DE29615543U1

DE29615543U1 - Automatic wheelchair

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Publication number: DE29615543U1
Application number: DE29615543U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2006-09-07

Description

An dasTo the

Deutsche Patentamt 80297 München German Patent Office 80297 Munich

Anmeldung eines Gebrauchsmusters mit der Bezeichnung;Application for a utility model with the designation;

Automatisch fahrender RollstuhlAutomatically driving wheelchair

Anmelder:Applicant:

Sigmund Birle Hagmühleweg 22Sigmund Birle Hagmühleweg 22

88239 Wangen 4 88239 Wangens 4

Gebrauchsmuster BirlelO Sigmund Birle 88239 Wangen 4 Seite 1Utility model BirlelO Sigmund Birle 88239 Wangen 4 Page 1

Beschrieben wird eine Möglichkeit, einen Rollstuhl automatisch entlang einer vorgebbaren Wegstreckenmarkierung fahren zu lassen. A possibility is described of allowing a wheelchair to automatically move along a predefined route marking.

Seit langem gibt es elektrisch fahrende Rollstühle. Diese müssen meistens über Steuerknüppel gelenkt und gefahren werden. Besonders in Kliniken, Rehazentren, Altersheimen und anderen Orten, wo Rollstühle häufig genutzt werden, bietet es sich an, Rollstühle zu verwenden, welche auch automatisch fahren können. Zum Beispiel, indem ein optischer Leitstreifen auf die Fahrbahn aufgemalt wird.Electric wheelchairs have been around for a long time. These usually have to be steered and driven using a joystick. Especially in clinics, rehabilitation centers, retirement homes and other places where wheelchairs are frequently used, it is advisable to use wheelchairs that can also drive automatically. For example, by painting an optical guide strip on the road.

Eine solche Möglichkeit äußerst einfach und preisgünstig zu realisieren liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde. So ist es zum Beispiel möglich, einen Rollstuhl mit einem automatischen Lenksensor auszurüsten, welcher auf der Fahrbahn angebrachte optische Leitstreifen erkennen und ein Fahrzeug automatisch an diesen entlang führen kann. Über einen Umschalter lässt sich zwischen Hand- und automatischem Fahrbetrieb umschalten.The present invention is based on the extremely simple and inexpensive implementation of such a possibility. For example, it is possible to equip a wheelchair with an automatic steering sensor that can detect optical guide strips on the road and automatically guide a vehicle along them. A switch can be used to switch between manual and automatic driving mode.

Das Blockschaltbild des verwendeten Lenksensors ist in Figurl aufgezeigt. Als Wegstreckenmarkierung dient ihm vorzugsweise ein dunkler Leitstreifen Figl/12. Dieser kann wie dort aufgezeigt, zur besseren Erkennbarkeit mit einem Kontrastrand versehen werden, welcher hier weiss dargestellt ist. Das System liest also über die Optik Fig.1/1 und den Wandler Fig.1/2 den Leitstreifen als digitale Bildpunkte ein und ermittelt dessen Position innerhalb des Gesamtbildes Fig.1/11. Das Ganze geschieht unter Leitung des Mikroprozessors Fig.1/3, der dann auch stets entsprechende Steuersignale an die Lenk- und Fahrmotorik Fig.1/4 abgibt und so dafür sorgt, dass der Leitstreifen stets in der Mitte des eingelesenen Bildes gehalten wird. Dies bringt unweigerlich mit sich, dass das Fahrzeug ständig dem Strich entlang fährt.The block diagram of the steering sensor used is shown in Figure 1. It preferably uses a dark guide strip Fig. 1/12 to mark the route. As shown there, this can be provided with a contrasting edge for better recognition, which is shown here in white. The system therefore reads the guide strip as digital pixels via the optics Fig. 1/1 and the converter Fig. 1/2 and determines its position within the overall image Fig. 1/11. The whole thing is done under the control of the microprocessor Fig. 1/3, which then always sends corresponding control signals to the steering and driving motors Fig. 1/4 and thus ensures that the guide strip is always kept in the middle of the read image. This inevitably means that the vehicle constantly drives along the line.

