하여 제1 지지대(31)의 위치가 설정 시간 동안 변화 없이 안정된 상태를 유지할 경우, 탑승석 위치 제동부(151)를 동작시켜 제1 지지대(31)의 위치를 고정시킨다.
이러한 탑승석 위치 제동 유닛(151)은 전자석을 이용한 전자석 브레이크(brake), 유압을 이용한 유압 브레이크, 자기 반응형 유체[MR(magneto-rheological) fluid]를 이용한 MR 브레이크와 같은 다양한 제동 장치를 구비할 수 있다.
저장부(160)는 메모리(memory)와 같은 저장 매체로서, 탑승석 위치 제동유닛(150)의 동작 상태를 제어하기 위한 설정 시간과 허용 범위값, 초기 경사도, 판정된 경사도 등을 저장하고 있다.
다음, 도 8 및 도 9를 참고로 하여, 이러한 구조를 갖는 탑승형 보행 보조 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 전원 스위치(도시하지 않음) 등의 동작에 의해 전원부(도시하지 않음)로부터 탑승형 보행 보조 장치의 동작에 필요한 전원이 공급되면 탑승형 보행 보조 장치는 동작 가능한 상태가 되고, 제어부(130)는 시작 단계(S10)가 되어 동작을 시작한다.
이처럼, 제어부(130)의 동작이 시작되면, 제어부(130)는 먼저, 스위치부(120)의 주행 스위치(121)에서 출력되는 주행 시작 신호를 판독하여(S11), 주행 스위치(121)가 동작된 상태, 즉 탑승자에 의해 탑승형 보행 보조 장치의 동작 상태가 주행 상태로 선택되었는지 판단한다(S12).
주행 시작 신호의 상태가 주행 스위치(121)가 동작된 상태로 판정되면, 제어부(130)는 탑승형 보행 보조 장치의 주행 동작을 제어하고, 주행 스위치(121)가 동작된 상태가 아닐 경우, 제어부(130)는 단계(S11)로 넘어가 주행 스위치(121)가 동작되었는지의 여부를 판단한다.
따라서, 주행 동작을 위해 주행 스위치(121)가 동작된 상태로 판정되면, 제어부(130)는 전진 스위치(123)와 후진 스위치(124)에서 각각 출력되는 전진 신호와 후진 신호를 판독한 후(S13), 전진 신호와 후진 신호의 상태에 따라 탑승자에 의해 선택된 주행 방향이 전진 방향인지 후진 방향인지를 판정한다(S14).
그런 다음, 다시 제어부(130)는 주행 속도 선택 스위치(125)에서 출력되는 주행 속도 선택 신호를 판독하여(S15), 탑승자에 의해 선택된 주행 속도를 판정한다(S16).
본 예는 전진 스위치(123)와 후진 스위치(124)를 이용한 주행 방향 판정 동작이 주행 속도 선택 스위치(125)를 이용한 주행 속도 판정 동작보다 먼저 행해졌지만, 이에 한정되지 않고 주행 속도 판정 동작이 주행 방향 판정 동작보다 먼저 행해질 수 있다.
이와 같이, 탑승형 보행 보조 장치를 주행하기 위한 주행 방향과 주행 속도가 판정되면, 제어부(130)는 판정된 주행 방향과 주행 속도에 해당하는 제어 신호를 바퀴 구동부(140)로 출력하여(S17), 바퀴 구동부(140)를 동작시킨다.
바퀴 구동부(140)가 동작되면 바퀴 구동부(140)에 연결된 회전축(141)은 판정된 주행 방향에 대응하는 방향과 판정된 주행 속도에 대응하는 속도로 회전한다.
따라서, 회전축(141)의 회전 동작에 의해 회전축(141)에 각각 연결되어 있는 좌측 주 바퀴(611)와 우측 주 바퀴(621)의 회전 동작이 행해져 탑승형 보행 보조 장치는 탑승자에 의해 선택된 속도로 전진하거나 후진하게 된다.
이처럼, 탑승형 보행 보조 장치의 주행 동작이 시작되면, 제어부(130)는 기울기 감지부(110)에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여(S18), 주행 도로의 경사도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000001
)를 판정한 후 현재 경사도로서 저장한다(S19).
