KR20210069752A

KR20210069752A - 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어

Info

Publication number: KR20210069752A
Application number: KR1020190158803A
Authority: KR
Inventors: 홍정표; 송민영; 이승재; 박승우; 안현진
Original assignee: 동의과학대학교산학협력단
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-06-14
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: KR102358568B1

Abstract

본 발명은 장애인 전동휠체어에 주행 및 조향 안정, 둔턱 및 장애물 검출, 목적지 안내 등의 기능 모듈을 구성하여 다양한 기능을 구현할 수 있어 사용성과 기능성 및 안정성을 향상시키며, 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있는 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 전동휠체어 본체의 하부에 좌우 별개의 구동모터를 포함하여 전동휠체어의 전후진 구동과 방향 전환 구동을 실행하도록 구성되는 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈; 상기 전동휠체어 본체의 전방에 구성되어 둔턱 및 장애물을 검출하도록 구성되는 장애물 검출 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 위치 정보를 제공하는 GPS 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구성되고 상기 GPS 모듈과 연동하여 길 안내를 실행하도록 구성되는 네비게이션 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 전동휠체어의 전방이 소정 각도로 기울어지도록 구성되는 하차 구동 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구비되어 상기 각 모듈과 연동하고 제어하도록 구성되는 제어 모듈; 및 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 스마트폰을 포함하는 근거리통신모듈 일체형 외부 기기와 연동하는 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템이 제공된다.

Description

장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어 {MULTI-FUNCTINAL MODULE SYSTEM FOR POWER WHEEL CHAIR OF DISABLED PERSON AND POWER WHEEL CHAIR OF DISABLED PERSON COMPRISING THE SAME}

본 발명은 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장애인 전동휠체어에 주행 및 조향 안정, 둔턱 및 장애물 검출, 목적지 안내 등의 기능 모듈을 구성하여 다양한 기능을 구현할 수 있어 사용성과 기능성 및 안정성을 향상시키며, 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있는 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어에 관한 것이다.

일반적으로, 휠체어란 이동이 자유롭지 못한 사람이 앉은 채로 이동할 수 있도록 형성된 이동수단으로서 파이프 형상의 프레임에 고정된 좌석부, 전방차륜과 주차륜 및 조향핸들 등으로 구성되어 있으며, 보호자 조작타입과 이용자 조작타입으로 구별할 수 있고, 또한 동력주행타입과 보호자 또는 이용자 구동타입으로 구별할 수 있다.

이러한 휠체어는 모두, 사람을 한 명 태운 상태로 전방차륜 및 주차륜의 구동에 의해 도로 또는 실내 등을 주행하도록 한다.

한편, 일반적으로 주차륜은 그 크기가 크게 형성되어 있으나, 전방차륜은 주행 중 조향성을 향상시키기 위해 대개 작은 지름의 바퀴로 구성되어 있다.

따라서, 상기 전방차륜의 작은 크기로 인하여 도로 또는 실내 등에서 둔턱 또는 단차 등의 장애물이 있는 경우에는 이것을 타고 넘어가기 위해 많은 고생이 요구되어 진다. 한편, 휠체어에 의한 장애물 승월의 일반적인 방법으로는, 보호자 등이 휠체어 전체를 후방으로 경사지게 하여 전방차륜을 장애물의 높이까지 올리도록 하고, 그 상태로 휠체어를 전진시키도록 하여 장애물을 타고 넘어가도록 하고 있다.

그러나 상기 휠체어를 사용하는 사용자는 통상적으로 상기 전방차륜을 단차 또는 둔턱 등의 장애물 높이까지 올리는 것은 쉽게 할 수 있으나, 그 상태에서 상기 휠체어를 전진시켜 상기 장애물을 통과하기까지 많은 힘이 소요된다는 문제가 있으며, 또한 상기 단차 또는 둔턱 등의 장애물을 통과하는 과정 중에 상기 휠체어가 후방으로 전복되어 사용자가 부상당할 위험이 있다는 문제가 있다.

