WO2019020645A1 - Self-balancing, single-axle running-gear unit having a stair-climbing function - Google Patents

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WO2019020645A1
WO2019020645A1 PCT/EP2018/070067 EP2018070067W WO2019020645A1 WO 2019020645 A1 WO2019020645 A1 WO 2019020645A1 EP 2018070067 W EP2018070067 W EP 2018070067W WO 2019020645 A1 WO2019020645 A1 WO 2019020645A1
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WO
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load
chassis
drive
receiving interface
spoke
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/070067
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Sauer
Andreas Scheuerer
Christian Friedrich
Felix WEIHRAUCH
Simon SANKTJOHANSER
Thomas Luft
Original Assignee
Christoph Sauer
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Filing date
Publication date
Application filed by Christoph Sauer filed Critical Christoph Sauer
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    • 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
    • A61G5/06Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps
    • A61G5/063Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps with eccentrically mounted wheels
    • A61G5/065Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps with eccentrically mounted wheels with three or more wheels mounted on a rotary cross member, e.g. spiders or spoked wheels with small wheels at the end of the spokes
    • 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
    • A61G2203/30General characteristics of devices characterised by sensor means
    • A61G2203/42General characteristics of devices characterised by sensor means for inclination
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    • A61G5/04Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven

Definitions

  • the invention relates to a self-balancing, single-axle chassis with a stair climbing function.
  • stair climbing function it is meant in particular that the chassis is capable of moving up and down stairs either by itself or by the power of a user, but the stair climbing function can also be used to bridge other obstacles such as curbs, To overcome thresholds or the like.
  • Transport tasks are manifold today. For example, sometimes heavy goods must be loaded in transport vehicles and unloaded again at the destination. In homes without an elevator, heavy items must often be transported through the stairwell over several floors. In an industrial environment (such as in a factory or in logistics), loads of all kinds have to be moved back and forth, often in confined spaces.
  • the chassis according to the invention includes a movement module with a drive axle on which two drive wheels are rotatably mounted. A preferably electrical shear and also belonging to the chassis drive can be coupled with the two drive wheels.
  • the chassis according to the invention further comprises a load-bearing module having a first arm extending from the movement module and a second arm. The second arm has a first end hingedly connected to the first arm and a second end to which a load receiving interface is preferably hinged.
  • the load-receiving interface serves to connect to the object to be transported or to a transport device in or on which objects or goods to be transported are located.
  • the load-receiving interface can be designed for releasably securing a stretcher.
  • the load-receiving interface can be used to connect to a basket or other container containing goods to be transported.
  • the load receiving interface may also be configured to support a support platform on which objects to be transported are deposited.
  • the load-receiving interface can be a standardized load-receiving interface.
  • the load-receiving interface can be designed to allow quick attachment and detachment of a transport device to be connected with it. By varying the angle between the first arm and the second arm of the load-carrying module, the load-bearing interface can be brought into a higher or lower position.
  • the chassis according to the invention is further equipped with a stair climbing module having two spoke stars which are mounted so that they can rotate about the drive axle.
  • the two drive wheels and the two spoke stars of the chassis according to the invention can rotate about the same axis.
  • a spoke star is arranged laterally next to one of the drive wheels.
  • the spoke star associated with a drive wheel can be arranged laterally outside the drive wheel, but in a preferred embodiment of the chassis according to the invention it is arranged laterally within the assigned drive wheel.
  • spoke star here means a one-part or multi-part component with a center which is arranged coaxially to the drive axis and from which a plurality of support arms, referred to as support spokes, at least in the manner of a spoke
  • each support spoke Extend substantially radially outward.
  • the ground contact element may for example be a foot, preferably made of a non-slip material, such as rubber or a rubbery elastomeric material.
  • the foot may be attached to the free end of the support spoke or may surround the free end of the support spoke.
  • each foot may be a molded part, which is pushed onto the free end of the associated support spoke.
  • Each foot by its shape, can enable or support rolling on the ground. For this it is not necessary that the foot is rotatably mounted on the support spoke.
  • at least some of the ground contact elements are wheels which are rotatably mounted on or in the vicinity of the free end of the associated support spoke.
  • the chassis according to the invention has a controller that includes a tilt sensor and / or an acceleration sensor and is configured to prevent or control tilting of the load receiving interface with respect to a vertical line passing through the load receiving interface by controlled application of torque to the drive wheels and / or spoke stars limit.
  • the vertical running through the load-bearing interface always means that vertical which, in an initial state, passes through the load-bearing interface, ie before the load-receiving interface tilts.
  • the torques applied to the drive wheels and / or spoke stars may be the same or different for both drive wheels or spoke stars.
  • a torque can also be applied to just one drive wheel or a spoke star.
  • tilting of the load receiving interface with respect to a running through the load receiving interface vertical is meant primarily a tilting about the drive axle, ie, a tilting forward or backward.
  • a lateral tilting of the load receiving interface may be meant, ie tilting to the left or right which may also be prevented by the control, for example by first driving the chassis by driving only one of the two drive wheels or by driving the two drive wheels in opposite directions is rotated about its vertical axis (z-direction, see also Fig. 2) that can be counteracted by subsequent controlled application of torque to the drive wheels (or spoke stars) tilting of the load receiving interface.
  • the self-balancing or self-stabilizing function described above is already known from the prior art, for example from DE 10 2011 084 236 A1 or DE 600 21 419 T2. It may therefore be omitted in the following to describe in detail the required control and its operation.
  • the ability to self-balance is based on an inverse pendulum control, that is, a pendulum whose weight is at the top and whose pivot point is below the weight.
  • the weight and pivot point are on a vertical which passes through the center of gravity and center of gravity of the weight.
  • a control strategy is to restore equilibrium. This goal can be achieved by returning the weight to its original position by a controlled force or torque action.
  • this goal can also be achieved by bringing the pivot point of the system to a new position below the weight, more specifically to a position located on a vertical which extends in the current position of the weight through the center of gravity of the weight.
  • the term "center of gravity” always means the resulting center of gravity of the overall system, in the case of the present invention, for example, the resulting center of gravity of the chassis or, if the chassis is used to solve a haulage task, the resulting center of gravity of the chassis the load transported with him.
  • the control of the chassis of the invention may allow for imbalance conditions of the overall system as long as the force of the chassis drive is sufficient to apply a torque compensating for the imbalance to the drive wheels and / or the spoke stars so as to prevent the chassis from tipping over. It is understood that in such a case that for the compensation of a currently existing
  • Unbalance state necessary torque permanently and not only momentarily must be applied to the drive wheels and / or spoke stars. It is therefore also understood that in the context of the present invention in relation taken initial state from which a tilting of the load receiving interface takes place, a state of equilibrium of the overall system or an unbalance state of the entire system can be. The vertical in the initial state through the load receiving interface vertical therefore does not necessarily have to run through the pivot point of the entire system in the initial state.
  • the control is operable in at least two operating modes, a so-called standstill mode and a movement mode.
  • the standstill mode serves to automatically stabilize the chassis at standstill, i. to prevent overturning of the chassis.
  • Stiilstandsmodus therefore preferably a tilting of the load receiving interface with respect to the running in the initial state through the load receiving interface vertical is not allowed or only as far as it is necessary to detect an incipient tilting. Moving the chassis is not supported in standstill mode.
  • the undercarriage may perform those movements necessary to prevent tilting of the load receiving interface with respect to the verticals through the load receiving interface, such as rotating the chassis around its vertical axis by unidirectionally driving a drive wheel or driving both drive wheels (and / or spoke stars in opposite directions) ).
  • the controller is preferably configured to merely limit tilting of the load-receiving interface with respect to the vertical in the initial state through the load-receiving interface.
  • a degree of tilting of the load-bearing interface with respect to the vertical in particular forward and backward, may be permitted and in particular serves to detect a user's desire for the chassis to move forward or backward.
  • the controller limits tilting of the load receiving interface with respect to the vertical extending therethrough, preferably by rotating the drive wheels in the tilt direction.
  • the chassis moves automatically in the direction desired by the user.
  • the tilt angle can be returned to zero, ie the load receiving interface is then again on the before the start of tilting through them Verti cal.
  • the controlled application of a torque to the drive wheels can take place in such a way that the chassis automatically moves in the desired direction after detecting a corresponding user request. In this case, the speed of locomotion can be specified. The user then needs to exert no additional force for this movement of the chassis.
  • the controlled application of torque to the drive wheels can also take place in the movement mode so that the drive of the chassis is only supportive, ie the user still has to apply a certain force, which is preferably adjustable, for the movement of the chassis.
  • the controller is additionally configured to counteract tilting of the load receiving interface with respect to a vertical line passing through it by dynamically varying an angle between the first arm and the second arm of the load-carrying module.
  • the center of gravity can be brought into a position in which a tilting of the load receiving interface with respect to they are minimized or prevented from running vertical.
  • the torques required to be applied to the drive wheels (and / or spoke stars) to prevent or limit the tipping of the load receiving interface can be minimized. An overload of the drive can be better prevented in this way.
  • the stair climbing module of a chassis is designed such that when coming into contact with a staircase or a similar obstacle at least a part of the ground contact elements of each spoke star gets into engagement with the steps. This can be achieved, for example, by allowing the drive wheels of the chassis to compress to the extent of contact with the edge of a step so that at least one ground contact element of each spoke star of the stair climbing module comes into load-bearing contact with the step, such that the chassis is locked to the spoke stars mounted floor contact elements on the stairs can "roll".
  • the drive wheels of the chassis are pneumatic and are in communication with a tire pressure control system that allows air to flow To supply drive wheels and to discharge from them.
  • the tire pressure control system when the chassis is to ascend or descend a flight of stairs, air may be released from the drive wheels until ground contact elements of the spoke stars of the stair climbing module come into load-bearing contact with a stair step. After overcoming the staircase, the tire pressure control system can again introduce air into the drive wheels to make it functional.
  • the tire pressure control system may for this purpose have a mounted on the chassis compressed air reservoir, from which the air is supplied to the drive wheels. The aforementioned tire pressure control system can thus enable the function of the stair climbing module, but it can also be provided only to always provide for a correct pressure pneumatic wheels drive.
  • the stair climbing module may be configured to easily rotate in one direction and to resist in the opposite direction of rotation. In this way, such a chassis can be pulled up a flight of stairs by a user without the stair climbing module resisting this movement, whereas that
  • Chassis is slowed down when shutting down a staircase through the then-acting rotational resistance, whereby the user-applied holding force is reduced.
  • each spoke star can be coupled to the drive of the chassis.
  • the controller is configured to prevent or prevent tilting of the load receiving interface with respect to a vertical line through the load receiving interface by controlled application of torque to the spoke stars or only to the spoke stars instead of the drive wheels limit.
  • the controlled application of a Torque to the spoke stars to avoid tipping the load receiving interface more effective than applying a torque to the drive wheels. If necessary, the controlled bring a torque but done both on the spoke stars and on the drive wheels when the drive wheels are still in contact with the ground.
  • a corresponding sensor similar to a wheel slip control in motor vehicles the required to avoid tilting of the load receiving interface torque in cooperation with the controller suitable between the
  • each spoke star can be designed so that it includes a number of its ground contact elements corresponding number radially extending to the drive axle support spokes whose radially inner end is rotatably mounted on the drive axle, wherein at the radially outer end of the support spokes each of the ground contact element is mounted.
  • the angular offset of the support spokes of a spoke star is preferably constant, i. in a spokes star with three support spokes, the support spokes and thus the ground contact elements are arranged at an angular distance of 120 °.
  • the support spokes of a spoke star may have a length which is smaller than the radius of the associated drive wheel.
  • the ground contact elements mounted on a spoke star are then not in load-bearing contact with the ground on which the chassis is located during normal operation of the chassis, i.e., when no steps have to be negotiated. However, in the manner already described above, they can come into load-bearing contact with a stair step if the function of the stair step module is to be used.
  • the support spokes of each spoke star can be made adjustable in length, wherein its shortest length is smaller than the radius of the associated drive wheel, and wherein its largest length is greater than the radius of the associated drive wheel.
  • the length adjustability of the support spokes can for example be realized in a hydraulic manner by a part of each support spoke is hydraulically moved relative to another part of the support spoke.
  • the length adjustment can also be realized electromechanically, for example by means of a driven by an electric motor spindle / nut assembly. In the retracted position (shortest length of the support spokes), the ground contact elements of each spoke star are not in load-bearing contact with the spokes
  • the support spokes may be part of a spokes star, which is rotatably mounted on the drive axle and, if desired, can be coupled to the drive of the chassis.
  • the term "support spoke” should not limit the corresponding element to a narrow, elongated body, but the underlying function is crucial.
  • a support spoke in the context of the present invention may for example also be a planar body, which establishes the connection between the ground contact element and the drive axle. Such a flat body can also taper from its base adjacent the drive axle to its free end.
  • the ground contact elements are designed as rotatable wheels.
  • the wheels attached to a spoke star thereby form a wheel group, wherein each wheel of a wheel group is arranged at a radial distance from the drive axle and is rotatably mounted.
  • the first arm of the load-carrying module is rigidly connected to a housing of the chassis.
  • the drive of the chassis can be arranged in the housing of the chassis.
  • the drive of the chassis can be designed so that it can also adjust the angle between the first arm and the second arm of the load-carrying module.
  • a separate drive for adjusting the angle between the first arm and the second arm may be present, which can cooperate with the controller.
  • emergency wheels can be rotatably mounted on a hinge axle, on which the first arm and the second arm of the load-bearing module are connected to one another in an articulated manner.
  • These emergency wheels serve to provide a further support point for the chassis when, for some reason, the controller can not prevent tipping over of the chassis or when the drive of the chassis fails, for example, in a power failure, so that the self-stabilizing function of the chassis according to the invention is no longer given is.
  • an undercarriage according to the invention can then roll on its drive wheels and the emergency wheels which are likewise supported on the ground in this emergency state.
  • the drive of the chassis according to the invention may, as already mentioned, be located in a housing of the chassis. Such a housing is preferably arranged around the drive axis. Alternatively and / or additionally, however, the drive can also be located in the drive wheels themselves. For example, each drive wheel may have a wheel hub motor. As already mentioned, the drive is preferably an electric drive, e.g. in the form of one or more electric motors. If necessary, the drive is also assigned a differential. The drive may have a transmission for over or under the driving force of the (electric) motor.
  • the gearbox can be a Harmony Drive gearbox that integrates well with the drive axle, along with one or more electric motors. Such coupled with an electric motor Harmony Drive transmission is also suitable as another drive for adjusting the angle between the first arm and the second arm of the support module.
  • a power storage in the form of a rechargeable battery, which is attached to a suitable location of the chassis.
  • Lithium batteries are currently preferred because of their high current density and low weight.
  • Chassis according to the invention are preferably provided with a user interface, for example in the form of an operating panel, which may be designed as a touchscreen. Through this user interface, the various operating modes can be selected and important operating parameters entered.
  • a user interface for example in the form of an operating panel, which may be designed as a touchscreen.
  • chassis according to the invention which leads in many areas to a significant facilitation of a transport task to be solved and helps to avoid physical overload or damage to a user.