Gebrauchsmuster BirlelO Sigmund Birle 88239 Wangen 4 SeiteUtility model BirlelO Sigmund Birle 88239 Wangen 4 Page

Um das Gefährt vorschriftsmässig sicher und bedienbar zu machen, lassen sich am Mikroprozesseor noch beliebig viele Sicherheits- und Bedienelemente Fig.1/5+6 anschliessen und überwachen. Bumper, Abstandsensorik, Notaus, Bedienfeld mit Start/Stop-Einrichtung gehören zur absoluten Grundausstattung.In order to make the vehicle safe and operable in accordance with regulations, any number of safety and control elements Fig.1/5+6 can be connected and monitored on the microprocessor. Bumpers, distance sensors, emergency stop, control panel with start/stop device are part of the absolute basic equipment.

Desweiteren ermöglicht die Verwendung der digitalen Bildverarbeitung noch problemlos das Einlesen von zusätzlichen optischen Markierungen am oder auf dem Leitstreifen, über welche der automatische Fahrbetrieb weitergehend gesteuert werden kann.Furthermore, the use of digital image processing also makes it easy to read in additional optical markings on or in the guide strip, which can be used to further control the automatic driving operation.

Für weitere Steuer- und Kommunikationszwecke ist der Port Figl/7 vorhanden, über welchen alle, für einen automatischen Fahrbetrieb verwendbaren Medien angeschlossen und verwendet werden können.For further control and communication purposes, the port Figl/7 is available, via which all media that can be used for automatic driving can be connected and used.

Vorallem für Logistik- und Orientierungszwecke lassen sich immer komplexere Systeme auf einfache Weise einbinden. Bei fahrenden Fahrzeugen, die ja über Kabel nicht erreichbar sind, muss hier jede Möglichkeit zur kabellosen Datenübertragung sofort dankbar aufgenommen und genutzt werden.Especially for logistics and orientation purposes, increasingly complex systems can be integrated in a simple manner. In the case of moving vehicles, which cannot be reached via cable, every opportunity for wireless data transmission must be immediately accepted and used.

Besonders im Hinblick auf die Notwendigkeit, dass Steuerungen für automatisch fahrende Fahrzeuge möglichst vielseitig eingesetzt werden können, ist bereits bei der Entwicklung auf die Einbindung aller Möglichkeiten zu achten. Deshalb lassen sich am Kommunikationsport Figl/7 Vorrichtungen zur kabellosen Kommunikation in allen möglichen Längenwellen anschließen und einbinden. Über eine entsprechende Empfangsanlage, die man ja inzwischen überall kaufen kann, ist auch die Einbindung eines satellitengesteuerten Orientierungssystems in den automatischen Fahrbetrieb einfach zu realisieren. Zur Orientierung in der unmittelbaren Umgebung eignet sich die Verwendung der Transpondertechnik, bei welcher zum Beispiel in der einfachen Art, in der Fahrbahn verlegte Marken vom Fahrzeug aus über eine Antenne angeregt werden können und diese dann eine, in ihnen hinterlegte Nummer aussenden.Particularly in view of the need for controls for automated vehicles to be able to be used in as many different ways as possible, attention must be paid to the integration of all possibilities during development. Therefore, devices for wireless communication in all possible wavelengths can be connected and integrated to the Figl/7 communication port. Using an appropriate receiving system, which can now be bought anywhere, it is also easy to integrate a satellite-controlled orientation system into automatic driving. The use of transponder technology is suitable for orientation in the immediate vicinity. For example, in a simple way, markers laid out in the road can be stimulated by the vehicle via an antenna and these then transmit a number stored in them.

Nachdem sich solche Systeme bereits auf engstem Raum unterbringen lassen, ist der Bau eines vollautomatisch fahrenden Rollstuhls samt Einbindung eines, den jeweiligen Anforderungen anpassbaren Kommunikations- und Logistiksystems einfach und kostengünstig realisierbar, so dass solche Fahrzeuge vorallem auch im Schwerbehindertenbereich selbst über grössere Entfernungen logistisch und ferngesteuert einsetzbar sind. In einem Kostenbereich, welcher einen bereits manuell fahrbaren Rollstuhl nicht wesentlich verteuert.Since such systems can be accommodated in the smallest of spaces, the construction of a fully automatic wheelchair, including the integration of a communication and logistics system that can be adapted to the respective requirements, is simple and inexpensive to implement, so that such vehicles can be used logistically and remotely, especially in the area of severely disabled people, even over longer distances. At a cost range that does not significantly increase the price of a wheelchair that can already be driven manually.