또한, 보호자가 힘이 없는 부녀자나 노인인 경우에는 휠체어 전체를 후방으로 경사지게 하는 것 자체가 위험하고 곤란하다는 문제가 있을 뿐 아니라, 보호자가 없는 경우에는 아예 이러한 방법 조차 실행할 수 없다는 문제가 있다.

한편, 상술한 바와 같은 기술적 문제를 해결하도록 하기 위한 출원으로, 대한민국 대한민국 등록실용신안공보 제20-0234318호, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0043394호, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0013087호, 대한민국 등록특허공보 제10-1215285호, 및 대한민국 등록특허공보 제10-0546952호 등이 제안되어 있다.

예를 들면, 대한민국 등록실용신안공보 20-0234318은 전륜지지대의 하부에 구비되어, 회전하며 방향을 전환하는 전륜의 중심축을 힌지로 양 측에 구비하여 상하 회동하며 도로의 턱 일측을 가압하는 턱가압부재와, 상기 턱가압부재의 회동중심에 구비되어 회동 후 원위치시키는 탄성부재와, 상기 턱가압부재에 회동력을 부여하는 회동력 전달부로 구성되어, 상기 휠체어가 단차 등의 장애물을 아무런 도움없이 스스로 오를 수 있도록 하여 상기 휠체어를 사용하는 사용자의 이동을 자유롭게 하고 있는 것을 기술적 특징으로 한다.

그러나 상기 선행기술에 제시되어 있는 휠체어의 구성은 그 구조가 복잡하여 제조비용이 높아짐은 물론, 실제 동작이 쉽지 않다는 문제가 있다.

한편, 전동식 휠체어는 장애인들의 이동에만 초점이 맞춰져 실제 사용 시 필요한 기능들이 많이 부족한데, 그 중에서 가장 대표적인 문제점이 높이조절이 안된다는 것이다.

또한, 종래 전동휠체어는 거동이 불편한 장애인 특히 휠체어에 앉았다 일어섰다 하는 것 자체가 거의 불가능한 하반신 불구자나 노약자들의 경우, 실제로 높이조절이 안되는 전동휠체어를 사용하게 되면 높은 위치에 있는 물건을 집을 수도 없을 뿐더러 높은 위치로 몸을 이동시키기도 여간 힘든 일이 아니므로 항상 주위의 도움이 없이는 본인 의지대로 움직임에 있어 제한을 받게 된다.

이에, 수동으로 일정한 높이에 고정해 놓고 사용할 수 있는 수동식 높이조절방식의 전동휠체어가 있는데, 실제로 몸이 불편한 장애인들이 직접 높이를 조절하여 고정시켜 사용하기에는 그 높이를 적절히 조절하기도 힘들 뿐 아니라 작동법도 여간 힘든 일이 아닐 수 없다.