  • Presently preferred embodiments of a chassis according to the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying schematic drawings. It shows:
  • FIG. 1 is a first embodiment of a chassis according to the invention seen in a spatial representation obliquely from above,
  • FIG. 2 shows the chassis of FIG. 1 in a side view
  • FIG. 3 is a front view of the chassis of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a plan view of the chassis of FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a chassis according to the figures 1 to 4 when overcoming a staircase, wherein a facing the viewer drive wheel of the chassis is not shown in order to better recognize the function of a stair climbing module
  • FIG. 6a shows an alternative embodiment of a stair climbing module of a chassis according to the invention, wherein wheels of the stair climbing module are in a position in which a stair climbing function is enabled
  • Fig. 6b the alternative embodiment of the stair climbing module of Fig. 6a in a state in which the wheels of the stair climbing module are in a position in which a normal movement of the chassis is possible
  • Fig. 7 shows a slightly modified embodiment of the chassis of FIG. 1 with a stretcher mounted on it.
  • FIGS. 1 to 4 show a first exemplary embodiment of a self-balancing, uniaxial chassis 10 in various views.
  • the chassis 10 has a so-called movement module 12, which has a drive axle 14 on which two drive wheels 16 and 18 are rotatably mounted at a distance from each other.
  • the two drive wheels 16, 18 pneumatic wheels, which are rotatably mounted at the two ends of the drive axle 14.
  • each Drive wheel 16, 18 thus includes a pneumatic tire 20, 22 mounted on a wheel rim 24, 26.
  • the movement module 12 further includes a drive 28 which can be coupled to the two drive wheels 16, 18 and which is received in the housing 30 in the exemplary embodiment shown, through which the drive axle 14 extends or into which the drive axle 14 protrudes from both sides.
  • the drive shaft 14 may therefore consist of several coaxially arranged parts.
  • the drive 28 here consists of two accommodated in the housing 30, not shown electric motor ren, of which one with the drive wheel 16 and the other with the drive wheel 18 can be coupled. Each electric motor can be interlocked with a gear ⁇ example, a harmonic drive gear, which is well-suited for placement in the near ⁇ approximately tubular housing 30th
  • the gearbox serves
  • the chassis 10 further includes a load support module, generally designated 32, which has a first arm 34 extending from the movement module 12.
  • the first arm 34 is integral with the housing 30 of the movement module 12 or otherwise rigidly connected to the housing 30, for example screwed.
  • the load bearing module 32 further includes a second arm 36 having a first end 38 hingedly connected to the first arm 34 and a second end 40 to which a load receiving interface 42 is hinged.
  • An angle ⁇ between the first arm 34 and the second arm 36 may be adjusted to raise or lower the load receiving interface 42.
  • an output driven by the drive 28 through the first arm 34 can serve, for example in the form of a worm shaft drive.
  • a separate drive motor may be arranged, with which the relative position of the two arms 34 and 36 and thus the angle ß can be changed.
  • the load-receiving interface 42 shown here only schematically serves to produce a releasable connection with a load to be transported by means of the chassis 10.
  • FIG. 7 shows a stretcher 44 at the load-receiving interface 42 attached.
  • the stretcher 44 may be attached to the load receiving interface 42 but for example, a basket or other container, which serves to accommodate objects to be transported. It is also possible to attach to the load-receiving interface 42 only a support plate (not shown), can be sold on the transported objects.
  • the load-receiving interface 42 is preferably designed as a quick-fastening interface, in order to enable simple and time-saving attachment and detachment
  • the chassis 10 is further provided with a so-called stair climbing module 46, which has two wheel groups 48, 50, in which three circumferentially equally spaced wheels 52 are in the embodiment shown.
  • Each wheel group 48, 50 is assigned to one of the drive wheels 16, 18 and, in the exemplary embodiment shown, is arranged laterally next to the associated drive wheel 16 or 18 such that it is rotatable about the drive axle 14.
  • each wheel group 48, 50 comprises a spokes star 54, each with three support spokes 56, at the radially outer end of each wheel 52 is rotatably mounted.
  • the radially inner ends of the support spokes 56 form the center of the spoke star 54, which is rotatably mounted on the drive axle 14.
  • the spoke star 54 is made in one piece, but it can also be multi-part.
  • Each wheel group 48, 50 is arranged axially offset in the illustrated embodiment with respect to the associated drive wheel 16 or 18.
  • Each wheel 52 has a significantly smaller diameter than the drive wheels 16 and 18. Also, a circle virtually enveloping the outside of the three wheels 52 of a wheel group has a smaller diameter than the drive wheels 16 and 18, so that in normal operation, i. without the use of a stair climbing function, only the drive wheels 16 and 18 are in contact with the ground on which the chassis 10 is located.
  • each wheel 48, 50 with the drive 28 koppeibar so that the chassis 10 can automatically perform a later described in more detail stair climbing function.
  • the two on the drive shaft 14 rotatably mounted spoke stars 54 can be coupled to the electric motor, which is responsible for a drive of the respective wheel group 48 or 50 associated drive wheel 16 or 18.
  • the chassis 10 has a controller with a user interface, not shown.
  • the user interface may be, for example, a control panel, such as a touchscreen, which may be attached to the first arm 34 or the second arm 36. This user interface allows, for example, the selection of different operating modes and input and control of various operating parameters.
  • the user interface need not be attached to the chassis 10, but may also communicate wirelessly with the control of the chassis 10.
  • the user interface may be implemented as an app that can be loaded onto a smartphone to allow a user of the chassis 10 to control the chassis 10 via his smartphone.
  • the control of the chassis 10 includes a tilt sensor (not shown) and an acceleration sensor (not shown) mounted at appropriate locations on the chassis 10.
  • the controller is configured to limit by controlled application of a torque to the drive wheels 16, 18, tilting of the load receiving interface 42 relative to verhin an axis extending in an initial state by the load-receiving interface 42 vertical V ⁇ countries or in any case by means of the drive 28th
  • the initial state is that state that is present before tilting the load-receiving interface 42.
  • the initial state is in any case a stable state, but does not need to be an equilibrium state, but may be an artificially stabilized state by applying a compensating torque to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50.
  • the task of the controller is to stabilize the due to the uniaxial design of the chassis 10 latent unstable state and in particular to prevent the vehicle frame 10 tipping forward or backward, if desired, but also to the left or right, both at a stoppage of the chassis 10 as well as when the chassis 10 is in a locomotion.
  • the chassis 10 In a selectable via the user interface standstill mode, the chassis 10 automatically performs no serving for its movement movement. Rather, the controller in this standstill mode only has the task of balancing the chassis 10 including an optionally attached to the load receiving interface 42 load or to stabilize, ie to prevent it from tipping over. To this end, based on the data provided by the inclination sensor and the acceleration sensor, the controller applies, if that data, a tilting of the load-receiving interface 42 relative to that through the load-receiving interface 42 extending vertical view, a tilt compensating torque on the drive wheels 16 and / or 18 on. In a stair climbing mode described in more detail later, the torque compensating a tilting can be additionally or even exclusively applied to the wheel groups 48, 50.
  • the amount of tilting can be expressed by a tilt angle cp that is set in a tilted state between the vertical V passing through the load receiving interface 42 and the position of the load receiving interface 42. In the untilted state, this tilt angle cp is zero, since the load receiving interface 42 is in the untilted state on the vertical V.
  • the chassis 10 rotates about a rotational axis D, which results from a compound of the two ground-contacting support points of the drive wheels 16 and 18 of the chassis 10 (see Fig. 2).
  • the in the initial state through the load receiving interface 42 extending vertical V can intersect the axis of rotation D when the load receiving interface 42 in the initial state is exactly vertical over the axis of rotation D. As a rule, this vertical V will not intersect the axis of rotation D.
  • the control of the chassis 10 endeavors, after detecting an incipient tilting of the chassis 10, to bring the tilt angle ⁇ back to zero by applying a counter torque corresponding to the tilting moment to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50.
  • a counter torque corresponding to the tilting moment to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50.
  • the applied counter torque is at least temporarily greater than the overturning moment.
  • a state of the chassis 10 tilted with respect to the initial condition can be stabilized and then used as a new starting condition.
  • the chassis 10 may be configured to not support locomotion, i. that a user must push the chassis 10 and any load on it with his own force to bring an object to be transported to another location.
  • locomotion i. that a user must push the chassis 10 and any load on it with his own force to bring an object to be transported to another location.
  • the above-described self-stabilizing function of the chassis 10 is maintained even during such shifting of the chassis 10.
  • the drive 28 of the chassis 10 can be used to assist locomotion of the chassis or even to enable it automatically.
  • a movement mode can be selected via the user interface, in which the control of the chassis 10 recognizes the desire of a user to move the chassis, and then supports this movement or even executes it automatically.
  • a slight tilting of the load receiving interface 42 relative to its initial state may occur in the movement mode, for example when a user starts pushing the chassis 10 on a handle (not shown) in the desired direction.
  • the control of the chassis 10 may then, in addition to the counter torque required for stabilization, apply a torque to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50, which assist or independently drive the travel of the chassis 10 in the desired direction.
  • a maximum speed with which the chassis 10 is to travel can be specified via the user interface. Even in the movement mode takes place at any time a self-balancing or self-stabilization of the chassis 10 to prevent tipping over of the chassis 10.
  • an upper side 58 of the load-receiving interface 42 is always shown in a horizontal position.
  • this top 58 may depend on which load is connected to the load receiving interface 42, also located in a position deviating from the horizontal.
  • the load-receiving interface 42 is connected to a seat (not shown) for transporting a person, then it is usually more comfortable and safer if that seat is in a somewhat reclined position.
  • a stabilized state of the chassis 10 therefore does not require a horizontal position of the load receiving interface 42 and in particular its top 58th
  • the chassis 10 may therefore at the articulated connection between the second end 40 of the second arm 36 and the load receiving interface 42 an auxiliary drive (not shown), for example in the form of another electric motor with or without gear, which cooperates with the control of the chassis 10 and based on the supplied sensor data dynamically ensures that the load receiving interface 42 is always in a horizontal position.
  • the chassis 10 may also be operated in a stair climbing mode, which may be a sub-mode of the movement mode. This stair climbing mode will now be explained in more detail with reference to Figures 5 and 6.
  • the wheels 52 of the wheel assemblies 48 and 50 are the predominantly or even exclusively load bearing wheels of the chassis 10.
  • Contacting the wheels 52 with a step or other obstacle to be overcome may be in the first embodiment shown in Figs of the chassis 10 are made possible by the fact that the pneumatic tires 20, 22 of the drive wheels 16, 18 are designed so that they can compress when contacted with an edge of a step so far that one or more wheels 52 of a wheel group 48, 50 in load-bearing Contact the stairs.
  • the pneumatic tires 20, 22 may be so-called balloon tires that require only low air pressure and therefore can be compressed sufficiently easily.
  • the pneumatic tires 20, 22 may communicate with a tire pressure control system that allows air to escape from the Release tires 20, 22 and re-supply after overcoming a staircase or other obstacle.
  • FIG. 5 shows schematically how the wheels 52 of a wheel group 48, 50 are in contact with steps.
  • the chassis 10 By driving the associated spoke star 54, on which the wheels 52 are rotatably mounted, the chassis 10 can move up the stairs or at least support the upward movement.
  • a suitable counter-torque may be introduced from the drive 28 into the spoke stars 54, which decelerates the downward movement of the chassis 10 and thereby relieves a user of the chassis 10 holding the chassis.
  • the control of the chassis 10 may also be adapted to allow a fully automatic up and down travel of the chassis 10 via a staircase. After the staircase (or other obstacle) has been overcome, further movement of the chassis 10 takes place again by means of the drive wheels 16, 18, as already described above.
  • FIGS. 6a and 6b schematically show an alternative embodiment of the stair climbing module 46.
  • the support spokes 56 are designed to be adjustable in length and can be adjusted from a retracted position shown in FIG. 6b to an extended position shown in FIG. 6a and back.
  • the state shown in FIG. 6a corresponds to the stair climbing mode in which step-shaped or other obstacles can be overcome by driving the spoke stars 54, because the wheels 52 located on the support spokes 56 have moved into a position due to the extension of the support spokes 56 they are beyond the outer periphery of the drive wheels 16, 18 and thus can come into contact with, for example, a staircase.
  • the state shown in Figure 6b corresponds to the normal standstill or movement mode without stair climbing function. In this state, the wheels 52 are displaced by the retraction of the support spokes 56 into a position within the outer periphery of the drive wheels 16, 18.
  • a chassis 10 is shown in Figure 7 similar to the embodiment shown in Figures 1 to 5, on the load receiving interface 42 a stretcher 44 is attached.
  • the stretcher 44 is provided at both ends with a handle 60 to a user (doctor, nurse, nursing staff) a simple back and forth of the chassis 10 with it mon- allowed stretcher 44.
  • the chassis 10 itself need not have a handle.
  • Indicated at 62 is a compressed air reservoir which is fixed to the first arm 34 of the chassis 10 and belongs to the tire pressure control system. If air has been released from the tires 20, 22 to enable the stair climbing function, after overcoming the stairs, air may be supplied to the tires 20, 22 from the compressed air reservoir 62 again to restore proper functioning of the drive wheels 16, 18.
  • the tires 20, 22 from a material which has sufficient stability during normal operation and yet allows the stair climbing mode to allow the tires 20, 22 to compress far enough to permit load-bearing engagement of the wheels 52 allow the stair climbing module 46.
  • emergency wheels 64 are rotatably mounted on a hinge axis to which the first arm 34 and the second arm 36 of the load-bearing module 32 are hinged together. These emergency wheels 64 serve to provide a further support point for the chassis 10 when, for some reason, the control can no longer prevent the chassis 10 from tipping over, for example when the drive 28 of the chassis 10 fails, such as in the event of a power failure the self-stabilizing function of the chassis 10 is no longer given. In such an emergency, the chassis 10 can roll on its drive wheels 16, 18 and in this emergency state also supported on the ground emergency wheels 64.

Abstract

The invention relates to a self-balancing, single-axle running-gear unit (10), comprising: a movement module (12) having a drive axle (14) on which two drive wheels (16, 18) are rotatably mounted, and a drive (28) which can be coupled to the two drive wheels; a stair-climbing module (46) having two spoked stars (54) which are mounted so as to be rotatable about the drive axle (14), wherein each spoked star (54) has a plurality of radially extending supporting spokes (56) which are arranged with an offset in the circumferential direction and which have a radially outer, free end on which a ground contact element is fitted, and wherein each spoked star (54) is arranged laterally next to one of the drive wheels (16, 18); and a controller which contains an inclination sensor and/or an acceleration sensor and is configured, by controlled application of a torque to the drive wheels (16, 18) and/or to the spoked stars (54), to prevent or to limit tilting of the load-receiving interface (42) relative to a vertical (V) extending through the load-receiving interface (42) in an initial state.

Description

Selbstbalancierendes, einachsiges Fahrgestell mit Treppensteigfunktion  Self-balancing, single-axle chassis with stair climbing function
Die Erfindung betrifft ein selbstbalancierendes, einachsiges Fahrgestell mit einer Treppensteigfunktion. Mit 'Treppensteigfunktion" ist hier insbesondere gemeint, dass das Fahrgestell dazu in der Lage ist, sich entweder selbsttätig oder durch die Kraft eines Benutzers eine Treppe hinauf und hinunter zu bewegen. Die Treppensteigfunktion kann aber auch dazu genutzt werden, andere Hindernisse wie z.B. Bordsteine, Schwellen oder ähnliches zu überwinden. The invention relates to a self-balancing, single-axle chassis with a stair climbing function. By 'stair climbing function' it is meant in particular that the chassis is capable of moving up and down stairs either by itself or by the power of a user, but the stair climbing function can also be used to bridge other obstacles such as curbs, To overcome thresholds or the like.