그런 다음, 제어부(130)는 현재 판정된 현재 기울기와 이전 단계에서 판정된 이전 기울기의 변화량을 측정하여, 측정된 경사도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000002
)의 변화량(제1 변화량)이 허용 변화량을 초과했는지의 여부를 판단한다(S20).
이미 설명한 것처럼, 제1 지지대(31)의 초기 위치는 설치대(10)와 수직하게 설치되어 있고, 탑승석 위치 제동 유닛(150)의 초기 상태는 동작 상태, 즉 제1 지지대(31)의 위치를 고정하고 있는 제동 상태이다.
또한, 경사도 변화량의 허용 변화량은 탑승형 보행 보조 장치의 주행 상태가 변경되었는지를 판정하기 위한 것으로서, 측정된 경사도의 변화량이 허용 변화량을 초과하지 않을 경우, 제어부(130)는 탑승형 보행 보조 장치가 동일한 상태(예, 평지)를 계속 주행하고 있는 상태로 판정한다.
하지만, 측정된 경사도의 변화량이 허용 변화량을 초과할 경우, 제어부(130)는 탑승형 보행 보조 장치의 주행 상태가 변경된 상태(예를 들어, 평지를 주행하다가 오르막길을 주행하고 있는 상태)로 판정한다.
이때, 허용 변화량은 '±5'도일 수 있지만, 이에 한정되지 않고 허용 변화량을 필요에 따라 변경 가능하다.
일반적으로 탑승형 보행 보조 장치가 경사도가 0도인 평지, 오르막길 또는 내리막길을 주행함에 따라 기울기 감지부(110)에 의해 감지된 주행 도로의 경사도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000003
)는 달라지게 된다.
예를 들어, 도 10의 (a)에 도시한 것처럼, 탑승형 보행 보조 장치가 평지를 주행할 경우, 기울기 감지부(110)에서 출력되는 기울기 감지 신호에 의해 판정된 경사도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000004
), 즉 주행 도로의 면과 제1 지지대(31)가 이루는 각도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000005
)는 평지 판정 각도 범위(예, 85도 내지 95도) 내에 존재한다.
하지만, 도 10의 (b)와 (c)처럼, 탑승형 보행 보조 장치가 오르막길을 주행하거나 내리막길을 주행할 경우, 기울기 감지부(110)의 기울기 감지 신호에 의해 판정된 경사도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000006
)는 평지 판정 각도 범위(예, 85도 내지 95도)를 벗어난 각도, 예를 들어 85도 미만이거나 95도를 초과하게 된다.
본 예의 경우, 탑승형 보행 보조 장치가 오르막길을 주행할 경우, 경사도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000007
)는 평지 판정 각도 범위를 초과하게 되고, 탑승형 보행 보조 장치가 내리막길을 주행할 경우, 경사도(
Figure PCTKR2014010455-appb-I000008
)는 평지 판정 각도 범위에 미치지 못하게 되지만, 이는 기울기 감지부(110)의 설치 위치에 따라 반대로 바뀔 수 있다.
또한, 탑승형 보행 보조 장치에 전원이 공급된 후 처음으로 기울기 감지 신호의 판정 동작이 이루어질 경우, 단계(S20)에서의 경사도 변화량을 판정하기 위해 제어부(130)는 저장부(160)에 저장된 초기 경사도를 이용한다. 이때, 제어부(130)는 탑승형 보해 보조 장치의 주행 동작을 중지시킬 때의 경사도를 초기 경사도로서 저장한다.
따라서, 제어부(130)는 판정된 경사도의 변화량이 허용 변화량을 초과할 경우, 즉 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 상태가 변경된 상태로 판정되면, 제어부(130)는 탑승석 위치 제동 유닛(150)의 탑승석 위치 제동부(151)로 인가되는 구동 신호의 상태를 변경하거나 구동 신호의 출력을 중지하여 탑승석 위치 제동 유닛(150)의 제동 상태를 해제한다(S21).