대한민국 등록실용신안공보 20-0234318(2001.09.26. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2010-0043394(2010.04.29. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2005-0013087(2005.02.02. 공개) 대한민국 등록특허공보 10-1215285(2012.12.26. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0546952(2006.01.26. 공고)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 장애인 전동휠체어에 주행 및 조향 안정, 둔턱 및 장애물 검출, 목적지 안내 등의 기능 모듈을 구성하여 다양한 기능을 구현할 수 있어 사용성과 기능성을 향상시키며, 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있는 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 배터리를 전원으로 하고, 구동모터의 구동으로 구동하는 장애인 전동휠체어에 구성되어 각각의 기능을 구현하는 복수의 기능 모듈에 의한 멀티 기능 모듈 시스템으로서, 전동휠체어 본체의 하부에 좌우 별개의 구동모터를 포함하여 전동휠체어의 전후진 구동과 방향 전환 구동을 실행하도록 구성되는 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈; 상기 전동휠체어 본체의 전방에 구성되어 둔턱 및 장애물을 검출하도록 구성되는 장애물 검출 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 위치 정보를 제공하는 GPS 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구성되고 상기 GPS 모듈과 연동하여 길 안내를 실행하도록 구성되는 네비게이션 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 전동휠체어의 전방이 소정 각도로 기울어지도록 구성되는 하차 구동 모듈; 상기 전동휠체어 본체에 구비되어 상기 각 모듈과 연동하고 제어하도록 구성되는 제어 모듈; 및 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 스마트폰을 포함하는 근거리통신모듈 일체형 외부 기기와 연동하는 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템이 제공된다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 제어 모듈은 상기 전동휠체어에 구성되어 장치를 온/오프시키는 온/오프 스위치; 상기 구동 모터의 동작을 제어하는 구동 조작 노브; 상기 장애물 검출 모듈의 검출 신호에 기반하여 주행을 제어하는 장애물 주행 제어부; 상기 구동 조작 노브의 조작에 의한 주행 또는 상기 장애물 주행 제어부에 의한 주행을 선택하도록 구성되는 모드 선택 스위치; 음성을 인식하여 인식된 음성에 따른 동작을 해당 모듈에서 실행하도록 제어하는 음성 인식부; 상기 하차 구동 모듈을 제어하도록 이루어지는 하차모드 작동 제어부; 및 상기 근거리통신모듈 일체형 단말장치와 연동하는 외부기기 연동부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 장애물 검출 모듈은 상기 전동휠체어 본체의 전방에 구비되는 장애물 검출 수단을 포함하고, 상기 장애물 주행 제어부는 상기 장애물 검출 수단에서 검출된 정보에 기반하여 주행 속도 제어와 회피 주행 제어를 포함하는 자동 주행 제어를 실행하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 장애물 검출 수단은 영상촬영 카메라 센서 또는 TOF 센서 중 적어도 하나, 및 광센서 또는 초음파 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 장애물 주행 제어부는 상기 영상촬영 카메라 센서나 TOF 센서에서 입력되는 영상에서 장애물 인식 알고리즘을 통해 바닥 영역과 물체 영역을 추출하여 둔턱 또는 소정 크기의 장애물을 분석 판단하도록 이루어지는 장애물 분석부와, 상기 장애물 분석부에서 둔턱으로 검출되는 경우, 전동휠체어의 속도를 감속하여 주행하도록 제어하고, 상기 장애물 분석부에서 소정 크기의 장애물로 검출되는 경우 상기 광센서을 통해 지속적으로 검출하면서 전방에 장애물이 검출되지 않는 어느 일 방향으로 방향 전환하여 회피 주행하도록 제어하는 제어 주행 실행부, 및 상기 장애물 분석부에서 분석된 신호를 전달받아 음성으로 변환하여 사용자에게 음성 정보로 제공하도록 이루어지는 음성정보 생성 전달부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 하차 구동 모듈은 상기 전동휠체어 본체의 하부 후방 양측에 구비되며, 지면을 향하여 실린더 샤프트가 출몰가능하게 구성되는 한 쌍의 경사용 에어 실린더 부재와, 상기 전동휠체어 본체의 전방 양측에 설치되어 상기 경사용 에어 실린더 부재와 연동 구동하여 실린더 샤프트가 전방 지면을 향하여 출몰가능하게 구성되는 한 쌍의 지지용 에어 실린더 부재, 및 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 상기 경사용 에어 실린더 부재에 의한 전동휠체어의 기울기를 검출하는 기울기 검출 센서를 포함하며, 상기 제어 모듈은 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 상기 에어 실린더 부재의 동작을 조작하기 위한 하차 조작 노브, 및 상기 하차 조작 노브의 조작 신호를 상기 에어 실린더 부재 각각으로 전달하여 그 에어 실린더 부재 각각을 제어하되, 상기 기울기 검출 센서에 검출된 기울기 각도에 근거하여 미리 설정된 기울기 각도 이내로 제한하도록 이루어지는 하차모드 작동 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기한 일 관점에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템을 포함하는 장애인 전동휠체어가 제공된다.