Mechanisch ist die Unterbringung einer automatischen Lenkeinheit sehr einfach. Zumal bei bereits manuell gelenkten Rollstühlen die komplette Mechanik bereits vorhanden ist und nur noch durch den automatischen Lenksensor ergänzt werden muss, wobei die einfachste Art die Anbringung des Lenksensors direkt auf die Lenkschubstange sein kann.Mechanically, accommodating an automatic steering unit is very simple. Especially since in wheelchairs that are already manually steered, the complete mechanics are already there and only need to be supplemented by the automatic steering sensor, whereby the simplest way is to attach the steering sensor directly to the steering push rod.

Fig.2 Bild 1 zeigt ebenfalls eine sehr einfache Bauweise. Fig.2/4 zeigt eine kugelgelagerte Drehscheibe, welche am Rahmen des Rollstuhls befestigt ist. Auch der automatische Lenksensor ist auf dieser Scheibe, welche als eine Art Drehkranz dient befestigt. Ob der Lenksensor die Wegstreckenmarkierung hinten oder vorne einliest ist egal, weil dies softwaremässig geregelt werden kann. Der Lenkmotor Fig.2/3 ist ebenfalls am Rahmen befestigt. Erkennt nun der Lenksensor während der Fahrt, dass der sich unter ihm auf der Fahrbahn befindliche Leitstreifen aus der Mitte seines Bildes bewegt, wird der Lenkmotor so angesteuert, dass er die Drehkranzscheibe über einen Zahnkranz und damit auch den Lenksensor soweit dreht, bis sich der Leitstreifen wieder in der Mitte des erfassten Bildbereichs befindet. Fig.2/6 zeigt eine solche Lenkmöglichkeit skizziert in eingebautem Zustand.Fig.2 Figure 1 also shows a very simple design. Fig.2/4 shows a ball-bearing turntable which is attached to the frame of the wheelchair. The automatic steering sensor is also attached to this disc, which serves as a kind of turntable. It does not matter whether the steering sensor reads the route markings at the front or the back, because this can be controlled by software. The steering motor Fig.2/3 is also attached to the frame. If the steering sensor detects during the journey that the guide strip on the road below it is moving out of the center of its image, the steering motor is controlled in such a way that it turns the turntable disc via a gear ring and thus also the steering sensor until the guide strip is back in the center of the captured image area. Fig.2/6 shows such a steering option sketched out in the installed state.

Grundsätzlich sind aber viele Lenk- und Antriebsarten möglich. Eine weitere Möglichkeit zeigt Fig.2/ Bild 7. Hier sind zwei Antriebsmotoren Fig.2/8 mittels einer Traverse an einem Drehkranz Fig.2/9 befestigt. An diesem Drehkranz ist auch derIn principle, however, many steering and drive types are possible. Another possibility is shown in Fig.2/ Figure 7. Here, two drive motors Fig.2/8 are attached to a slewing ring Fig.2/9 using a crossbeam. The

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automatische Lenksenor Fig. 2/10 angebracht .**Def Fahrbetrieb funktioniert nun so, dass der automatische Lenksensor die beiden Motoren bei Geradeausfahrt gleichmässig ansteuert. Sobald sich der Leitstreifen aber aus der Mitte des von Sensor erfassten Bildbereichs bewegt, wird der sich jeweils näher beim Leitstreifen befindliche Motor entsprechend weniger angesteuert, so dass dieser langsamer als die andere Seite läuft, was insgesamt eine Lenkbewegung in Richtung Leitstreifen bewirkt.automatic steering sensor Fig. 2/10 attached. **Def driving mode now works in such a way that the automatic steering sensor controls both motors evenly when driving straight ahead. However, as soon as the guide strip moves out of the center of the image area captured by the sensor, the motor located closer to the guide strip is controlled accordingly less, so that it runs slower than the other side, which overall causes a steering movement in the direction of the guide strip.

Diese Fahreinheit hat den grossen Vorteil, dass Lenk- und Fahrantrieb auf einer Einheit befestigt werden kann, was durch Anbau des automatischen Lenksensors ein komplettes automatisch fahrendes Lenk- und Fahrsystem ergibt.This driving unit has the great advantage that the steering and driving drive can be mounted on one unit, which, by attaching the automatic steering sensor, results in a complete automatic steering and driving system.