제1 지지대(31)에 인가되는 제동력이 해제되면 제1 지지대(31)의 상태는 중력의 영향에 의해 주행 도로의 경사도에 따라 앞쪽 또는 뒤쪽으로 이동하게 된다. 이때, 이미 설명한 것처럼 제1 지지대(31)와 동일 축 상에 고정 위치하는 탑승석(20)과 설치대(10) 역시 제1 지지대(31)의 이동 방향과 동일하게 움직이는 진자 운동을 행하게 된다.
따라서, 주행 도로가 평지에서 오르막길로 변경될 경우, 제1 지지대(31)는 도 10의 (b)에 도시한 것처럼, 앞쪽 방향으로 이동하게 되고, 주행 도로가 평지에서 내리막길로 변경될 경우, 제1 지지대(31)는 도 10의 (c)처럼 뒤쪽 방향으로 이동하게 되고, 이때 제1 지지대(31)의 연장 방향(A)이 중력 방향(G)과 나란할 때까지 이동하게 된다.
또한, 오르막길 또는 내리막길에서 평지로 주행 도로로 변경될 경우에도 각 상황에 맞게 제1 지지대(31)는 뒤쪽 또는 앞쪽으로의 위치 변경이 시작되어 연장 방향(A)이 중력 방향(G)과 나란하게 될 때까지 이동하게 된다.
이처럼, 제1 지지대(31)의 자유 이동을 위해 탑승석 위치 제동 유닛(150)의 제동 상태를 해제한 후, 제어부(130)는 다시 기울기 감지부(110)에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 경사도를 판정한 후 저장부(160)에 저장한다(S22).
이때, 저장부(160)에 이전(S19)에 현재 경사도로 저장되어 있는 경사도는 이전 경사도로서 저장되고 단계(S22) 현재 판정된 새로운 경사도가 현재 경사도로서 저장부(160)에 저장된다.
그런 다음, 판정된 현재 경사도와 이전 경사도와의 변화량(제2 변화량)을 측정하여 경사도의 변화량이 허용 변화량을 초과했는지를 판단한다(S23).
경사도 변화량이 허용 변화량을 초과하지 않을 경우, 즉 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 도로 상태가 변경된 후 동일한 상태의 도로(예, 평지)를 주행하고 있어, 제1 지지대(31)가 해당 방향(전진 방향)으로의 이동을 시작한 후 안정 상태, 즉 제1 지지대(31)의 이동이 더 이상 행해지지 않아 경사도의 변화량이 허용 변화량을 초과하지 않는 안정된 상태의 경우, 제어부(130)는 안정된 상태를 유지하는 시간(즉, 안정 유지 시간)이 설정 시간을 경과했는지를 판단한다(S24).
하지만, 판정된 기울기의 변화량이 허용 변화량을 초과할 경우, 제어부(130)는 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 상태가 안정되지 않고 기울기가 심하게 변하고 있는 상태로 판정한다. 따라서, 제어부(130)는 단계(S22)로 넘어가 기울기 감지 신호를 판독하여 경사도의 변화량을 판정한다.
다시 단계(S24)에서, 안정 유지 시간이 설정 시간을 경과한 상태로 판정되면, 제어부(130)는 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 상태가 크게 변화가 없는 안정 상태로 접어든 경우로 판정하여 탑승석(20)의 위치를 현재 위치, 즉 제1 지지대(31)의 연장 방향이 중력 방향(G)과 나란한 상태의 위치로 고정시킨다.
따라서, 제어부(130)는 탑승석 위치 제동 유닛(150)의 탑승석 위치 제동부(151)로 구동 신호를 출력하여(S25) 탑승석 위치 제동부(151)를 동작시켜 제1 지지대(31)와 브레이크 패드(152)를 체결시켜 제1 지지대(31)의 위치 변화가 이루어지지 못하도록 한다. 이로 인해, 탑승석(20)의 위치는 고정된다.
하지만, 안정 유지 시간이 설정 시간을 경과하지 못한 상태로 판정되면, 제어부(130)는 제1 지지대(31)의 상태가 안정 상태로 접어들지 못한 상태로 판정하여 제어부(130)는 단계(S22)로 넘어가 기울기 감지부(110)에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 제1 지지대(31)의 위치 변화 상태를 계속 판정한다.