Transportaufgaben sind heutzutage mannigfaltig. Beispielsweise müssen teils schwere Waren in Transportfahrzeuge ein- und am Bestimmungsort wieder ausgeladen werden. In Häusern ohne Fahrstuhl müssen schwere Gegenstände durch das Treppenhaus häufig über mehrere Stockwerke hinweg transportiert werden. Im industriellen Umfeld (z.B. in einer Fabrik oder in der Logistik) müssen Lasten aller Art hin und her bewegt werden, oft unter beengten räumlichen Bedingungen. Transport tasks are manifold today. For example, sometimes heavy goods must be loaded in transport vehicles and unloaded again at the destination. In homes without an elevator, heavy items must often be transported through the stairwell over several floors. In an industrial environment (such as in a factory or in logistics), loads of all kinds have to be moved back and forth, often in confined spaces.
Insbesondere beim Transport körperbehinderter, kranker oder verletzter Menschen erschwert die zunehmende Anzahl von Personen mit erhöhtem Körpergewicht die zu lösende Transportaufgabe. Hinzu kommen oft räumliche Einschränkungen wie enge Treppenhäuser, schmale Flure und ähnliches. Rettungssanitäter und Personen, die in Krankenhäusern oder Pflegeheimen tätig sind, sehen sich daher zunehmend größeren Belastungen bei der Umlagerung und dem Transport von Patienten ausgesetzt. Zu berücksichtigen ist ferner, dass ein Patiententransport unter Umständen auch unter widrigen Bedingungen (Wetter, abfallende oder ansteigende Untergründe, unebene oder rutschige Untergründe etc.) stattfinden muss und dadurch zusätzlich erschwert sein kann. In particular, when transporting physically disabled, sick or injured people, the increasing number of persons with increased body weight complicates the transportation task to be solved. In addition, there are often spatial restrictions such as narrow staircases, narrow corridors and the like. Paramedics and people working in hospitals or nursing homes, therefore, are increasingly exposed to greater burden in the rearrangement and transport of patients. It should also be taken into account that under certain circumstances a patient transport may also have to take place under adverse conditions (weather, falling or rising surfaces, uneven or slippery surfaces, etc.), which may make it even more difficult.
Es besteht daher grundsätzlich der Wunsch nach einer kompakten und gut manövrierbaren Transportvorrichtung, die eine Lösung der geschilderten und weiterer Transportaufgaben vereinfacht. There is therefore basically the desire for a compact and well maneuverable transport device, which simplifies a solution of the described and other transport tasks.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein selbstbalancierendes, einachsiges Fahrgestell mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Demnach enthält das erfindungsgemäße Fahrgestell ein Bewegungsmodul mit einer Antriebsachse, an der zwei Antriebsräder drehbar montiert sind. Ein vorzugsweise elektri- scher und ebenfalls zum Fahrgestell gehörender Antrieb ist mit den zwei Antriebsrädern koppelbar. Das erfindungsgemäße Fahrgestell umfasst ferner ein Lasttragmodul mit einem ersten Arm, der sich von dem Bewegungsmodul erstreckt, und einem zweiten Arm. Der zweite Arm hat ein erstes Ende, das gelenkig mit dem ersten Arm verbunden ist, und ein zweites Ende, an dem eine Lastaufnahmeschnittstelle vorzugsweise gelenkig angebracht ist. Die Lastaufnahmeschnittstelle dient dazu, eine Verbindung mit dem zu transportierenden Gegenstand oder einer Transportvorrichtung herzustellen, in der oder auf der sich zu transportierende Gegenstände oder Güter befinden. Beispielsweise kann die Lastaufnahmeschnittstelle zur lösbaren Befestigung einer Krankentrage ausgeführt sein. Alternativ kann die Lastaufnahmeschnittstelle zur Verbindung mit einem Korb oder anderen Behälter dienen, in dem sich zu transportierende Waren befinden. Die Lastaufnahmeschnittstelle kann auch dazu ausgestaltet sein, eine Tragplattform abzustützen, auf der zu transportierende Gegenstände abgesetzt werden. Die Lastaufnahmeschnittstelle kann eine genormte Lastaufnahmeschnittstelle sein. Insbesondere kann die Lastaufnahmeschnittstelle dazu ausgestaltet sein, ein schnelles Befestigen und Lösen einer mit ihr zu verbindenden Transportvorrichtung zu ermöglichen. Durch Verändern des Winkels zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm des Lasttragmoduls kann die Lastaufnahmeschnittstelle in eine höhere oder tiefere Stellung gebracht werden. This object is achieved by a self-balancing, single-axle chassis with the features specified in claim 1. Accordingly, the chassis according to the invention includes a movement module with a drive axle on which two drive wheels are rotatably mounted. A preferably electrical shear and also belonging to the chassis drive can be coupled with the two drive wheels. The chassis according to the invention further comprises a load-bearing module having a first arm extending from the movement module and a second arm. The second arm has a first end hingedly connected to the first arm and a second end to which a load receiving interface is preferably hinged. The load-receiving interface serves to connect to the object to be transported or to a transport device in or on which objects or goods to be transported are located. For example, the load-receiving interface can be designed for releasably securing a stretcher. Alternatively, the load-receiving interface can be used to connect to a basket or other container containing goods to be transported. The load receiving interface may also be configured to support a support platform on which objects to be transported are deposited. The load-receiving interface can be a standardized load-receiving interface. In particular, the load-receiving interface can be designed to allow quick attachment and detachment of a transport device to be connected with it. By varying the angle between the first arm and the second arm of the load-carrying module, the load-bearing interface can be brought into a higher or lower position.
Das erfindungsgemäße Fahrgestell ist ferner mit einem Treppensteigmodul ausgerüstet, das zwei Speichensterne aufweist, die so montiert sind, dass sie sich um die Antriebsachse drehen können. Mit anderen Worten, die zwei Antriebsräder und die zwei Speichensterne des erfindungsgemäßen Fahrgestells können sich um dieselbe Achse drehen. Jeweils ein Speichenstern ist seitlich neben einem der Antriebsräder angeordnet. Bezüglich der Antriebsachse kann der einem Antriebsrad zugeordnete Speichenstern seitlich außerhalb des Antriebsrades angeordnet sein, jedoch ist er bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrgestells seitlich innerhalb des zugeordneten Antriebsrades angeordnet. The chassis according to the invention is further equipped with a stair climbing module having two spoke stars which are mounted so that they can rotate about the drive axle. In other words, the two drive wheels and the two spoke stars of the chassis according to the invention can rotate about the same axis. In each case a spoke star is arranged laterally next to one of the drive wheels. With respect to the drive axle, the spoke star associated with a drive wheel can be arranged laterally outside the drive wheel, but in a preferred embodiment of the chassis according to the invention it is arranged laterally within the assigned drive wheel.
Mit "Speichenstern" ist hier ein ein- oder mehrteiliges Bauteil mit einem Zentrum gemeint, das koaxial zur Antriebsachse angeordnet ist und von dem aus sich speichenartig mehrere als Tragspeichen bezeichnete Stützarme zumindest im The term "spoke star" here means a one-part or multi-part component with a center which is arranged coaxially to the drive axis and from which a plurality of support arms, referred to as support spokes, at least in the manner of a spoke
Wesentlichen radial nach außen erstrecken. Am radial äußeren, freien Ende jeder Tragspeiche ist ein Bodenkontaktelement angebracht, mit welchem sich die Tragspeiche auf dem Untergrund abstützen kann, auf dem das Fahrgestell sich befindet. Das Bodenkontaktelement kann beispielsweise ein Fuß sein, der vorzugsweise aus einem rutschfesten Material besteht, etwa aus Gummi oder einem gummiartigen Elastomermaterial. Der Fuß kann an das freie Ende der Tragspeiche angesetzt sein oder kann das freie Ende der Tragspeiche umgeben. Beispielsweise kann jeder Fuß ein Formteil sein, das auf das freie Ende der zugehörigen Tragspeiche aufgeschoben wird. Jeder Fuß kann durch seine Gestalt ein Abrollen auf dem Untergrund ermöglichen oder unterstützen. Dazu ist es nicht erforderlich, dass der Fuß drehbar an der Tragspeiche angebracht ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrgestells sind zumindest einige der Bodenkontaktelemente Räder, die am oder in der Nähe des freien Endes der zugehörigen Tragspeiche drehbar gelagert sind. Extend substantially radially outward. At the radially outer, free end of each support spoke a ground contact element is mounted, with which the support spoke can be supported on the ground on which the chassis is located. The ground contact element may for example be a foot, preferably made of a non-slip material, such as rubber or a rubbery elastomeric material. The foot may be attached to the free end of the support spoke or may surround the free end of the support spoke. For example, each foot may be a molded part, which is pushed onto the free end of the associated support spoke. Each foot, by its shape, can enable or support rolling on the ground. For this it is not necessary that the foot is rotatably mounted on the support spoke. In a preferred embodiment of the chassis according to the invention, at least some of the ground contact elements are wheels which are rotatably mounted on or in the vicinity of the free end of the associated support spoke.
Schließlich hat das erfindungsgemäße Fahrgestell eine Steuerung, die einen Neigungssensor und/oder einen Beschleunigungssensor enthält und dazu konfiguriert ist, durch gesteuertes Aufbringen eines Drehmoments auf die Antriebsräder und/oder die Speichensterne ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich einer durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufenden Vertikalen zu verhindern oder zu begrenzen. Hingewiesen sei in diesem Zusammenhang darauf, dass mit der durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufenden Vertikalen immer diejenige Vertikale gemeint ist, die in einem Ausgangszustand durch die Lasta uf na h mesch n ittstel le verläuft, also vor einem beginnenden Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle. Je nach dem Untergrund, auf dem sich das Fahrgestell befindet, können die Drehmomente, die auf die Antriebsräder und/oder Speichensterne aufgebracht werden, für beide Antriebsräder oder Speichensterne gleich oder unterschiedlich sein. Je nach Situation kann ein Drehmoment auch auf nur ein Antriebsrad oder einen Speichenstern aufgebracht werden. Mit dem Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich einer durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufenden Vertikalen ist in erster Linie ein Kippen um die Antriebsachse gemeint, d.h. ein Kippen nach vorne oder nach hinten. Jedoch kann alternativ oder zusätzlich auch ein seitliches Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle gemeint sein, d.h. ein Kippen nach links oder rechts, das durch die Steuerung ebenfalls verhindert werden kann, beispielsweise indem durch Antreiben nur eines der zwei Antriebsräder oder durch gegensinniges Antreiben der zwei Antriebsräder das Fahrgestell zunächst so um seine Hochachse (z-Richtung, siehe auch Fig. 2) verdreht wird, dass durch anschließendes gesteuertes Aufbringen eines Drehmoments auf die Antriebsräder (oder Speichensterne) dem Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle entgegengewirkt werden kann. Die zuvor beschriebene Selbstbalancierungs- oder Selbststabilisierungsfunktion ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt, z.B. aus der DE 10 2011 084 236 AI oder der DE 600 21 419 T2. Es kann daher im Folgenden davon abgesehen werden, die erforderliche Steuerung und ihre Funktionsweise in allen Einzelheiten zu beschreiben. Finally, the chassis according to the invention has a controller that includes a tilt sensor and / or an acceleration sensor and is configured to prevent or control tilting of the load receiving interface with respect to a vertical line passing through the load receiving interface by controlled application of torque to the drive wheels and / or spoke stars limit. It should be noted in this connection that the vertical running through the load-bearing interface always means that vertical which, in an initial state, passes through the load-bearing interface, ie before the load-receiving interface tilts. Depending on the ground on which the chassis is located, the torques applied to the drive wheels and / or spoke stars may be the same or different for both drive wheels or spoke stars. Depending on the situation, a torque can also be applied to just one drive wheel or a spoke star. With the tilting of the load receiving interface with respect to a running through the load receiving interface vertical is meant primarily a tilting about the drive axle, ie, a tilting forward or backward. However, alternatively or additionally, also a lateral tilting of the load receiving interface may be meant, ie tilting to the left or right which may also be prevented by the control, for example by first driving the chassis by driving only one of the two drive wheels or by driving the two drive wheels in opposite directions is rotated about its vertical axis (z-direction, see also Fig. 2) that can be counteracted by subsequent controlled application of torque to the drive wheels (or spoke stars) tilting of the load receiving interface. The self-balancing or self-stabilizing function described above is already known from the prior art, for example from DE 10 2011 084 236 A1 or DE 600 21 419 T2. It may therefore be omitted in the following to describe in detail the required control and its operation.
Grundsätzlich basiert die Fähigkeit zur Selbstbalancierung auf einer Regelung für ein inverses Pendel, d.h., ein Pendel, dessen Gewicht sich oben und dessen Drehpunkt sich unterhalb des Gewichts befindet. Im Gleichgewichtszustand befinden sich Gewicht und Drehpunkt auf einer Vertikalen, welche durch den Drehpunkt und den Schwerpunkt des Gewichts verläuft. Verlässt das Gewicht seinen Gleichgewichtszustand auf der Vertikalen (dies entspricht dem Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bei der vorliegenden Erfindung), versucht die Steuerung, dem entgegenzuwirken. Eine Steuerungsstrategie besteht darin, wieder einen Gleichgewichtszustand herzustellen. Dieses Ziel kann erreicht werden, indem das Gewicht durch eine gesteuerte Kraft- oder Drehmomenteinwirkung wieder in seine ursprüngliche Position zurückgeführt wird. Dieses Ziel kann aber auch erreicht werden, indem der Drehpunkt des Systems in eine neue Position unterhalb des Gewichts gebracht wird, genauer in eine Position, die sich auf einer Vertikalen befindet, die sich in der momentanen Position des Gewichts durch den Schwerpunkt des Gewichts erstreckt. Im Falle eines komplexeren Systems ist mit dem Begriff "Schwerpunkt" immer der resultierende Schwerpunkt des Gesamtsystems gemeint, im Fall der vorliegenden Erfindung also beispielsweise der resultierende Schwerpunkt des Fahrgestells oder, falls das Fahrgestell zur Lösung einer Transportaufgabe verwendet wird, der resultierende Schwerpunkt des Fahrgestells einschließlich der mit ihm transportierten Last. Basically, the ability to self-balance is based on an inverse pendulum control, that is, a pendulum whose weight is at the top and whose pivot point is below the weight. At equilibrium, the weight and pivot point are on a vertical which passes through the center of gravity and center of gravity of the weight. When the weight leaves its equilibrium state on the vertical (this corresponds to the tilting of the load-bearing interface in the present invention), the controller tries to counteract this. A control strategy is to restore equilibrium. This goal can be achieved by returning the weight to its original position by a controlled force or torque action. However, this goal can also be achieved by bringing the pivot point of the system to a new position below the weight, more specifically to a position located on a vertical which extends in the current position of the weight through the center of gravity of the weight. In the case of a more complex system, the term "center of gravity" always means the resulting center of gravity of the overall system, in the case of the present invention, for example, the resulting center of gravity of the chassis or, if the chassis is used to solve a haulage task, the resulting center of gravity of the chassis the load transported with him.