본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 장애인 전동휠체어에 다양한 기능 모듈이 구성되어 사용성과 기능성 및 안정성을 향상시키며, 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 원형 구동 바퀴 대신에 궤도트랙형 바퀴 모듈로 구성함으로써 조향성과 주행성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 잇다.

셋째, 본발명은 주행 중 둔턱 및 장애물을 검출하여 주행 제어함으로써 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 본 발명은 전동휠체어 자체 또는 스마트폰과 연동하여 자동 주행으로 설정된 목적지까지 안전하게 주행할 수 있도록 하여 기능성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 본 발명은 휠체어가 안정적으로 유지되면서 기울어지는 하차 모드를 제공하여 하차 시 탑승 장애인이 용이하게 내릴 수 있도록 하여 기능성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 본 발명은 각종 작동 및 제어 정보를 음성으로 제공하며, 갑작스런 넘어짐이 발생할 때 보호자나 119에 사용자의 현재 위치와 응급 정보를 바로 송출하여 위급 상황에 신속히 대처할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템에 포함되는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에"또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템에 포함되는 제어 모듈의 구성을 블록화하여 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 크게 무한궤도트랙 구동바퀴(100), 장애물 검출 모듈(200), GPS 모듈(300), 네비게이션 모듈(400); 하차 구동 모듈(500), 및 제어 모듈(600);을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 더하여, 본 발명은 스마트폰을 포함한 근거리통신모듈 일체형 단말 장치와 통신하기 위한 근거리 통신 모듈(710)을 포함한 통신 모듈(700);을 더 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템은, 배터리를 전원으로 하고, 구동모터의 구동으로 구동하는 장애인 전동휠체어에 구성되어 각각의 기능을 구현하는 복수의 기능 모듈에 의한 멀티 기능 모듈 시스템으로서, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 장애인 전동휠체어 본체의 하부에 구성되어 전동휠체어의 전후진 구동과 방향 전환 구동을 실행하도록 구성되는 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈(100); 상기 장애인 전동휠체어 본체의 전방에 구성되어 둔턱 및 장애물을 검출하도록 구성되는 장애물 검출 모듈(200); 상기 장애인 전동휠체어 본체에 구성되어 위치 정보를 제공하는 GPS 모듈(300); 상기 장애인 전동휠체어 본체에 구성되고 상기 GPS 모듈(300)과 연동하여 길 안내를 실행하도록 구성되는 네비게이션 모듈(400); 상기 장애인 전동휠체어 본체에 구성되어 장애인 전동휠체어의 전방이 소정 각도로 기울어지게 작동시키도록 구성되는 하차 구동 모듈(500); 및 상기 장애인 전동휠체어 본체에 구비되어 상기 각 모듈(즉, 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈(100), 장애물 검출 모듈(200), GPS 모듈(300), 네비게이션 모듈(400); 하차 구동 모듈(500), 및 하기 설명될 기능 모듈)과 연동하고 작동을 제어하도록 구성되는 제어 모듈(600);을 포함하여 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈(100)은 장애인 전동휠체어 본체의 하부에 구성되는 우측 구동 모터와 좌측 구동 모터 각각의 회전축에 결합되는 후방 회전 바퀴를 구동 회전 바퀴로 하며, 전방의 종동 회전 바퀴, 및 후방 회전 바퀴와 종동 회전 바퀴 사이에 구성되는 복수의 상하 가이드 회전 바퀴에 감기는 캐터필러로 구성된다.

이러한 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈(100)은 아래 설명되는 제어 모듈(600)을 구성하는 사용자 조향 조작 장치부의 조작에 따라 구동 조향 제어부의 제어에 의해 좌측 구동 모터와 우측 구동 모터의 조합 동작으로 전진과 후진 및 우측과 좌측으로의 조향 동작을 실행하게 된다.