이러한 제어부(130)의 동작에 의해, 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 주행 상태가 변하면 탑승석 위치 제동 모듈(150)의 제동 상태가 해제되어 자동으로 제1 지지대(31)는 중력 방향(G)과 동일한 연장 방향이 되도록 위치 이동이 시작되고, 위치 이동이 완료되어 제1 지지대(31)의 위치 변화가 안정 상태로 접어들면 제1 지지대(31)의 위치를 고정하여 더 이상 제1 지지대(31)의 위치 변화가 발생하지 않도록 한다.
따라서, 제1 지지대(31)의 연장 방향은 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 경사도 변화에도 불구하고 언제나 중력 방향(G)과 동일하게 유지하므로, 제1 지지대(31) 위에 위치한 탑승석(20)에 앉아있는 탑승자는 안정적이고 편안한 직립 자세를 유지하게 된다. 이로 인해, 탑승자의 승차감이 향상되고 주행 시 탑승자의 탑승 자세가 올바르게 유지되므로 주행 시에도 탑승자의 불편함이 크게 감소하며 탑승형 보행 보조 장치의 주행 운전도 안정적으로 행하게 된다.
이와 같이, 탑승석 위치 제동부(151)를 동작시켜 제1 지지대(31)의 위치를 고정시킨 후, 제어부(130)는 정지 스위치(122)에서 출력되는 정지 신호를 판독하여(S26), 탑승형 보행 보조 장치의 주행을 중지시키기 위해 탑승자에 의해 정지 스위치(122)가 동작한 상태인지를 판단한다(S27).
판독된 정지 신호의 상태에 의해 정지 스위치(122)가 동작된 상태로 판정되면(S27), 제어부(130)는 바퀴 구동부(140)로 출력되는 구동 신호의 출력을 중지시켜 바퀴 구동부(140)의 동작을 중지시킨 후(S28) 현재 경사도를 초기 경사로 저장부(160)에 저장한 후 시작 단계(S20)로 되돌아간다(S100).
이로 인해, 바퀴 구동부(140)에 연결된 좌측 및 우측 주 바퀴(611, 621)의 회전 동작이 중지되어 탑승형 보행 보조 장치는 주행을 멈추게 된다.
다시 단계(S20)로 넘어가, 판정된 경사도의 변화량이 허용 변화량을 초과하지 않을 경우, 제어부(130)는 탑승형 보행 보조 장치의 주행 도로의 상태가 변화가 없는 상태(예, 평지를 계속 주행하고 있는 상태)로 판정하고 이로 인해, 제어부(130)는 정지 스위치(122)에서 출력되는 정지 신호를 판독하여(S30) 주행 동작을 중지시키기 위해 정지 스위치(122)가 동작된 상태인지를 판단한다(S31).
판독된 정지 신호의 상태에 의해 정지 스위치(122)가 동작된 상태로 판정되면(S31), 제어부(130)는 바퀴 구동부(140)로 출력되는 구동 신호의 출력을 중지시켜 바퀴 구동부(140)에 연결된 좌측 및 우측 주 바퀴(611, 621)의 회전 동작을 중지시킨 후(S32), 현재 경사도를 초기 경사도로 저장한 후(S33) 시작 단계(S20)로 되돌아간다(S100). 이로 인해, 탑승형 보행 보조 장치는 주행을 멈추게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 설치대,
    상기 설치대의 상부면에 전후 방향으로 이동 가능하게 연결되어 있는 제1 지지대,
    상기 제1 지지대 위에 상기 제1 지지대에 고정 연결되어 있는 탑승석,
    상기 탑승석 앞에 위치하고 상기 제1 지지대와 연결되어 있는 손잡이부,
    상기 지지대의 좌측과 우측에 각각 위치하는 좌측 바퀴부와 우측 바퀴부,
    상기 좌측 바퀴부와 상기 우측 바퀴부를 상기 제1 지지대와 결합시키는 연결 프레임,
    상기 제1 지지대에 장착되어 상기 제1 지지대의 기울기를 감지하여 주행 도로의 경사도를 감지하여 감지된 경사도에 해당하는 상태의 기울기 감지 신호를 출력하는 기울기 감지부,
    상기 기울기 감지부와 연결되게 위치하는 제어부, 그리고
    상기 제어부와 연결되어 있고 상기 제1 지지대의 위치의 고정 상태를 제어하는 탑승석 위치 제동 유닛
    을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 기울기 감지부에서 출력하는 기울기 감지 신호를 판독하여 상기 주행 도로의 경사도 변화량을 측정하고, 측정된 상기 경사도 변화량이 허용 변화량을 초과하면 상기 탑승석 위치 제동부의 동작 상태를 해제 상태로 하여 상기 제1 지지대가 중력 방향과 나란하게 연장방향을 갖도록 앞쪽 또는 뒤쪽 방향으로 이동하도록 하는