Zumindest für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es aber keine notwendige Bedingung, den resultierenden Schwerpunkt des Gesamtsystems vertikal über dem Drehpunkt des Systems zu positionieren. Die Steuerung des erfindungsgemäßen Fahrgestells kann vielmehr Ungleichgewichtszustände des Gesamtsystems zulassen, solange die Kraft des Fahrgestellantriebs dazu ausreicht, ein das Ungleichgewicht kompensierendes Drehmoment auf die Antriebsräder und/oder die Speichensterne aufzubringen, um so ein Umkippen des Fahrgestells zu verhindern. Es versteht sich, dass in einem solchen Fall das zur Kompensation eines aktuell vorhandenen However, at least for the purposes of the present invention, it is not a necessary condition to position the resulting center of gravity of the overall system vertically above the pivot point of the system. Rather, the control of the chassis of the invention may allow for imbalance conditions of the overall system as long as the force of the chassis drive is sufficient to apply a torque compensating for the imbalance to the drive wheels and / or the spoke stars so as to prevent the chassis from tipping over. It is understood that in such a case that for the compensation of a currently existing
Ungleichgewichtszustands notwendige Drehmoment dauerhaft und nicht nur momentan auf die Antriebsräder und/oder Speichensterne aufgebracht werden muss. Es versteht sich somit auch, dass der im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Bezug genommene Ausgangszustand, aus dem heraus ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle stattfindet, ein Gleichgewichtszustand des Gesamtsystems oder ein Ungleich- gewichtszustand des Gesamtsystems sein kann. Die im Ausgangszustand durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufende Vertikale muss also im Ausgangszustand nicht notwendigerweise auch durch den Drehpunkt des Gesamtsystems verlaufen. Unbalance state necessary torque permanently and not only momentarily must be applied to the drive wheels and / or spoke stars. It is therefore also understood that in the context of the present invention in relation taken initial state from which a tilting of the load receiving interface takes place, a state of equilibrium of the overall system or an unbalance state of the entire system can be. The vertical in the initial state through the load receiving interface vertical therefore does not necessarily have to run through the pivot point of the entire system in the initial state.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrgestells ist die Steuerung in wenigstens zwei Betriebsmodi betreibbar, einem sogenannten Stillstandsmodus und einem Bewegungsmodus. Der Stillstandsmodus dient dazu, das Fahrgestell im Stillstand selbsttätig zu stabilisieren, d.h. ein Umkippen des Fahrgestells zu verhindern. Im Stiilstandsmodus wird daher vorzugsweise ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich der im Ausgangszustand durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufenden Vertikalen nicht zugelassen bzw. nur soweit zugelassen, wie es zur Erfassung eines beginnenden Kippens notwendig ist. Eine Fortbewegung des Fahrgestells wird im Stillstandsmodus nicht unterstützt. Allerdings kann das Fahrgestell im Stillstandsmodus diejenigen Bewegungen ausführen, die zum Verhindern eines Kippens der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich der durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufenden Vertikalen notwendig sind, beispielsweise ein Drehen des Fahrgestells um seine Hochachse durch einseitiges Antreiben eines Antriebsrades oder gegensinniges Antreiben beider Antriebsräder (und/oder Speichensterne). In preferred embodiments of the chassis according to the invention, the control is operable in at least two operating modes, a so-called standstill mode and a movement mode. The standstill mode serves to automatically stabilize the chassis at standstill, i. to prevent overturning of the chassis. In Stiilstandsmodus therefore preferably a tilting of the load receiving interface with respect to the running in the initial state through the load receiving interface vertical is not allowed or only as far as it is necessary to detect an incipient tilting. Moving the chassis is not supported in standstill mode. However, in a standstill mode, the undercarriage may perform those movements necessary to prevent tilting of the load receiving interface with respect to the verticals through the load receiving interface, such as rotating the chassis around its vertical axis by unidirectionally driving a drive wheel or driving both drive wheels (and / or spoke stars in opposite directions) ).
Im Bewegungsmodus ist die Steuerung vorzugsweise dazu konfiguriert, ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich der im Ausgangszustand durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufenden Vertikalen lediglich zu begrenzen. Mit anderen Worten, ein gewisses Maß eines Kippens der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich der durch sie verlaufenden Vertikalen, insbesondere nach vorne und nach hinten, kann zugelassen werden und dient insbesondere zur Erfassung des Wunsches eines Benutzers, dass das Fahrgestell sich nach vorne oder nach hinten fortbewegen soll. Nach Erfassen eines solchen Benutzerwunsches begrenzt die Steuerung ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich der durch sie verlaufenden Vertikalen vorzugsweise durch Drehen der Antriebsräder in die Kipprichtung. Dadurch wird zum einen einem weiteren Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle entgegengewirkt und zum anderen bewegt sich das Fahrgestell selbsttätig in der vom Benutzer gewünschten Richtung. Während der Fortbewegung des Fahrgestells kann der Kippwinkel wieder auf null zurückgeführt werden, d.h. die Lastaufnahmeschnittstelle befindet sich dann wieder auf der vor dem Beginn des Kippens durch sie verlaufenden Verti- kalen. Im Bewegungsmodus kann das gesteuerte Aufbringen eines Drehmoments auf die Antriebsräder (und/oder Speichensterne) solchermaßen erfolgen, dass das Fahrgestell sich nach Erfassen eines entsprechenden Benutzerwunsches selbsttätig in der gewünschten Richtung fortbewegt. Dabei kann die Geschwindigkeit der Fortbewegung vorgegeben werden. Der Benutzer braucht dann für diese Fortbewegung des Fahrgestells keine zusätzliche Kraft auszuüben. Das gesteuerte Aufbringen eines Drehmoments auf die Antriebsräder kann im Bewegungsmodus auch so erfolgen, dass der Antrieb des Fahrgestells lediglich unterstützend tätig ist, d.h. der Benutzer muss für die Fortbewegung des Fahrgestells noch eine gewisse Kraft, die vorzugsweise einstellbar ist, selbst aufbringen. In the motion mode, the controller is preferably configured to merely limit tilting of the load-receiving interface with respect to the vertical in the initial state through the load-receiving interface. In other words, a degree of tilting of the load-bearing interface with respect to the vertical, in particular forward and backward, may be permitted and in particular serves to detect a user's desire for the chassis to move forward or backward. Upon detecting such a user request, the controller limits tilting of the load receiving interface with respect to the vertical extending therethrough, preferably by rotating the drive wheels in the tilt direction. As a result, on the one hand counteracts further tilting of the load receiving interface and on the other hand, the chassis moves automatically in the direction desired by the user. During the movement of the chassis, the tilt angle can be returned to zero, ie the load receiving interface is then again on the before the start of tilting through them Verti cal. In the movement mode, the controlled application of a torque to the drive wheels (and / or spoke stars) can take place in such a way that the chassis automatically moves in the desired direction after detecting a corresponding user request. In this case, the speed of locomotion can be specified. The user then needs to exert no additional force for this movement of the chassis. The controlled application of torque to the drive wheels can also take place in the movement mode so that the drive of the chassis is only supportive, ie the user still has to apply a certain force, which is preferably adjustable, for the movement of the chassis.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrgestells ist die Steuerung zusätzlich dazu konfiguriert, durch dynamisches Verändern eines Winkels zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm des Lasttragmoduls einem Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich einer durch sie verlaufenden Vertikalen entgegenzuwirken. Durch Verstellen des Winkels zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm des Lasttragmoduls kann der sich für die gesamte Anordnung (Fahrgestell plus gegebenenfalls an der Lastaufnahmeschnittstelle angebrachte Last) ergebende, resultierende Schwerpunkt in eine Position gebracht werden, in der ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich der durch sie verlaufenden Vertikalen minimiert oder verhindert wird. Durch das dynamische Verändern der Position des resultierenden Schwerpunktes können die Drehmomente kleiner gehalten werden, die zum Verhindern oder Begrenzen des Kippens der Lastaufnahmeschnittstelle auf die Antriebsräder (und/oder Speichensterne) aufgebracht werden müssen. Eine Überlastung des Antriebs kann auf diese Weise besser verhindert werden. In preferred embodiments of the chassis according to the invention, the controller is additionally configured to counteract tilting of the load receiving interface with respect to a vertical line passing through it by dynamically varying an angle between the first arm and the second arm of the load-carrying module. By adjusting the angle between the first arm and the second arm of the load-carrying module resulting for the entire assembly (chassis plus possibly attached to the load receiving interface load) resulting, the center of gravity can be brought into a position in which a tilting of the load receiving interface with respect to they are minimized or prevented from running vertical. By dynamically changing the position of the resulting center of gravity, the torques required to be applied to the drive wheels (and / or spoke stars) to prevent or limit the tipping of the load receiving interface can be minimized. An overload of the drive can be better prevented in this way.
Das Treppensteigmodul eines erfindungsgemäßen Fahrgestells ist solchermaßen ausgebildet, dass beim in Kontakt kommen mit einer Treppe oder einem ähnlichen Hindernis zumindest ein Teil der Bodenkontaktelemente jedes Speichensterns mit den Treppenstufen in Eingriff gerät. Dies lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass die Antriebsräder des Fahrgestells bei einem Kontakt mit der Kante einer Treppenstufe sich soweit zusammendrücken lassen, dass mindestens ein Bodenkontaktelement jedes Speichensterns des Treppensteigmoduls in einen lasttragenden Kontakt mit der Treppenstufe gerät, sodass das Fahrgestell mittels der an den Speichensternen montierten Bodenkontaktelemente auf der Treppe "abrollen" kann. In einer Ausführungsform sind die Antriebsräder des Fahrgestells luftbereift und stehen mit einem Reifendrucksteuersystem in Verbindung, welches es erlaubt, Luft den Antriebsrädern zuzuführen und aus ihnen abzulassen. Bei einer solchen Ausführungsform kann dann, wenn das Fahrgestell eine Treppe hinauf- oder hinabfahren soll, Luft aus den Antriebsrädern solange abgelassen werden, bis Bodenkontaktelemente der Speichensterne des Treppensteigmoduls in lasttragenden Kontakt mit einer Treppenstufe kommen. Nach Überwinden der Treppe kann das Reifendrucksteuersystem wieder Luft in die Antriebsräder einleiten, um deren Funktionstüchtigkeit herzustellen. Das Reifendrucksteuersystem kann dazu einen am Fahrgestell angebrachten Druckluftspeicher aufweisen, aus dem die Luft den Antriebsrädern zugeführt wird. Das erwähnte Reifendrucksteuersystem kann auf diese Weise die Funktion des Treppensteigmoduls ermöglichen, es kann aber auch lediglich dafür vorgesehen sein, immer für einen korrekten Druck luftbereifter Antriebsräder zu sorgen. The stair climbing module of a chassis according to the invention is designed such that when coming into contact with a staircase or a similar obstacle at least a part of the ground contact elements of each spoke star gets into engagement with the steps. This can be achieved, for example, by allowing the drive wheels of the chassis to compress to the extent of contact with the edge of a step so that at least one ground contact element of each spoke star of the stair climbing module comes into load-bearing contact with the step, such that the chassis is locked to the spoke stars mounted floor contact elements on the stairs can "roll". In one embodiment, the drive wheels of the chassis are pneumatic and are in communication with a tire pressure control system that allows air to flow To supply drive wheels and to discharge from them. In such an embodiment, when the chassis is to ascend or descend a flight of stairs, air may be released from the drive wheels until ground contact elements of the spoke stars of the stair climbing module come into load-bearing contact with a stair step. After overcoming the staircase, the tire pressure control system can again introduce air into the drive wheels to make it functional. The tire pressure control system may for this purpose have a mounted on the chassis compressed air reservoir, from which the air is supplied to the drive wheels. The aforementioned tire pressure control system can thus enable the function of the stair climbing module, but it can also be provided only to always provide for a correct pressure pneumatic wheels drive.
Das Treppensteigmodul kann so ausgeführt sein, dass sich jeder in einer Richtung leicht drehen lässt und in der entgegengesetzten Drehrichtung der Drehung ein Widerstand entgegengesetzt wird. Auf diese Weise kann ein solches Fahrgestell von einem Benutzer eine Treppe hinaufgezogen werden, ohne dass das Treppensteigmodul dieser Bewegung einen Widerstand entgegensetzt, wohingegen das The stair climbing module may be configured to easily rotate in one direction and to resist in the opposite direction of rotation. In this way, such a chassis can be pulled up a flight of stairs by a user without the stair climbing module resisting this movement, whereas that
Fahrgestell beim Herunterfahren über eine Treppe durch den dann wirkenden Drehwiderstand abgebremst wird, wodurch die von einem Benutzer aufzubringende Haltekraft verringert wird. Chassis is slowed down when shutting down a staircase through the then-acting rotational resistance, whereby the user-applied holding force is reduced.
In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrgestells ist jeder Speichenstern mit dem Antrieb des Fahrgestells koppelbar. Auf diese Weise kann ein selbsttätiges oder zumindest kraftunterstütztes Hinauf- und Hinabfahren des Fahrgestells über eine Treppe oder ein Überwinden eines Hindernisses realisiert werden. Vorzugsweise ist die Steuerung dann, wenn die Speichensterne mit dem Antrieb gekoppelt sind, dazu konfiguriert, durch gesteuertes Aufbringen eines Drehmoments auch auf die Speichensterne oder ausschließlich auf die Speichensterne anstelle der Antriebsräder ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle bezüglich einer durch die Lastaufnahmeschnittstelle verlaufenden Vertikalen zu verhindern oder zu begrenzen. Da die Speichensterne dann mit dem Antrieb gekoppelt werden, wenn jedenfalls ein Teil ihrer Bodenkontaktelemente in lasttragender Verbindung mit einer Treppenstufe steht, und da die Speichensterne mit ihren Bodenkontaktelementen dann häufig den überwiegenden Teil des Lasttransfers vom Fahrgestell auf den Boden übernehmen, ist das gesteuerte Aufbringen eines Drehmoments auf die Speichensterne zur Vermeidung eines Kippens der Lastaufnahmeschnittstelle effektiver als das Aufbringen eines Drehmoments auf die Antriebsräder. Gegebenenfalls kann das gesteuerte Auf- bringen eines Drehmoments aber sowohl auf die Speichensterne als auch auf die Antriebsräder erfolgen, wenn die Antriebsräder noch Kontakt zum Untergrund haben. Eine entsprechende Sensorik ähnlich einer Radschlupfregelung bei Kraftfahrzeugen kann das zur Vermeidung eines Kippens der Lastaufnahmeschnittstelle erforderliche Drehmoment im Zusammenwirken mit der Steuerung geeignet zwischen den In preferred embodiments of the chassis according to the invention, each spoke star can be coupled to the drive of the chassis. In this way, an automatic or at least power-assisted driving up and down of the chassis via a staircase or overcoming an obstacle can be realized. Preferably, when the spoke stars are coupled to the drive, the controller is configured to prevent or prevent tilting of the load receiving interface with respect to a vertical line through the load receiving interface by controlled application of torque to the spoke stars or only to the spoke stars instead of the drive wheels limit. Since the spoke stars are then coupled to the drive, if any part of their ground contact elements is in load-bearing connection with a step, and since the spoke stars with their ground contact elements then often take over the majority of the load transfer from the chassis to the ground, the controlled application of a Torque to the spoke stars to avoid tipping the load receiving interface more effective than applying a torque to the drive wheels. If necessary, the controlled bring a torque but done both on the spoke stars and on the drive wheels when the drive wheels are still in contact with the ground. A corresponding sensor similar to a wheel slip control in motor vehicles, the required to avoid tilting of the load receiving interface torque in cooperation with the controller suitable between the
Speichensternen und den Antriebsrädern aufteilen. Split spoke stars and drive wheels.