이와 같이 본 발명은 구동부를 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈(100)로 구성함으로써 종래 차륜 구동 모듈에 비하여 보다 안정적인 주행과 방향전환을 도모할 수 있게 되어, 장애인이 사용하는 특성 상 기본적으로 주행과 조향을 실행하면서도 안정성을 더욱 향상시키게 된다.

이와 관련하여 본 발명은 장애인 전동휠체어 본체(예를 들면, 암 프레임부의 전방)에 구성되어 상기 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈(100)의 속도와 방향을 수동 조작하기 위한 구동 조작 노브(110)가 구비된다.

또한, 본 발명은 수동 조작 모드 및 아래에서 설명될 장애물 주행 제어부(210)를 통해 자동 주행할 수 있도록 하는 수동 조작 모드를 선택할 수 있는 모드 선택 스위치(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구동 조작 노브(110)와 모드 선택 스위치(120)는 제어 모듈(600)의 일부 구성요소를 구성한다.

다음으로, 상기 장애물 검출 모듈(200)은 주행 중 전방에 나타내는 둔턱 및 장애물을 구분 검출하여 아래에서 자세히 설명될 제어 모듈(600)을 통해 사용자에게 알림하거나, 및/또는 주행 속도 제어와 회피 주행을 포함하는 자동 주행 제어를 실행하도록 이루어질 수 있다.

구체적으로, 상기 장애물 검출 모듈(200)은 장애인 전동휠체어 본체의 전방에 구비되는 장애물 검출 수단, 및 상기 장애물 검출 수단에서 검출된 정보에 기반하여 사용자에게 알림하거나, 및/또는 주행 속도 제어와 회피 주행 제어를 포함하는 자동 주행 제어를 실행하도록 이루어지는 장애물 주행 제어부(210)를 포함하여 구성된다.

상기 장애물 검출 수단은 영상촬영 카메라 센서 또는 TOF 센서 중 적어도 하나, 및 광센서 또는 초음파 센서 중 적어도 하나를 포함하여 구성되며, 바람직하게는 영상촬영 카메라 센서와 광센서로 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 장애물 검출 수단이 영상촬영 카메라 센서와 광센서로 구성되는 경우, 상기 장애물 주행 제어부는 상기 영상촬영 카메라 센서나 TOF 센서에서 입력되는 영상에서 장애물 인식 알고리즘(또는 바닥 인식 알고리즘)을 통해 바닥 영역과 물체 영역을 추출하여 둔턱이나 소정 크기의 장애물(예를 들면, 사람이나 일정 크기 이상의 장애물)을 분석 판단하도록 이루어지는 장애물 분석부(211), 및 상기 장애물 분석부에서 둔턱으로 검출되는 경우, 전동휠체어의 속도를 감속하여 주행하도록 제어하고, 상기 장애물 분석부에서 소정 크기의 장애물로 검출되는 경우 상기 광센서을 통해 지속적으로 검출하면서 전방에 장애물이 검출되지 않는 어느 일 방향으로 방향 전환하여 회피 주행하도록 제어하는 제어 주행 실행부(212)를 포함하여 구성된다.

여기에서, 상기 장애물 인식 알고리즘 또는 바닥 인식 알고리즘은 공지의 소프트웨어 및 하드웨어에 의해 구현되는 것을 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 장애물 검출 모듈(200)은 상기 장애물 분석부(211)에서 분석된 신호를 전달받아 음성으로 변환(공지의 음성 변환 기술 이용)하여 사용자에게 음성 정보로 제공할 수 있도록 이루어지는 음성정보 생성 전달부(213)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 장애물 주행 제어부(210), 즉 상기 장애물 분석부(211)와 제어 주행 실행부(212) 및 음성정보 생성 전달부(213)는 상기 제어 모듈(600)의 일부 구성부를 구성한다.