    탑승형 보행 보조 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 탑승석 위치 제동부는 전자석 브레이크, 유압 브레이크 또는 MR 브레이크를 포함하는 탑승형 보행 보조 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 설치대와 상기 탑승석 사이에 위치하여 상기 설치대와 상기 탑승석에 연결되어 있는 제2 지지대를 더 포함하는 탑승형 보행 보조 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 제1 지지대에 고정되어 있고, 내부에 상기 연결 프레임이 삽입되어 관통하여 상기 연결 프레임을 상기 제1 지지대에 결합시키는 관통구를 구비하고 있는 결합부를 더 포함하는 탑승형 보행 보조 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 제어부는 상기 탑승석 위치 제동부의 동작 상태를 해제 상태로 한 후, 상기 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도 변화량을 측정하고, 측정된 경사도 변화량이 허용 변화량을 초과하지 않을 경우 상기 탑승석 위치 제동부로 구동 신호를 출력하여 상기 탑승석 위치 제동부의 동작 상태를 제동 상태로 하여 상기 제1 지지대의 위치를 고정시키는
    탑승형 보행 보조 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 좌측 바퀴부와 상기 우측 바퀴부는 각각 설치대와 이격되어 있는 탑승형 보행 보조 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 설치대는 상기 착석부의 무게보다 무거운 탑승형 보행 보조 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 손잡이부와 연결되어 있고 상기 설치대의 앞에 상기 설치대에 연결되게 위치하는 발 위치부를 더 포함하는 탑승형 보행 보조 장치.
  9. 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도를 측정하는 단계,
    측정된 경사도의 제1 변화량을 산출하여 허용 변화량을 초과했는지를 판단하는 단계,
    상기 제1 변화량이 상기 허용 변화량을 초과할 경우, 탑승석 위치 제동부의 제동 상태를 해제 상태로 하여 탑승석과 연결되어 있는 제1 지지대의 위치 고정 상태를 해제 상태로 변경하는 단계,
    상기 탑승석 위치 제동부의 상태를 해제 상태로 한 후, 상기 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도를 측정하는 단계,
    측정된 경사도의 제2 변화량을 산출하여 산출된 제2 변화량이 허용 변화량을 초과했는지를 판단하는 단계, 그리고
    상기 제2 변화량이 상기 허용 변화량을 초과하지 않을 경우, 탑승석 위치 제동부의 해제 상태를 제동 상태로 변경하는 단계
    를 포함하는 탑승형 보행 보조 장치의 제어 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제2 변화량이 상기 허용 변화량을 초과할 경우, 상기 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도를 측정하여 상기 제2 변화량을 산출하여 허용 변화량을 초과했는지를 판단하는 단계로 넘어가는 탑승형 보행 보조 장치의 제어 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 제1 변화량이 상기 허용 변화량을 초과하지 않을 경우, 정지 스위치에서 출력되는 정지 신호를 판독하여, 상기 정지 신호의 상태가 상기 탑승형 보행 보조 장치의 주행을 정지하는 정지 상태인지를 판단하는 단계, 그리고 상기 정지 신호의 상태가 상기 정지 상태일 경우, 바퀴 구동부의 동작을 중지시키는 단계를 더 포함하는 탑승형 보행 보조 장치의 제어 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 제2 변화량이 상기 허용 변화량을 초과할 경우, 상기 기울기 감지부에서 출력되는 기울기 감지 신호를 판독하여 주행 도로의 경사도를 측정하여 상기 제2 변화량을 산출하여 허용 변화량을 초과했는지를 판단하는 단계로 넘어가는 탑승형 보행 보조 장치의 제어 방법.
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