Konstruktiv kann jeder Speichenstern so ausgestaltet sein, dass er eine der Anzahl seiner Bodenkontaktelemente entsprechende Anzahl radial zur Antriebsachse verlaufender Tragspeichen umfasst, deren radial inneres Ende auf der Antriebsachse drehbar gelagert ist, wobei am radial äußeren Ende der Tragspeichen jeweils das Bodenkontaktelement angebracht ist. In Umfangsrichtung ist der Winkelversatz der Tragspeichen eines Speichensterns vorzugsweise konstant, d.h. bei einem Speichenstern mit drei Tragspeichen sind die Tragspeichen und damit die Bodenkontaktelemente in einem Winkelabstand von 120° angeordnet. Constructively, each spoke star can be designed so that it includes a number of its ground contact elements corresponding number radially extending to the drive axle support spokes whose radially inner end is rotatably mounted on the drive axle, wherein at the radially outer end of the support spokes each of the ground contact element is mounted. In the circumferential direction, the angular offset of the support spokes of a spoke star is preferably constant, i. in a spokes star with three support spokes, the support spokes and thus the ground contact elements are arranged at an angular distance of 120 °.
Die Tragspeichen eines Speichensterns können eine Länge haben, die kleiner ist als der Radius des zugeordneten Antriebsrades. Die an einem Speichenstern angebrachten Bodenkontaktelemente stehen dann im normalen Betrieb des Fahrgestells, d.h., wenn keine Treppenstufen überwunden werden müssen, nicht in lasttragendem Kontakt mit dem Untergrund, auf dem sich das Fahrgestell befindet. Sie können jedoch in der weiter oben bereits beschriebenen Weise in lasttragenden Kontakt mit einer Treppenstufe gelangen, wenn die Funktion des Treppensteigmoduls genutzt werden soll. The support spokes of a spoke star may have a length which is smaller than the radius of the associated drive wheel. The ground contact elements mounted on a spoke star are then not in load-bearing contact with the ground on which the chassis is located during normal operation of the chassis, i.e., when no steps have to be negotiated. However, in the manner already described above, they can come into load-bearing contact with a stair step if the function of the stair step module is to be used.
Alternativ können die Tragspeichen jedes Speichensterns längenverstellbar ausgeführt sein, wobei ihre kürzeste Länge kleiner ist als der Radius des zugeordneten Antriebsrades, und wobei ihre größte Länge größer ist als der Radius des zugeordneten Antriebsrades. Die Längenverstellbarkeit der Tragspeichen lässt sich beispielsweise auf hydraulische Art realisieren, indem ein Teil jeder Tragspeiche hydraulisch gegenüber einem anderen Teil der Tragspeiche verfahren wird. Die Längenverstellbarkeit kann aber auch elektromechanisch realisiert werden, beispielsweise mittels einer von einem Elektromotor angetriebenen Spindel/Mutter-Anordnung. In der eingefahrenen Stellung (kürzeste Länge der Tragspeichen) stehen die Bodenkontaktelemente jedes Speichensterns in keinem lasttragenden Kontakt mit dem Alternatively, the support spokes of each spoke star can be made adjustable in length, wherein its shortest length is smaller than the radius of the associated drive wheel, and wherein its largest length is greater than the radius of the associated drive wheel. The length adjustability of the support spokes can for example be realized in a hydraulic manner by a part of each support spoke is hydraulically moved relative to another part of the support spoke. The length adjustment can also be realized electromechanically, for example by means of a driven by an electric motor spindle / nut assembly. In the retracted position (shortest length of the support spokes), the ground contact elements of each spoke star are not in load-bearing contact with the spokes
Untergrund, auf dem sich das Fahrgestell befindet, und behindern somit ein Abrollen der Antriebsräder nicht. In der ausgefahrenen Stellung der Tragspeichen (größte Länge der Tragspeichen) ragen die am radial äußeren Ende der Tragspeichen angebrachten Bodenkontaktelemente radial über das zugeordnete Antriebsrad hinaus, sodass eine Treppensteigfunktion realisiert werden kann, bei der die Antriebsräder des Fahrgestells in keinem oder allenfalls unterstützendem Kontakt mit dem Untergrund stehen. Dies ermöglicht die Ausführung der Treppensteigfunktion. Underground on which the chassis is located, and thus do not hinder unwinding of the drive wheels. In the extended position of the support spokes (largest Length of the support spokes) protrude at the radially outer end of the support spokes mounted ground contact elements radially beyond the associated drive wheel, so that a stair climbing function can be realized in which the drive wheels of the chassis are in no or at best supporting contact with the ground. This allows the execution of the stair climbing function.
Auch bei Ausführungsformen des Fahrgestells, bei denen die Tragspeichen längenverstellbar sind, können die Tragspeichen Teil eines Speichensterns sein, der drehbar auf der Antriebsachse gelagert ist und der, falls gewünscht, mit dem Antrieb des Fahrgestells koppelbar ist. Unabhängig davon, ob die Tragspeichen längenverstellbar sind oder nicht, soll der Begriff "Tragspeiche" das entsprechende Element nicht auf einen schmalen, länglichen Körper einschränken, entscheidend ist vielmehr die zugrundeliegende Funktion. Eine Tragspeiche im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise auch ein flächiger Körper sein, der die Verbindung zwischen dem Bodenkontaktelement und der Antriebsachse herstellt. Ein solcher flächiger Körper kann sich auch von seiner der Antriebsachse benachbarten Basis zu seinem freien Ende hin verjüngen. Also in embodiments of the chassis, in which the support spokes are adjustable in length, the support spokes may be part of a spokes star, which is rotatably mounted on the drive axle and, if desired, can be coupled to the drive of the chassis. Regardless of whether the support spokes are adjustable in length or not, the term "support spoke" should not limit the corresponding element to a narrow, elongated body, but the underlying function is crucial. A support spoke in the context of the present invention may for example also be a planar body, which establishes the connection between the ground contact element and the drive axle. Such a flat body can also taper from its base adjacent the drive axle to its free end.
Wie bereits erwähnt, sind in einer bevorzugten Ausgestaltung die Bodenkontaktelemente als drehbare Räder ausgebildet. Die an einem Speichenstern angebrachten Räder bilden dabei eine Radgruppe, wobei jedes Rad einer Radgruppe in radialem Abstand von der Antriebsachse angeordnet und drehbar gelagert ist. As already mentioned, in a preferred embodiment, the ground contact elements are designed as rotatable wheels. The wheels attached to a spoke star thereby form a wheel group, wherein each wheel of a wheel group is arranged at a radial distance from the drive axle and is rotatably mounted.
In bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrgestells ist der erste Arm des Lasttragmoduls starr mit einem Gehäuse des Fahrgestells verbunden. In dem Gehäuse des Fahrgestells kann der Antrieb des Fahrgestells angeordnet sein. Insgesamt ergibt sich dadurch eine vereinfachte konstruktive Ausgestaltung des Fahrgestells. Der Antrieb des Fahrgestells kann so ausgeführt sein, dass er auch den Winkel zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm des Lasttragmoduls verstellen kann. Alternativ kann vorzugsweise im Gelenk zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm des Lasttragmoduls ein separater Antrieb zur Verstellung des Winkels zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm vorhanden sein, der mit der Steuerung zusammenwirken kann. In certain embodiments of the chassis according to the invention, the first arm of the load-carrying module is rigidly connected to a housing of the chassis. In the housing of the chassis, the drive of the chassis can be arranged. Overall, this results in a simplified structural design of the chassis. The drive of the chassis can be designed so that it can also adjust the angle between the first arm and the second arm of the load-carrying module. Alternatively, preferably in the joint between the first arm and the second arm of the load-carrying module, a separate drive for adjusting the angle between the first arm and the second arm may be present, which can cooperate with the controller.
Bei allen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Fahrgestells können an einer Gelenkachse, an der der erste Arm und der zweite Arm des Lasttragmoduls gelenkig miteinander verbunden sind, Noträder drehbar angebracht sein. Diese Noträder dienen dazu, einen weiteren Abstützpunkt für das Fahrgestell zu schaffen, wenn aus irgendeinem Grund die Steuerung ein Umkippen des Fahrgestells nicht mehr verhindern kann oder wenn der Antrieb des Fahrgestells versagt, beispielsweise bei einem Ausfall der Stromzufuhr, sodass die selbststabilisierende Funktion des erfindungsgemäßen Fahrgestells nicht mehr gegeben ist. In einem solchen Notfall kann ein erfindungsgemäßes Fahrgestell dann auf seinen Antriebsrädern und den sich in diesem Notfallzustand ebenfalls am Boden abstützenden Noträdern abrollen. In all embodiments of a chassis according to the invention, emergency wheels can be rotatably mounted on a hinge axle, on which the first arm and the second arm of the load-bearing module are connected to one another in an articulated manner. These emergency wheels serve to provide a further support point for the chassis when, for some reason, the controller can not prevent tipping over of the chassis or when the drive of the chassis fails, for example, in a power failure, so that the self-stabilizing function of the chassis according to the invention is no longer given is. In such an emergency, an undercarriage according to the invention can then roll on its drive wheels and the emergency wheels which are likewise supported on the ground in this emergency state.
Der Antrieb des erfindungsgemäßen Fahrgestells kann sich wie bereits erwähnt in einem Gehäuse des Fahrgestells befinden. Ein solches Gehäuse ist vorzugsweise um die Antriebsachse herum angeordnet. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Antrieb sich aber auch in den Antriebsrädern selbst befinden. Beispielsweise kann jedes Antriebsrad einen Radnabenmotor aufweisen. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Antrieb vorzugsweise um einen elektrischen Antrieb, z.B. in Form eines oder mehrerer Elektromotoren. Falls notwendig ist dem Antrieb auch ein Differential zugeordnet. Der Antrieb kann ein Getriebe zur Über- oder Untersetzung der Antriebskraft des (Eiektro-)Motors aufweisen. Das Getriebe kann ein Harmonie Drive Getriebe sein, welches sich zusammen mit einem oder mehreren Elektromotoren hervorragend um die Antriebsachse herum integrieren lässt. Ein solches mit einem Elektromotor gekoppeltes Harmonie Drive Getriebe eignet sich auch als weiterer Antrieb zur Verstellung des Winkels zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm des Tragmoduls. The drive of the chassis according to the invention may, as already mentioned, be located in a housing of the chassis. Such a housing is preferably arranged around the drive axis. Alternatively and / or additionally, however, the drive can also be located in the drive wheels themselves. For example, each drive wheel may have a wheel hub motor. As already mentioned, the drive is preferably an electric drive, e.g. in the form of one or more electric motors. If necessary, the drive is also assigned a differential. The drive may have a transmission for over or under the driving force of the (electric) motor. The gearbox can be a Harmony Drive gearbox that integrates well with the drive axle, along with one or more electric motors. Such coupled with an electric motor Harmony Drive transmission is also suitable as another drive for adjusting the angle between the first arm and the second arm of the support module.
Zur Stromversorgung des Antriebs und der Steuerung dient vorzugsweise ein Stromspeicher in Gestalt einer wiederaufladbaren Batterie, die an einer geeigneten Stelle des Fahrgestells befestigt ist. Lithiumakkus sind aufgrund ihrer hohen Stromdichte bei geringem Gewicht derzeit bevorzugt. To power the drive and the controller is preferably a power storage in the form of a rechargeable battery, which is attached to a suitable location of the chassis. Lithium batteries are currently preferred because of their high current density and low weight.
Erfindungsgemäße Fahrgestelle sind bevorzugt mit einer Benutzerschnittstelle versehen, beispielsweise in Gestalt eines Bedienpanels, welches als Touchscreen ausgestaltet sein kann. Über diese Benutzerschnittstelle können die verschiedenen Betriebsmodi ausgewählt und wichtige Betriebsparameter eingegeben werden. Chassis according to the invention are preferably provided with a user interface, for example in the form of an operating panel, which may be designed as a touchscreen. Through this user interface, the various operating modes can be selected and important operating parameters entered.
Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Fahrgestell eine kompakte und äußerst vielseitig einsetzbare Vorrichtung realisiert, die in vielen Bereichen zu einer bedeutenden Erleichterung einer zu lösenden Transportaufgabe führt und dazu beiträgt, körperliche Überlastungen oder Schäden eines Benutzers zu vermeiden. Derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Fahrgestells werden im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Overall, a compact and extremely versatile device is realized with the chassis according to the invention, which leads in many areas to a significant facilitation of a transport task to be solved and helps to avoid physical overload or damage to a user. Presently preferred embodiments of a chassis according to the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying schematic drawings. It shows:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrgestells in räumlicher Darstellung gesehen von schräg oben, 1 is a first embodiment of a chassis according to the invention seen in a spatial representation obliquely from above,
Fig. 2 das Fahrgestell aus Fig. 1 in einer Seitenansicht, 2 shows the chassis of FIG. 1 in a side view,
Fig. 3 eine Vorderansicht des Fahrgestells aus Fig. 1, 3 is a front view of the chassis of FIG. 1,
Fig. 4 eine Draufsicht des Fahrgestells aus Fig. 1, 4 is a plan view of the chassis of FIG. 1,
Fig. 5 ein Fahrgestell gemäß den Figuren 1 bis 4 beim Überwinden einer Treppe, wobei ein dem Betrachter zugewandtes Antriebsrad des Fahrgestells nicht dargestellt ist, um die Funktion eines Treppensteigmoduls besser erkennen zu können, 5 shows a chassis according to the figures 1 to 4 when overcoming a staircase, wherein a facing the viewer drive wheel of the chassis is not shown in order to better recognize the function of a stair climbing module,
Fig. 6a eine alternative Ausgestaltung eines Treppensteigmoduls eines erfindungsgemäßen Fahrgestells, wobei Räder des Treppensteigmoduls sich in einer Stellung befinden, in der eine Treppensteigfunktion ermöglicht ist, 6a shows an alternative embodiment of a stair climbing module of a chassis according to the invention, wherein wheels of the stair climbing module are in a position in which a stair climbing function is enabled,
Fig. 6b die alternative Ausgestaltung des Treppensteigmoduls aus Fig. 6a in einem Zustand, in dem die Räder des Treppensteigmoduls sich in einer Stellung befinden, in der eine normale Fortbewegung des Fahrgestells ermöglicht ist, und Fig. 6b, the alternative embodiment of the stair climbing module of Fig. 6a in a state in which the wheels of the stair climbing module are in a position in which a normal movement of the chassis is possible, and
Fig. 7 eine leicht abgewandelte Ausführungsform des Fahrgestells aus Fig. 1 mit einer auf ihm montierten Krankentrage. Fig. 7 shows a slightly modified embodiment of the chassis of FIG. 1 with a stretcher mounted on it.
In den Figuren 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines selbstbalancierenden, einachsigen Fahrgestells 10 in verschiedenen Ansichten gezeigt. Das Fahrgestell 10 weist ein sogenanntes Bewegungsmodul 12 auf, welches eine Antriebsachse 14 hat, an der zwei Antriebsräder 16 und 18 mit Abstand voneinander drehbar montiert sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Antriebsräder 16, 18 luftbereifte Räder, die an den beiden Enden der Antriebsachse 14 drehbar montiert sind. Jedes Antriebsrad 16, 18 umfasst demzufolge einen Luftreifen 20, 22, der auf einer Radfelge 24, 26 montiert ist. FIGS. 1 to 4 show a first exemplary embodiment of a self-balancing, uniaxial chassis 10 in various views. The chassis 10 has a so-called movement module 12, which has a drive axle 14 on which two drive wheels 16 and 18 are rotatably mounted at a distance from each other. In the illustrated embodiment, the two drive wheels 16, 18 pneumatic wheels, which are rotatably mounted at the two ends of the drive axle 14. each Drive wheel 16, 18 thus includes a pneumatic tire 20, 22 mounted on a wheel rim 24, 26.