다음으로, 위치 정보를 제공하는 상기 GPS 모듈(300) 및 상기 GPS 모듈(300)과 연동하여 길 안내를 실행하도록 구성되는 네비게이션 모듈(400)은 공지의 것을 채용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하며, 상기 GPS 모듈(300)과 네비게이션 모듈(400)은 일체형으로 구성될 수 있다.

다만, 본 발명에서 상기 네비게이션 모듈(400)은 마이크와 스피커를 포함하며, 상기 마이크를 통해 입력되는 음성을 인식하여 인식된 음성에 따른 동작을 해당 모듈에서 실행하도록 제어하는 음성 인식부(410)를 포함한다.

상기 음성 인식부(410)는 제어 모듈(600)의 일부 구성요소를 구성한다.

다음으로, 상기 하차 구동 모듈(500)은 장애인 전동휠체어 본체에 구성되어 장애인이 하차할 때 전동휠체어를 전방으로 소정 각도로 기울어지게 작동시키면서 전방으로 전복되는 방지하도록 구성된다.

구체적으로, 상기 하차 구동 모듈(500)은 전동휠체어 본체의 하부 후방 양측에 구비되며, 지면을 향하여 실린더 샤프트가 출몰가능하게 구성되는 한 쌍의 경사용 에어 실린더 부재와, 상기 전동휠체어 본체의 전방 양측에 설치되어 상기 경사용 에어 실린더 부재와 연동 구동하여 실린더 샤프트가 전방 지면을 향하여 출몰가능하게 구성되는 한 쌍의 지지용 에어 실린더 부재와, 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 상기 경사용 에어 실린더 부재에 의한 전동휠체어의 기울기를 검출하는 기울기 검출 센서와, 상기 전동휠체어 본체(좌측 또는 우측의 암 프레임부 전방)에 구성되어 상기 에어 실린더 부재의 동작을 조작하기 위한 하차 조작 노브(510), 및 상기 하차 조작 노브의 조작 신호를 상기 에어 실린더 부재 각각으로 전달하여 그 에어 실린더 부재 각각을 제어하되, 상기 기울기 검출 센서에 검출된 기울기 각도에 근거하여 미리 설정된 기울기 각도 이내로 제한하도록 이루어지는 하차모드 작동 제어부(520)를 포함하여 구성된다.

상기 하차 조작 노브(510)와 하차모드 작동 제어부(520)는 제어 모듈(600)의 일부 구성요소를 구성한다.

이와 같이 본 발명은 하차 구동 모듈(500)을 포함함으로써 전동휠체어에 탑승한 사용자 장애인이 하차할 때, 전동휠체어를 소정 각도, 즉 하차에 적합한 미리 설정된 각도로 전동휠체어를 경사지게 함으로써 전동휠체어로부터 용이하게 하차할 수 있도록 보조할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 제어 모듈(600)은 전동휠체어에 구성되어 장치를 온/오프시키는 온/오프 스위치(610)와, 상기 구동 모터 각각의 동작을 제어하는 구동 조작 노브(110)와, 상기 장애물 검출 모듈(200)의 검출 신호에 기반하여 주행을 제어하는 장애물 주행 제어부(210)(장애물 분석부(211)와 제어 주행 실행부(212) 및 음성정보 생성 전달부(213)를 포함)와, 상기 구동 조작 노브(110)의 조작에 의한 주행 또는 상기 장애물 주행 제어부(210)에 의한 주행을 선택하도록 구성되는 모드 선택 스위치(120)와, 상기 GPS 모듈(300)과 연동하여 GPS모듈 연동제어부(310)와, 음성을 인식하여 인식된 음성에 따른 동작을 해당 모듈에서 실행하도록 제어하는 음성 인식부(410)와, 상기 하차 구동 모듈(500)을 제어하도록 이루어지는 하차모드 작동 제어부(510), 및 하기에서 설명될 통신 모듈과 스마트폰을 포함하는 근거리통신모듈 일체형 단말장치와 연동하는 외부기기 연동부(620)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 외부기기 연동부(620)는 연동 애플리케이션이 설치된 스마트폰과 연동하여, 예를 들면 스마트폰에서의 주행 제어를 각 모듈에서 실행하도록 이루어진다.