Mit einer solchen Einheit lässt sich jeder herkömmliche Rollstuhl automatisch fahrbar machen, indem man diese Antriebseinheit entsprechend anbringt und einbaut. Lässt man dann noch die an einem herkömmlichen Rollstuhl ohnehin vorhandenen vorderen Stützräder angebaut und befestigt diese Antriebsheinheit über eine kleine Hebevorrichtung so am Rollstuhl, dass die Antriebsräder beliebig von der Fahrbahn auf- und abgehoben werden können, bekommt man einen Rollstuhl, der sich sowohl automatisch, als auch von Hand bewegen lässt. Durch einen kleinen Zusatzschalter lässt sich das Fahrzeug dann auch noch von automatischer Wegfindung auf normalen elektrischen Fahrbetrieb per Steuerknüppel umschalten.With such a unit, any conventional wheelchair can be made automatically mobile by attaching and installing this drive unit accordingly. If you then leave the front support wheels that are already present on a conventional wheelchair attached and attach this drive unit to the wheelchair using a small lifting device so that the drive wheels can be raised and lowered from the road as required, you get a wheelchair that can be moved both automatically and manually. Using a small additional switch, the vehicle can then also be switched from automatic pathfinding to normal electric driving mode using a joystick.

Nachdem der hier vorzugsweise verwendete automatische Lenksensor das komplette führerlose Fahrsystem in einem nur 124ccm großen Gehäuse beinhalten kann, und er bereits durch befestigen an einer Lenkschubstange einsetzbar ist, lassen sich auch bereits im manuellen Betrieb verwendete Geräte äußerst kostengünstig auf automatischen und führerlosen Fahrbetrieb umstellen. Dies lässt sich durch einen Bausatz ralisieren. Ausserdem ermöglicht ein serielles Bussystem und die Kompaktheit, den Einbau mehrerer Wegfxndungssensoren in einen Rollstuhl.Since the automatic steering sensor used here can contain the entire driverless driving system in a housing of just 124ccm, and can be used by simply attaching it to a steering push rod, devices already used in manual operation can also be converted to automatic and driverless driving at extremely low cost. This can be achieved using a kit. In addition, a serial bus system and the compactness enable the installation of several pathfinding sensors in a wheelchair.

Claims

protection claims;

1. Automatically driving wheelchair characterized by the fact that a wheelchair is equipped with an electronic device in order to automatically recognize and drive a predetermined route.

2. Automatically driving wheelchair according to claim 1, characterized in that the route is specified by optical markings.

3. Automatically driving wheelchair according to claim 1+2, characterized in that the route markings can be applied to the roadway.

4. Automatically driving wheelchair according to claims 1-3, characterized in that the route markings are read in as digital pixels via an optical sensor system.

5. Automatically driving wheelchair according to claims 1-4, characterized in that the route marking can be darker than the background on which it is attached and/or that the route marking is provided with a contrasting edge Fig.1/12.

6. Automatically driving wheelchair according to claims 1-5, characterized in that the route marking can contain additional image patterns which can be recognized and implemented by the system as control and regulation functions.

7. Automatically driving wheelchair according to claims 1-6, characterized in that additional devices are present via which further data and/or markings can be read in and/or received and/or sent, which are used for automatic driving and/or other control and logistics purposes.

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8. Automatically driving wheelchair according to claims 1-7, characterized in that there is a wheelchair which can drive automatically and driverless both outdoors and indoors without switching.

9. Automatically driving wheelchair according to claims 1-8, characterized in that wheelchairs not equipped with an automatic path-finding sensor system are converted so that they become self-driving and driverless systems.

10. Automatically driving wheelchair according to claims 1-9, characterized in that there is a kit which makes it possible to equip a wheelchair to become a self-driving and driverless system.

11. Automatically driving wheelchair according to claims 1-10, characterized in that a wheelchair can be switched so that it can be driven both by human power, electrically via manual operation, and automatically via a path-finding sensor system.

12. Automatically driving wheelchair according to claims 1-11, characterized in that an automatic steering sensor is used which combines all functions necessary for operation in just one housing.

13. Automatically driving wheelchair according to claims 1-12, characterized in that several sensors for automatic path finding can be attached to the wheelchair.

14. Automatically driving wheelchair according to claims 1-13, characterized in that the system recognizes a dark stripe as a route marker which is wider than 2.6 cm or wider than 15% of the recorded image width.

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