Zum Bewegungsmodul 12 gehört ferner ein mit den zwei Antriebsrädern 16, 18 koppelbarer Antrieb 28, der im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Gehäuse 30 aufgenommen ist, durch das sich die Antriebsachse 14 erstreckt bzw. in das die Antriebsachse 14 von beiden Seiten hineinragt. Die Antriebsachse 14 kann demzufolge aus mehreren koaxial zueinander angeordneten Teilen bestehen. Der Antrieb 28 besteht hier aus zwei im Gehäuse 30 aufgenommenen, nicht gezeigten Elektromoto¬ ren, von denen einer mit dem Antriebsrad 16 und der andere mit dem Antriebsrad 18 koppelbar ist. Jeder Elektromotor kann mit einem Getriebe verblockt sein, beispiels¬ weise einem Harmonie Drive Getriebe, welches gut zur Unterbringung in dem nähe¬ rungsweise röhrenförmigen Gehäuse 30 geeignet ist. Das Getriebe dient The movement module 12 further includes a drive 28 which can be coupled to the two drive wheels 16, 18 and which is received in the housing 30 in the exemplary embodiment shown, through which the drive axle 14 extends or into which the drive axle 14 protrudes from both sides. The drive shaft 14 may therefore consist of several coaxially arranged parts. The drive 28 here consists of two accommodated in the housing 30, not shown electric motor ren, of which one with the drive wheel 16 and the other with the drive wheel 18 can be coupled. Each electric motor can be interlocked with a gear ¬ example, a harmonic drive gear, which is well-suited for placement in the near ¬ approximately tubular housing 30th The gearbox serves
insbesondere dazu, das vom Elektromotor bereitgestellte Ausgangsdrehmoment durch eine geeignete Untersetzung entsprechend zu erhöhen, um auf die Antriebsrä¬ der 16 und 18 auch bei Verwendung eines relativ kleinen Elektromotors ein hohes Drehmoment aufbringen zu können. In particular, to increase the output torque provided by the electric motor by a suitable reduction accordingly, in order to apply a high torque to the Antriebsrä ¬ of 16 and 18, even when using a relatively small electric motor can.
Das Fahrgestell 10 weist ferner ein allgemein mit 32 bezeichnetes Lasttragmodul auf, welches einen ersten Arm 34 hat, der sich von dem Bewegungsmodul 12 erstreckt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Arm 34 einstückig mit dem Gehäuse 30 des Bewegungsmoduls 12 ausgeführt oder auf andere Weise starr mit dem Gehäuse 30 verbunden, beispielsweise verschraubt. Das Lasttragmodul 32 hat ferner einen zweiten Arm 36 mit einem ersten Ende 38, das gelenkig mit dem ersten Arm 34 verbunden ist, und einem zweiten Ende 40, an dem eine Lastaufnahmeschnittstelle 42 gelenkig angebracht ist. Ein Winkel ß zwischen dem ersten Arm 34 und dem zweiten Arm 36 kann verstellt werden, um die Lastaufnahmeschnittstelle 42 anzuheben oder abzusenken. Zur Verstellung des Winkels ß kann ein vom Antrieb 28 durch den ersten Arm 34 hindurchgeführter Abtrieb dienen, beispielsweise in Form eines Schneckenwellenantriebs. Alternativ kann in dem zwischen dem ersten Arm 34 und dem zweiten Arm 36 vorhandenen Gelenk auch ein separater Antriebsmotor angeordnet sein, mit dem die Relativstellung der beiden Arme 34 und 36 und damit der Winkel ß verändert werden kann. The chassis 10 further includes a load support module, generally designated 32, which has a first arm 34 extending from the movement module 12. In the embodiment shown, the first arm 34 is integral with the housing 30 of the movement module 12 or otherwise rigidly connected to the housing 30, for example screwed. The load bearing module 32 further includes a second arm 36 having a first end 38 hingedly connected to the first arm 34 and a second end 40 to which a load receiving interface 42 is hinged. An angle β between the first arm 34 and the second arm 36 may be adjusted to raise or lower the load receiving interface 42. In order to adjust the angle β, an output driven by the drive 28 through the first arm 34 can serve, for example in the form of a worm shaft drive. Alternatively, in the existing between the first arm 34 and the second arm 36, a separate drive motor may be arranged, with which the relative position of the two arms 34 and 36 and thus the angle ß can be changed.
Die hier nur schematisch dargestellte Lastaufnahmeschnittstelle 42 dient dazu, eine lösbare Verbindung mit einer mittels des Fahrgestells 10 zu transportierenden Last herzustellen. In Figur 7 ist eine Krankentrage 44 an der Lastaufnahmeschnittstelle 42 befestigt. Anstelle der Krankentrage 44 kann an der Lastaufnahmeschnittstelle 42 aber beispielsweise auch ein Korb oder ein anderer Behälter befestigt werden, der zur Aufnahme zu transportierender Gegenstände dient. Ebenso ist es möglich, an der Lastaufnahmeschnittstelle 42 lediglich eine Trag platte (nicht gezeigt) zu befestigen, auf der zu transportierende Gegenstände abgesetzt werden können. Die Lastaufnahmeschnittstelle 42 ist vorzugsweise als Schnellbefestigungsschnittstelle ausgebildet, um ein einfaches und zeitsparendes Anbringen und Lösen einer zu The load-receiving interface 42 shown here only schematically serves to produce a releasable connection with a load to be transported by means of the chassis 10. FIG. 7 shows a stretcher 44 at the load-receiving interface 42 attached. Instead of the stretcher 44 may be attached to the load receiving interface 42 but for example, a basket or other container, which serves to accommodate objects to be transported. It is also possible to attach to the load-receiving interface 42 only a support plate (not shown), can be sold on the transported objects. The load-receiving interface 42 is preferably designed as a quick-fastening interface, in order to enable simple and time-saving attachment and detachment
transportierenden Last bzw. eines dazu dienenden Behälters zu ermöglichen. allow transporting load or a serving container.
Das Fahrgestell 10 ist ferner mit einem sogenannten Treppensteigmodul 46 versehen, das zwei Radgruppen 48, 50 aufweist, an denen sich im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils drei in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Räder 52 befinden. Jede Radgruppe 48, 50 ist einem der Antriebsräder 16, 18 zugeordnet und im gezeigten Ausführungsbeispiel seitlich neben dem zugehörigen Antriebsrad 16 bzw. 18 so angeordnet, dass sie um die Antriebsachse 14 drehbar ist. Genauer umfasst jede Radgruppe 48, 50 einen Speichenstern 54 mit jeweils drei Tragspeichen 56, an deren radial äußeren Ende jeweils ein Rad 52 drehbar gelagert ist. Die radial inneren Enden der Tragspeichen 56 bilden das Zentrum des Speichensterns 54, das drehbar auf der Antriebsachse 14 gelagert ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Speichenstern 54 einstückig ausgeführt, er kann jedoch auch mehrteilig sein. The chassis 10 is further provided with a so-called stair climbing module 46, which has two wheel groups 48, 50, in which three circumferentially equally spaced wheels 52 are in the embodiment shown. Each wheel group 48, 50 is assigned to one of the drive wheels 16, 18 and, in the exemplary embodiment shown, is arranged laterally next to the associated drive wheel 16 or 18 such that it is rotatable about the drive axle 14. More specifically, each wheel group 48, 50 comprises a spokes star 54, each with three support spokes 56, at the radially outer end of each wheel 52 is rotatably mounted. The radially inner ends of the support spokes 56 form the center of the spoke star 54, which is rotatably mounted on the drive axle 14. In the illustrated embodiment, the spoke star 54 is made in one piece, but it can also be multi-part.
Jede Radgruppe 48, 50 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel bezogen auf das zugeordnete Antriebsrad 16 oder 18 axial nach innen versetzt angeordnet. Jedes Rad 52 hat einen deutlich kleineren Durchmesser als die Antriebsräder 16 und 18. Auch ein die drei Räder 52 einer Radgruppe außen virtuell umhüllender Kreis hat einen kleineren Durchmesser als die Antriebsräder 16 und 18, sodass in einem normalen Betrieb, d.h. ohne Nutzung einer Treppensteigfunktion, nur die Antriebsräder 16 und 18 in Berührung mit dem Untergrund sind, auf dem sich das Fahrgestell 10 befindet. Each wheel group 48, 50 is arranged axially offset in the illustrated embodiment with respect to the associated drive wheel 16 or 18. Each wheel 52 has a significantly smaller diameter than the drive wheels 16 and 18. Also, a circle virtually enveloping the outside of the three wheels 52 of a wheel group has a smaller diameter than the drive wheels 16 and 18, so that in normal operation, i. without the use of a stair climbing function, only the drive wheels 16 and 18 are in contact with the ground on which the chassis 10 is located.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jede Radgruppe 48, 50 mit dem Antrieb 28 koppeibar, damit das Fahrgestell 10 selbsttätig eine später noch genauer beschriebene Treppensteigfunktion ausführen kann. Genauer gesagt sind die beiden auf der Antriebsachse 14 drehbar gelagerten Speichensterne 54 bedarfsweise mit dem Elektromotor koppelbar, der für einen Antrieb des der jeweiligen Radgruppe 48 oder 50 zugeordneten Antriebsrades 16 oder 18 zuständig ist. Schließlich weist das Fahrgestell 10 eine Steuerung mit einer nicht dargestellten Benutzerschnittstelle auf. Die Benutzerschnittstelle kann beispielsweise ein Bedienpanel sein, etwa in Gestalt eines Touchscreens, das am ersten Arm 34 oder am zweiten Arm 36 befestigt sein kann. Diese Benutzerschnittstelle erlaubt beispielsweise die Auswahl verschiedener Betriebsmodi und eine Eingabe und Kontrolle diverser Betriebsparameter. Die Benutzerschnittstelle braucht jedoch nicht am Fahrgestell 10 befestigt zu sein, sondern kann auch drahtlos mit der Steuerung des Fahrgestells 10 kommunizieren. Beispielsweise kann die Benutzerschnittstelle als App ausgeführt sein, welche auf ein Smartphone geladen werden kann, um es einem Benutzer des Fahrgestells 10 zu ermöglichen, das Fahrgestell 10 über sein Smartphone zu steuern. In the illustrated embodiment, each wheel 48, 50 with the drive 28 koppeibar so that the chassis 10 can automatically perform a later described in more detail stair climbing function. More specifically, the two on the drive shaft 14 rotatably mounted spoke stars 54, if necessary, can be coupled to the electric motor, which is responsible for a drive of the respective wheel group 48 or 50 associated drive wheel 16 or 18. Finally, the chassis 10 has a controller with a user interface, not shown. The user interface may be, for example, a control panel, such as a touchscreen, which may be attached to the first arm 34 or the second arm 36. This user interface allows, for example, the selection of different operating modes and input and control of various operating parameters. However, the user interface need not be attached to the chassis 10, but may also communicate wirelessly with the control of the chassis 10. For example, the user interface may be implemented as an app that can be loaded onto a smartphone to allow a user of the chassis 10 to control the chassis 10 via his smartphone.
Die Steuerung des Fahrgestells 10 enthält einen Neigungssensor (nicht dargestellt) und einen Beschleunigungssensor (nicht dargestellt), die an geeigneten Stellen des Fahrgestells 10 montiert sind. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, mittels des Antriebs 28 durch gesteuertes Aufbringen eines Drehmoments auf die Antriebsräder 16, 18 ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle 42 bezüglich einer in einem Ausgangszustand durch die Lastaufnahmeschnittstelle 42 verlaufenden Vertikalen V zu verhin¬ dern oder jedenfalls zu begrenzen. Der Ausgangszustand ist dabei derjenige Zustand, der vor einem Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle 42 vorliegt. Der Ausgangszustand ist in jedem Fall ein stabiler Zustand, braucht aber kein Gleichgewichtszustand zu sein, sondern kann ein durch Aufbringen eines kompensierenden Drehmoments auf die Antriebsräder 16, 18 und/oder die Radgruppen 48, 50 künstlich stabilisierter Zustand sein. Mit anderen Worten besteht die Aufgabe der Steuerung darin, den aufgrund der einachsigen Bauweise des Fahrgestells 10 latent instabilen Zustand zu stabilisieren und insbesondere ein Umkippen des Fahrgestells 10 nach vorne oder hinten, falls gewünscht aber auch nach links oder rechts zu verhindern, und zwar sowohl bei einem Stillstand des Fahrgestells 10 als auch dann, wenn sich das Fahrgestell 10 in einer Fortbewegung befindet. The control of the chassis 10 includes a tilt sensor (not shown) and an acceleration sensor (not shown) mounted at appropriate locations on the chassis 10. The controller is configured to limit by controlled application of a torque to the drive wheels 16, 18, tilting of the load receiving interface 42 relative to verhin an axis extending in an initial state by the load-receiving interface 42 vertical V ¬ countries or in any case by means of the drive 28th The initial state is that state that is present before tilting the load-receiving interface 42. The initial state is in any case a stable state, but does not need to be an equilibrium state, but may be an artificially stabilized state by applying a compensating torque to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50. In other words, the task of the controller is to stabilize the due to the uniaxial design of the chassis 10 latent unstable state and in particular to prevent the vehicle frame 10 tipping forward or backward, if desired, but also to the left or right, both at a stoppage of the chassis 10 as well as when the chassis 10 is in a locomotion.
In einem über die Benutzerschnittstelle anwählbaren Stillstandsmodus führt das Fahrgestell 10 selbsttätig keine zu seiner Fortbewegung dienende Bewegung aus. Vielmehr hat die Steuerung in diesem Stillstandsmodus lediglich die Aufgabe, das Fahrgestell 10 einschließlich einer gegebenenfalls an der Lastaufnahmeschnittstelle 42 befestigten Last auszubalancieren bzw. zu stabilisieren, d.h. am Umkippen zu hindern. Hierzu bringt die Steuerung basierend auf den von dem Neigungssensor und dem Beschleunigungssensor gelieferten Daten dann, wenn diese Daten ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle 42 bezüglich der durch die Lastaufnahmeschnittstelle 42 verlaufenden Vertikalen anzeigen, ein das Kippen kompensierendes Drehmoment auf die Antriebsräder 16 und/oder 18 auf. In einem später noch genauer beschriebenen Treppensteigmodus kann das ein Kippen kompensierende Drehmoment zusätzlich oder sogar ausschließlich auf die Radgruppen 48, 50 aufgebracht werden. In a selectable via the user interface standstill mode, the chassis 10 automatically performs no serving for its movement movement. Rather, the controller in this standstill mode only has the task of balancing the chassis 10 including an optionally attached to the load receiving interface 42 load or to stabilize, ie to prevent it from tipping over. To this end, based on the data provided by the inclination sensor and the acceleration sensor, the controller applies, if that data, a tilting of the load-receiving interface 42 relative to that through the load-receiving interface 42 extending vertical view, a tilt compensating torque on the drive wheels 16 and / or 18 on. In a stair climbing mode described in more detail later, the torque compensating a tilting can be additionally or even exclusively applied to the wheel groups 48, 50.