이러한 제어 모듈(600)은 아두이노를 기반으로 하는 제어 모듈로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템은, 사용자 스마트폰에 설치되는 연동 애플리케이션과 근거리 통신하기 위한 근거리 통신 모듈(710)을 포함한 통신 모듈(700)을 더 포함할 수 있다.

상기 근거리 통신 모듈(710)은 비콘(Beacon) 모듈, 즉 BLE(Bluetooth Low Energy), 블루투스(Bluetooth), Zigbee, UWB(Ultra-WideBand), ANT, Wi-fi 등, PAN(Personal Area Network) 방식의 다양한 근거리 통신 기술들이 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템 및 이를 포함하는 장애인 전동휠체어에 의하면, 장애인 전동휠체어에 다양한 기능 모듈이 구성되어 사용성과 기능성 및 안정성을 향상시키며, 제품 경쟁력을 증대시킬 수 있고, 원형 구동 바퀴 대신에 궤도트랙형 바퀴 모듈로 구성함으로써 조향성과 주행성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 주행 중 둔턱 및 장애물을 검출하여 주행 제어함으로써 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 전동휠체어 자체 또는 스마트폰과 연동하여 자동 주행으로 설정된 목적지까지 안전하게 주행할 수 있도록 하여 기능성을 더욱 향상시킬 수 있고, 휠체어가 안정적으로 유지되면서 기울어지는 하차 모드를 제공하여 하차 시 탑승 장애인이 용이하게 내릴 수 있도록 하여 기능성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 각종 작동 및 제어 정보를 음성으로 제공하며, 갑작스런 넘어짐이 발생할 때 보호자나 119에 사용자의 현재 위치와 응급 정보를 바로 송출하여 위급 상황에 신속히 대처할 수 있는 이점이 있다.

상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈
110: 구동 조작 노브
120: 모드 선택 스위치
200: 장애물 검출 모듈
210: 장애물 주행 제어부
211: 장애물 분석부
212: 제어 주행 실행부
213: 음성정보 생성 전달부
300: GPS 모듈
310: GPS모듈 연동제어부
400: 네비게이션 모듈
410: 음성 인식부
500: 하차 구동 모듈
510: 하차 조작 노브
520: 하차모드 작동 제어부
600: 제어 모듈
610: 온/오프 스위치
620: 외부기기 연동부
700: 통신 모듈
710: 근거리 통신 모듈