Das Maß des Kippens kann ausgedrückt werden durch einen Kippwinkel cp, der sich in einem gekippten Zustand zwischen der durch die Lastaufnahmeschnittstelle 42 verlaufenden Vertikalen V und der Position der Lastaufnahmeschnittstelle 42 einstellt. Im unverkippten Zustand ist dieser Kippwinkel cp null, da die Lastaufnahmeschnittstelle 42 sich im unverkippten Zustand auf der Vertikalen V befindet. Bei einem Kippvorgang nach vorne oder hinten dreht sich das Fahrgestell 10 um eine Drehachse D, die sich aus einer Verbindung der beiden bodenberührenden Auflagepunkte der Antriebsräder 16 und 18 des Fahrgestells 10 ergibt (siehe Fig. 2). Die im Ausgangszustand durch die Lastaufnahmeschnittstelle 42 verlaufende Vertikale V kann die Drehachse D schneiden, wenn sich die Lastaufnahmeschnittstelle 42 im Ausgangszustand genau vertikal über der Drehachse D befindet. In aller Regel wird diese Vertikale V die Drehachse D jedoch nicht schneiden. The amount of tilting can be expressed by a tilt angle cp that is set in a tilted state between the vertical V passing through the load receiving interface 42 and the position of the load receiving interface 42. In the untilted state, this tilt angle cp is zero, since the load receiving interface 42 is in the untilted state on the vertical V. In a tilting operation forward or backward, the chassis 10 rotates about a rotational axis D, which results from a compound of the two ground-contacting support points of the drive wheels 16 and 18 of the chassis 10 (see Fig. 2). The in the initial state through the load receiving interface 42 extending vertical V can intersect the axis of rotation D when the load receiving interface 42 in the initial state is exactly vertical over the axis of rotation D. As a rule, this vertical V will not intersect the axis of rotation D.
Die Steuerung des Fahrgestells 10 ist bestrebt, nach Erfassen eines beginnenden Kippens des Fahrgestells 10 den Kippwinkel φ wieder auf null zu bringen, indem sie ein dem Kippmoment entsprechendes Gegendrehmoment auf die Antriebsräder 16, 18 und/oder die Radgruppen 48, 50 aufbringt. Zur Rückführung des Kippwinkels cp auf null kann es erforderlich sein, dass das aufgebrachte Gegendrehmoment zumindest zeitweise größer als das Kippmoment ist. Grundsätzlich kann durch das Aufbringen des Gegendrehmoments auf die Antriebsräder 16, 18 und/oder die Radgruppen 48, 50 auch ein gegenüber dem Ausgangszustand verkippter Zustand des Fahrgestells 10 stabilisiert werden und dann als neuer Ausgangszustand dienen. The control of the chassis 10 endeavors, after detecting an incipient tilting of the chassis 10, to bring the tilt angle φ back to zero by applying a counter torque corresponding to the tilting moment to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50. To return the tilt angle cp to zero, it may be necessary that the applied counter torque is at least temporarily greater than the overturning moment. In principle, by applying the counter-torque to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50, a state of the chassis 10 tilted with respect to the initial condition can be stabilized and then used as a new starting condition.
Im stabilisierten Zustand des Fahrgestells 10 braucht nur noch das dem aktuell wirkenden Kippmoment entsprechende Gegendrehmoment auf die Antriebsräder 16, 18 und/oder die Radgruppen 48, 50 aufgebracht zu werden. Durch Verstellen des Winkels ß zwischen dem ersten Arm 34 und dem zweiten Arm 36 kann dafür gesorgt werden, dass ein im stabilisierten Zustand wirkendes Kippmoment minimiert oder sogar eliminiert ist. Je kleiner das im stabilisierten Zustand wirkende Kippmoment ist, desto kleiner kann auch das den stabilisierten Zustand sichernde Gegendrehmoment sein, welches auf die Antriebsräder 16, 18 und/oder die Radgruppen 48, 50 aufgebracht werden muss. Eine Steuerungsstrategie des Fahrgestells 10 kann deshalb darin bestehen, durch geeignetes Verstellen des Winkels ß ein noch vorhandenes Kippmoment zu minimieren, um auf diese Weise den Stromverbrauch des Antriebs 28 zu verringern und einer Überlastung des Antriebs 28 entgegenzuwirken. Ferner kann durch dynamisches Verstellen des Winkels ß während eines Betriebs des Fahrgestells 10 verhindert werden, dass ein Zustand eintritt, in dem der Antrieb 28 aufgrund seiner inhärent begrenzten Leistung nicht mehr dazu in der Lage ist, ein einem Kippmoment entsprechendes, ausreichend großes Gegendrehmoment zur Kippmomentkompensation aufzubringen. In the stabilized state of the chassis 10, only the counter torque corresponding to the currently acting tilting moment needs to be applied to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50. By adjusting the angle β between the first arm 34 and the second arm 36, it can be ensured that a tilting moment acting in the stabilized state is minimized or even eliminated. The smaller the tilting moment acting in the stabilized state, the smaller the counter-torque securing the stabilized state can be, which must be applied to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50. A control strategy of the chassis 10 can therefore are to minimize by appropriately adjusting the angle ß a remaining tilting moment, in order to reduce the power consumption of the drive 28 and counteract an overload of the drive 28 in this way. Furthermore, by dynamically adjusting the angle β during operation of the chassis 10, it is possible to prevent a condition occurring in which the drive 28 is no longer capable due to its inherently limited power of a sufficiently large counter torque for tilting torque compensation corresponding to a tilting moment applied.
Das Fahrgestell 10 kann so ausgeführt sein, dass es eine Fortbewegung nicht unterstützt, d.h. dass ein Benutzer das Fahrgestell 10 und eine gegebenenfalls auf ihm befindliche Last mit eigener Kraft schieben muss, um einen zu transportierenden Gegenstand an einen anderen Ort zu bringen. Die zuvor beschriebene, selbststabilisierende Funktion des Fahrgestells 10 bleibt auch während eines solchen Verschie- bens des Fahrgestells 10 erhalten. The chassis 10 may be configured to not support locomotion, i. that a user must push the chassis 10 and any load on it with his own force to bring an object to be transported to another location. The above-described self-stabilizing function of the chassis 10 is maintained even during such shifting of the chassis 10.
Vorteilhaft kann der Antrieb 28 des Fahrgestells 10 allerdings dazu verwendet werden, eine Fortbewegung des Fahrgestells zu unterstützen oder sogar selbsttätig zu ermöglichen. Hierzu lässt sich über die Benutzerschnittstelle ein Bewegungsmodus auswählen, in dem die Steuerung des Fahrgestells 10 den Wunsch eines Benutzers erkennt, das Fahrgestell fortzubewegen, und diese Fortbewegung dann unterstützt oder sogar selbsttätig ausführt. Zum Erkennen eines solchen Benutzerwunsches kann im Bewegungsmodus beispielsweise ein geringfügiges Verkippen der Lastaufnahmeschnittstelle 42 gegenüber ihrem Ausgangszustand dienen, zu dem es beispielsweise dann kommt, wenn ein Benutzer beginnt, das Fahrgestell 10 an einem Handgriff (nicht gezeigt) in die gewünschte Richtung zu schieben. Die Steuerung des Fahrgestells 10 kann dann zusätzlich zu dem für eine Stabilisierung notwendigen Gegendrehmoment ein Drehmoment auf die Antriebsräder 16, 18 und/oder die Radgruppen 48, 50 aufbringen, welches die Fortbewegung des Fahrgestells 10 in die gewünschte Richtung unterstützt oder selbsttätig ausführt. Über die Benutzerschnittstelle kann beispielsweise eine maximale Geschwindigkeit vorgegeben werden, mit der sich das Fahrgestell 10 fortbewegen soll. Auch im Bewegungsmodus findet zu jeder Zeit eine Selbstbalancierung bzw. Selbststabilisierung des Fahrgestells 10 statt, um ein Umkippen des Fahrgestells 10 zu verhindern. Advantageously, however, the drive 28 of the chassis 10 can be used to assist locomotion of the chassis or even to enable it automatically. For this purpose, a movement mode can be selected via the user interface, in which the control of the chassis 10 recognizes the desire of a user to move the chassis, and then supports this movement or even executes it automatically. In order to recognize such a user request, for example, a slight tilting of the load receiving interface 42 relative to its initial state may occur in the movement mode, for example when a user starts pushing the chassis 10 on a handle (not shown) in the desired direction. The control of the chassis 10 may then, in addition to the counter torque required for stabilization, apply a torque to the drive wheels 16, 18 and / or the wheel assemblies 48, 50, which assist or independently drive the travel of the chassis 10 in the desired direction. For example, a maximum speed with which the chassis 10 is to travel can be specified via the user interface. Even in the movement mode takes place at any time a self-balancing or self-stabilization of the chassis 10 to prevent tipping over of the chassis 10.
In den Figuren 1 bis 4 ist eine Oberseite 58 der Lastaufnahmeschnittstelle 42 immer in waagerechter Lage gezeigt. Jedoch kann sich diese Oberseite 58 abhängig davon, welche Last mit der Lastaufnahmeschnittstelle 42 verbunden ist, auch in einer von der Waagerechten abweichenden Lage befinden. Ist die Lastaufnahmeschnittstelle 42 beispielsweise mit einem Sitz (nicht gezeigt) verbunden, der zum Transportieren einer Person dient, so ist es in der Regel bequemer und auch sicherer, wenn dieser Sitz sich in einer etwas nach hinten geneigten Stellung befindet. Ein stabilisierter Zustand des Fahrgestells 10 erfordert deshalb keine waagerechte Lage der Lastaufnahmeschnittstelle 42 und insbesondere ihrer Oberseite 58. In FIGS. 1 to 4, an upper side 58 of the load-receiving interface 42 is always shown in a horizontal position. However, this top 58 may depend on which load is connected to the load receiving interface 42, also located in a position deviating from the horizontal. For example, if the load-receiving interface 42 is connected to a seat (not shown) for transporting a person, then it is usually more comfortable and safer if that seat is in a somewhat reclined position. A stabilized state of the chassis 10 therefore does not require a horizontal position of the load receiving interface 42 and in particular its top 58th
Je nach zu lösender Transportaufgabe kann es allerdings wünschenswert sein, die Lastaufnahmeschnittstelle 42 und insbesondere ihre Oberseite 58 immer in einer waagerechten Lage zu halten, um zusätzliche auf das Fahrgestell 10 wirkende Kippmomente zu minimieren und/oder um zu verhindern, dass zu transportierende Gegenstände aus einem mit der Lastaufnahmeschnittstelle 42 verbundenen Transportbehälter herausfallen oder herausfließen. Das Fahrgestell 10 kann daher an der gelenkigen Verbindung zwischen dem zweiten Ende 40 des zweiten Arms 36 und der Lastaufnahmeschnittstelle 42 einen Zusatzantrieb (nicht gezeigt) aufweisen, beispielsweise in Gestalt eines weiteren Elektromotors mit oder ohne Getriebe, der mit der Steuerung des Fahrgestells 10 zusammenwirkt und basierend auf den gelieferten Sensordaten dynamisch dafür sorgt, dass die Lastaufnahmeschnittstelle 42 sich immer in einer waagerechten Position befindet. Depending on the transport task to be solved, however, it may be desirable to always keep the load receiving interface 42 and in particular its upper side 58 in a horizontal position in order to minimize additional tilting moments acting on the chassis 10 and / or to prevent objects to be transported from being transported fall out of the transport container connected to the load receiving interface 42 or flow out. The chassis 10 may therefore at the articulated connection between the second end 40 of the second arm 36 and the load receiving interface 42 an auxiliary drive (not shown), for example in the form of another electric motor with or without gear, which cooperates with the control of the chassis 10 and based on the supplied sensor data dynamically ensures that the load receiving interface 42 is always in a horizontal position.
Das Fahrgestell 10 kann ferner in einem Treppensteigmodus betrieben werden, der ein Untermodus des Bewegungsmodus sein kann. Dieser Treppensteigmodus wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 näher erläutert. The chassis 10 may also be operated in a stair climbing mode, which may be a sub-mode of the movement mode. This stair climbing mode will now be explained in more detail with reference to Figures 5 and 6.
Im Treppensteigmodus sind die Räder 52 der Radgruppen 48 und 50 die überwiegend oder sogar ausschließlich lasttragenden Räder des Fahrgestells 10. Ein in Kontakt kommen der Räder 52 mit einer Treppenstufe oder einem anderen zu überwindenden Hindernis kann bei der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten ersten Ausführungsform des Fahrgestells 10 dadurch ermöglicht werden, dass die Luftreifen 20, 22 der Antriebsräder 16, 18 so ausgestaltet sind, dass sie sich bei einem Kontakt mit einer Kante einer Treppenstufe soweit zusammendrücken lassen, dass eines oder mehrere Räder 52 einer Radgruppe 48, 50 in lasttragenden Kontakt mit der Treppe gelangen. Beispielsweise können die Luftreifen 20, 22 sogenannte Ballonreifen sein, die nur einen niedrigen Luftdruck benötigen und daher ausreichend leicht zusammengedrückt werden können. Alternativ können die Luftreifen 20, 22 mit einem Reifendrucksteuersystem in Verbindung stehen, welches ermöglicht, Luft aus den Luftreifen 20, 22 abzulassen und nach Überwindung einer Treppe oder eines anderen Hindernisses wieder zuzuführen. In stair climbing mode, the wheels 52 of the wheel assemblies 48 and 50 are the predominantly or even exclusively load bearing wheels of the chassis 10. Contacting the wheels 52 with a step or other obstacle to be overcome may be in the first embodiment shown in Figs of the chassis 10 are made possible by the fact that the pneumatic tires 20, 22 of the drive wheels 16, 18 are designed so that they can compress when contacted with an edge of a step so far that one or more wheels 52 of a wheel group 48, 50 in load-bearing Contact the stairs. For example, the pneumatic tires 20, 22 may be so-called balloon tires that require only low air pressure and therefore can be compressed sufficiently easily. Alternatively, the pneumatic tires 20, 22 may communicate with a tire pressure control system that allows air to escape from the Release tires 20, 22 and re-supply after overcoming a staircase or other obstacle.
In Figur 5 ist schematisch gezeigt, wie die Räder 52 einer Radgruppe 48, 50 in Kontakt mit Treppenstufen stehen. Durch Antreiben des zugehörigen Speichensterns 54, an dem die Räder 52 drehbar gelagert sind, kann sich das Fahrgestell 10 die Treppe hinaufbewegen oder die Hinaufbewegung zumindest unterstützen. Ebenso kann dann, wenn sich das Fahrgestell 10 eine Treppe herunterbewegen soll, ein geeignetes Gegenmoment vom Antrieb 28 in die Speichensterne 54 eingeleitet werden, welches die Abwärtsbewegung des Fahrgestells 10 bremst und dadurch einen Benutzer des Fahrgestells 10, der das Fahrgestell hält, entlastet. Die Steuerung des Fahrgestells 10 kann auch dazu ausgelegt sein, ein völlig selbsttätiges Hinauf- und Hinabfahren des Fahrgestells 10 über eine Treppe zu erlauben. Nachdem die Treppe (oder ein anderes Hindernis) überwunden ist, findet eine weitere Fortbewegung des Fahrgestells 10 wieder mithilfe der Antriebsräder 16, 18 statt, wie weiter oben bereits beschrieben. FIG. 5 shows schematically how the wheels 52 of a wheel group 48, 50 are in contact with steps. By driving the associated spoke star 54, on which the wheels 52 are rotatably mounted, the chassis 10 can move up the stairs or at least support the upward movement. Likewise, when the chassis 10 is to descend a flight of stairs, a suitable counter-torque may be introduced from the drive 28 into the spoke stars 54, which decelerates the downward movement of the chassis 10 and thereby relieves a user of the chassis 10 holding the chassis. The control of the chassis 10 may also be adapted to allow a fully automatic up and down travel of the chassis 10 via a staircase. After the staircase (or other obstacle) has been overcome, further movement of the chassis 10 takes place again by means of the drive wheels 16, 18, as already described above.
In den Figuren 6a und 6b ist schematisch eine alternative Ausgestaltung des Trep- pensteigmoduls 46 gezeigt. Im Unterschied zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind hier die Tragspeichen 56 längenverstellbar ausgebildet und können aus einer in Figur 6b gezeigten, eingefahrenen Position in eine in Figur 6a gezeigte, ausgefahrene Position und zurück verstellt werden. Dabei entspricht der in Figur 6a gezeigte Zustand dem Treppensteigmodus, in dem durch Antreiben der Speichensterne 54 treppenförmige oder auch andere Hindernisse überwunden werden können, weil die sich an den Tragspeichen 56 befindlichen Räder 52 durch das Ausfahren der Tragspeichen 56 in eine Position bewegt haben, in der sie sich jenseits des Außenumfangs der Antriebsräder 16, 18 befinden und somit in Kontakt mit beispielsweise einer Treppe kommen können. Der in Figur 6b gezeigte Zustand entspricht dem normalen Stillstands- oder Bewegungsmodus ohne Treppensteigfunktion. In diesem Zustand sind die Räder 52 durch das Einfahren der Tragspeichen 56 in eine Position innerhalb des Außenumfangs der Antriebsräder 16, 18 verlagert. FIGS. 6a and 6b schematically show an alternative embodiment of the stair climbing module 46. In contrast to the exemplary embodiment described above, the support spokes 56 are designed to be adjustable in length and can be adjusted from a retracted position shown in FIG. 6b to an extended position shown in FIG. 6a and back. In this case, the state shown in FIG. 6a corresponds to the stair climbing mode in which step-shaped or other obstacles can be overcome by driving the spoke stars 54, because the wheels 52 located on the support spokes 56 have moved into a position due to the extension of the support spokes 56 they are beyond the outer periphery of the drive wheels 16, 18 and thus can come into contact with, for example, a staircase. The state shown in Figure 6b corresponds to the normal standstill or movement mode without stair climbing function. In this state, the wheels 52 are displaced by the retraction of the support spokes 56 into a position within the outer periphery of the drive wheels 16, 18.
Abschließend ist in Figur 7 ein Fahrgestell 10 ähnlich der in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform dargestellt, auf dessen Lastaufnahmeschnittstelle 42 eine Krankentrage 44 befestigt ist. Die Krankentrage 44 ist an beiden Enden mit jeweils einem Handgriff 60 versehen, um einem Benutzer (Arzt, Krankenschwester, Pflegepersonal) ein einfaches Hin- und Herschieben des Fahrgestells 10 mit darauf mon- tierter Krankentrage 44 zu gestatten. In einem solchen Fall braucht das Fahrgestell 10 selbst keinen Handgriff aufzuweisen. Mit 62 ist ein Druckluftspeicher bezeichnet, der am ersten Arm 34 des Fahrgestells 10 befestigt ist und zum Reifendrucksteuersystem gehört. Ist zur Ermöglichung der Treppensteigfunktion Luft aus den Reifen 20, 22 abgelassen worden, kann nach Überwindung der Treppe den Reifen 20, 22 wieder Luft aus dem Druckluftspeicher 62 zugeführt werden, um eine ordnungsgemäße Funktion der Antriebsräder 16, 18 wieder herzustellen. Alternativ ist es auch denkbar, die Reifen 20, 22 aus einem Material zu fertigen, welches im Normalbetrieb eine ausreichende Stabilität hat und es dennoch im Treppensteigmodus ermöglicht, dass sich die Reifen 20, 22 weit genug zusammendrücken lassen, um einen lasttragenden Eingriff der Räder 52 des Treppensteigmoduls 46 zu ermöglichen. Finally, a chassis 10 is shown in Figure 7 similar to the embodiment shown in Figures 1 to 5, on the load receiving interface 42 a stretcher 44 is attached. The stretcher 44 is provided at both ends with a handle 60 to a user (doctor, nurse, nursing staff) a simple back and forth of the chassis 10 with it mon- allowed stretcher 44. In such a case, the chassis 10 itself need not have a handle. Indicated at 62 is a compressed air reservoir which is fixed to the first arm 34 of the chassis 10 and belongs to the tire pressure control system. If air has been released from the tires 20, 22 to enable the stair climbing function, after overcoming the stairs, air may be supplied to the tires 20, 22 from the compressed air reservoir 62 again to restore proper functioning of the drive wheels 16, 18. Alternatively, it is also conceivable to manufacture the tires 20, 22 from a material which has sufficient stability during normal operation and yet allows the stair climbing mode to allow the tires 20, 22 to compress far enough to permit load-bearing engagement of the wheels 52 allow the stair climbing module 46.
Bei den gezeigten Ausführungsformen des Fahrgestells 10 sind an einer Gelenkachse, an der der erste Arm 34 und der zweite Arm 36 des Lasttragmoduls 32 gelenkig miteinander verbunden sind, Noträder 64 drehbar angebracht. Diese Noträder 64 dienen dazu, einen weiteren Abstützpunkt für das Fahrgestell 10 zu schaffen, wenn aus irgendeinem Grund die Steuerung ein Umkippen des Fahrgestells 10 nicht mehr verhindern kann, beispielsweise wenn der Antrieb 28 des Fahrgestells 10 versagt, etwa bei einem Ausfall der Stromzufuhr, sodass die selbststabilisierende Funktion des Fahrgestells 10 nicht mehr gegeben ist. In einem solchen Notfall kann das Fahrgestell 10 auf seinen Antriebsrädern 16, 18 und den sich in diesem Notfallzustand ebenfalls am Boden abstützenden Noträdern 64 abrollen. In the illustrated embodiments of the chassis 10, emergency wheels 64 are rotatably mounted on a hinge axis to which the first arm 34 and the second arm 36 of the load-bearing module 32 are hinged together. These emergency wheels 64 serve to provide a further support point for the chassis 10 when, for some reason, the control can no longer prevent the chassis 10 from tipping over, for example when the drive 28 of the chassis 10 fails, such as in the event of a power failure the self-stabilizing function of the chassis 10 is no longer given. In such an emergency, the chassis 10 can roll on its drive wheels 16, 18 and in this emergency state also supported on the ground emergency wheels 64.

Claims

Patentansprüche claims
1. Selbstbalancierendes, einachsiges Fahrgestell (10), mit 1. Self-balancing, single-axle chassis (10), with
- einem Bewegungsmodul (12) mit einer Antriebsachse (14), an der zwei Antriebsräder (16, 18) drehbar montiert sind, und einem mit den zwei Antriebsrädern koppelbaren Antrieb (28),  - A movement module (12) having a drive axle (14) on which two drive wheels (16, 18) are rotatably mounted, and one coupled to the two drive wheels drive (28),
- einem Lasttragmodul (32) mit einem ersten Arm (34), der sich von dem Bewegungsmodul (12) erstreckt, und einem zweiten Arm (36) mit einem ersten Ende (38), das gelenkig mit dem ersten Arm (34) verbunden ist, und einem zweiten Ende (40), an dem eine Lastaufnahmeschnittstelle (42) angebracht ist,  - A load-bearing module (32) having a first arm (34) extending from the movement module (12) and a second arm (36) having a first end (38) pivotally connected to the first arm (34) , and a second end (40) to which a load receiving interface (42) is attached,
- einem Treppensteigmodul (46) mit zwei Speichensternen (54), die um die Antriebsachse (14) drehbar montiert sind, wobei jeder Speichenstern (54) mehrere, in Umfangsrichtung versetzt angeordnete und sich radial erstreckende Tragspeichen (56) mit einem radial äußeren, freien Ende aufweist, an dem ein Boden kontaktele- ment angebracht ist, und wobei jeweils ein Speichenstern (54) seitlich neben einem der Antriebsräder (16, 18) angeordnet ist, und  a stair climbing module (46) having two spoke stars (54) rotatably mounted about the drive axle (14), each spoke star (54) having a plurality of circumferentially offset and radially extending support spokes (56) having a radially outer, free one End has, at which a ground contact element is attached, and wherein in each case a spoke star (54) is arranged laterally next to one of the drive wheels (16, 18), and
- einer Steuerung, die einen Neigungssensor und/oder einen Beschleunigungssensor enthält und dazu konfiguriert ist, durch gesteuertes Aufbringen eines Drehmoments auf die Antriebsräder (16, 18) und/oder die Speichensterne (54) ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle (42) bezüglich einer in einem Ausgangszustand durch die Lastaufnahmeschnittstelle (42) verlaufenden Vertikalen (V) zu verhindern oder zu begrenzen.  a controller including a tilt sensor and / or an acceleration sensor and configured to tilt the load receiving interface (42) with respect to one in a by applying a torque to the drive wheels (16, 18) and / or the spoke stars (54) Initial state by the load-receiving interface (42) extending vertical (V) to prevent or limit.
2. Fahrgestell nach Anspruch 1, 2. Chassis according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu konfiguriert ist, in einem Stillstandsmodus ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle (42) bezüglich der durch die Lastaufnahmeschnittstelle (42) verlaufenden Vertikalen (V) zu verhindern. characterized in that the controller is configured to prevent tilting of the load receiving interface (42) with respect to the vertical (V) passing through the load receiving interface (42) in a stall mode.
3. Fahrgestell nach Anspruch 1 oder 2, 3. Chassis according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu konfiguriert ist, in einem Bewegungsmodus ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle (42) bezüglich der durch die Lastaufnahmeschnittstelle (42) verlaufenden Vertikalen (V) zu begrenzen. characterized in that the controller is configured to limit, in a motion mode, tilting of the load-receiving interface (42) with respect to the vertical (V) passing through the load-receiving interface (42).
4. Fahrgestell nach Anspruch 3, 4. Chassis according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu konfiguriert ist, im Bewegungs- modus ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle (42) bezüglich der durch die Lastaufnahmeschnittstelle (42) verlaufenden Vertikalen (V) durch Drehen der Antriebsräder (16, 18) in die Kipprichtung zu begrenzen. characterized in that the controller is configured to operate in motion Mode to limit tilting of the load receiving interface (42) with respect to the through the load receiving interface (42) extending vertical (V) by rotating the drive wheels (16, 18) in the tilting direction.
5. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tragspeichen (56) jedes Speichensterns (54) eine Länge haben, die kleiner ist als der Radius des zugeordneten Antriebsrades (16, 18). characterized in that the support spokes (56) of each spoke star (54) have a length which is smaller than the radius of the associated drive wheel (16, 18).
6. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6. Chassis according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tragspeichen (56) jedes Speichensterns (54) längenverstellbar sind, mit einer kürzesten Länge, die kleiner ist als der Radius des zugeordneten Antriebsrades (16, 18), und einer größten Länge, die größer ist als der Radius des zugeordneten Antriebsrades (16, 18). characterized in that the support spokes (56) of each spoke star (54) are adjustable in length, with a shortest length which is smaller than the radius of the associated drive wheel (16, 18), and a maximum length greater than the radius of the associated one Drive wheel (16, 18).
7. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Speichenstern (54) mit dem Antrieb (28) koppelbar ist, wobei dann, wenn die Speichensterne (54) mit dem Antrieb (28) gekoppelt sind, die Steuerung dazu konfiguriert ist, durch gesteuertes Aufbringen eines Drehmoments auch auf die Speichensterne oder ausschließlich auf die Speichensterne anstelle der Antriebsräder (16, 18) ein Kippen der Lastaufnahmeschnittstelle (42) bezüglich einer durch die Lastaufnahmeschnittstelle (42) verlaufenden Vertikalen (V) zu verhindern oder zu begrenzen. characterized in that each spoke star (54) is coupleable to the drive (28), wherein when the spoke stars (54) are coupled to the drive (28), the controller is configured to also apply torque by applying a torque Spokes stars or exclusively on the spoke stars instead of the drive wheels (16, 18) to prevent tilting of the load-receiving interface (42) with respect to a through the load-receiving interface (42) extending vertical (V) or limit.
8. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Speichenstern (54) bezüglich der Antriebsachse (14) seitlich innerhalb des zugeordneten Antriebsrades (16, 18) angeordnet ist. characterized in that each spoke star (54) with respect to the drive axle (14) laterally within the associated drive wheel (16, 18) is arranged.
9. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bodenkontaktelement ein drehbar am freien Ende der zugehörigen Tragspeiche (56) angebrachtes Rad (52) ist. characterized in that each ground contact element is a wheel (52) rotatably mounted at the free end of the associated support spoke (56).
10. Fahrgestell nach Anspruch 9, 10. Chassis according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Treppensteigmodul (46) Speichensterne (54) mit mindestens drei Tragspeichen (56) aufweist, wobei die Räder (52) jedes Speichensterns (54) jeweils eine Radgruppe (48, 50) bilden. characterized in that the stair climbing module (46) has spoke stars (54) with at least three support spokes (56), wherein the wheels (52) of each spoke star (54) each form a wheel group (48, 50).
11. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsräder (16, 18) luftbereift sind und mit einem Reifendrucksteuersystem in Verbindung stehen, welches dazu ausgeführt ist, Luft den Antriebsrädern (16, 18) zuzuführen und aus ihnen abzulassen. characterized in that the drive wheels (16, 18) are pneumatic and are in communication with a tire pressure control system adapted to supply air to and out of the drive wheels (16, 18).
12. Fahrgestell nach Anspruch 11, 12. Chassis according to claim 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Reifendrucksteuersystem einen am Fahrgestell angebrachten Druckluftspeicher (62) aufweist. characterized in that the tire pressure control system has an attached to the chassis compressed air reservoir (62).
13. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zusätzlich dazu konfiguriert ist, durch dynamisches Verändern eines Winkels (ß) zwischen dem ersten Arm (34) und dem zweiten Arm (36) des Lasttragmoduls (32) einem Kippen der Lastaufnahmeschnitt- stel!e (42) bezüglich einer durch die Lastaufnahmeschnittstelle (42) verlaufenden Vertikalen (V) entgegenzuwirken. characterized in that the controller is additionally configured to dynamically alter an angle (β) between the first arm (34) and the second arm (36) of the load bearing module (32) to tilt the load receiving interface (42) counteract a through the load-receiving interface (42) extending vertical (V).
14. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (34) des Lasttragmoduls (32) starr mit einem Gehäuse (30) des Fahrgestells verbunden ist. characterized in that the first arm (34) of the load-bearing module (32) is rigidly connected to a housing (30) of the chassis.
15. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass an einer Gelenkachse, an der der erste Arm (34) und der zweite Arm (36) des Lasttragmoduls (32) gelenkig miteinander verbunden sind, Noträder (64) angebracht sind. characterized in that at a hinge axis, on which the first arm (34) and the second arm (36) of the load-bearing module (32) are hinged together, emergency wheels (64) are mounted.
16. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 16. Chassis according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lastaufnahmeschnittstelle (42) zur Befestigung einer Krankentrage (44) ausgeführt ist. characterized in that the load-receiving interface (42) for attachment of a stretcher (44) is executed.
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