Claims

배터리를 전원으로 하고, 구동모터의 구동으로 구동하는 장애인 전동휠체어에 구성되어 각각의 기능을 구현하는 복수의 기능 모듈에 의한 멀티 기능 모듈 시스템으로서,
전동휠체어 본체의 하부에 좌우 별개의 구동모터를 포함하여 전동휠체어의 전후진 구동과 방향 전환 구동을 실행하도록 구성되는 무한궤도트랙 구동바퀴 모듈;
상기 전동휠체어 본체의 전방에 구성되어 둔턱 및 장애물을 검출하도록 구성되는 장애물 검출 모듈;
상기 전동휠체어 본체에 구성되어 위치 정보를 제공하는 GPS 모듈;
상기 전동휠체어 본체에 구성되고 상기 GPS 모듈과 연동하여 길 안내를 실행하도록 구성되는 네비게이션 모듈;
상기 전동휠체어 본체에 구성되어 전동휠체어의 전방이 소정 각도로 기울어지도록 구성되는 하차 구동 모듈;
상기 전동휠체어 본체에 구비되어 상기 각 모듈과 연동하고 제어하도록 구성되는 제어 모듈; 및
상기 전동휠체어 본체에 구성되어 스마트폰을 포함하는 근거리통신모듈 일체형 외부 기기와 연동하는 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는
장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은
상기 전동휠체어에 구성되어 장치를 온/오프시키는 온/오프 스위치;
상기 구동 모터의 동작을 제어하는 구동 조작 노브;
상기 장애물 검출 모듈의 검출 신호에 기반하여 주행을 제어하는 장애물 주행 제어부;
상기 구동 조작 노브의 조작에 의한 주행 또는 상기 장애물 주행 제어부에 의한 주행을 선택하도록 구성되는 모드 선택 스위치;
음성을 인식하여 인식된 음성에 따른 동작을 해당 모듈에서 실행하도록 제어하는 음성 인식부;
상기 하차 구동 모듈을 제어하도록 이루어지는 하차모드 작동 제어부; 및
상기 근거리통신모듈 일체형 단말장치와 연동하는 외부기기 연동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템.
제2항에 있어서,
상기 장애물 검출 모듈은 상기 전동휠체어 본체의 전방에 구비되는 장애물 검출 수단을 포함하고,
상기 장애물 주행 제어부는 상기 장애물 검출 수단에서 검출된 정보에 기반하여 주행 속도 제어와 회피 주행 제어를 포함하는 자동 주행 제어를 실행하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템.
제3항에 있어서,
상기 장애물 검출 수단은 영상촬영 카메라 센서 또는 TOF 센서 중 적어도 하나, 및 광센서 또는 초음파 센서 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 장애물 주행 제어부는 상기 영상촬영 카메라 센서나 TOF 센서에서 입력되는 영상에서 장애물 인식 알고리즘을 통해 바닥 영역과 물체 영역을 추출하여 둔턱 또는 소정 크기의 장애물을 분석 판단하도록 이루어지는 장애물 분석부와, 상기 장애물 분석부에서 둔턱으로 검출되는 경우, 전동휠체어의 속도를 감속하여 주행하도록 제어하고, 상기 장애물 분석부에서 소정 크기의 장애물로 검출되는 경우 상기 광센서을 통해 지속적으로 검출하면서 전방에 장애물이 검출되지 않는 어느 일 방향으로 방향 전환하여 회피 주행하도록 제어하는 제어 주행 실행부, 및 상기 장애물 분석부에서 분석된 신호를 전달받아 음성으로 변환하여 사용자에게 음성 정보로 제공하도록 이루어지는 음성정보 생성 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는
장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템.
제2항에 있어서,
상기 하차 구동 모듈은 상기 전동휠체어 본체의 하부 후방 양측에 구비되며, 지면을 향하여 실린더 샤프트가 출몰가능하게 구성되는 한 쌍의 경사용 에어 실린더 부재와, 상기 전동휠체어 본체의 전방 양측에 설치되어 상기 경사용 에어 실린더 부재와 연동 구동하여 실린더 샤프트가 전방 지면을 향하여 출몰가능하게 구성되는 한 쌍의 지지용 에어 실린더 부재, 및 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 상기 경사용 에어 실린더 부재에 의한 전동휠체어의 기울기를 검출하는 기울기 검출 센서를 포함하며,
상기 제어 모듈은 상기 전동휠체어 본체에 구성되어 상기 에어 실린더 부재의 동작을 조작하기 위한 하차 조작 노브, 및 상기 하차 조작 노브의 조작 신호를 상기 에어 실린더 부재 각각으로 전달하여 그 에어 실린더 부재 각각을 제어하되, 상기 기울기 검출 센서에 검출된 기울기 각도에 근거하여 미리 설정된 기울기 각도 이내로 제한하도록 이루어지는 하차모드 작동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템.
청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 따른 장애인 전동휠체어용 멀티 기능 모듈 시스템을 포함하는
장애인 전동휠체어.