TW201321232A - 電動輪椅之煞車控制系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種電動輪椅之煞車控制系統及方法，該電動輪椅包括電子水平儀、煞車感測器、煞車裝置及煞車控制器。所述之煞車控制系統包括傾斜角度偵測模組、煞車偵測模組、煞車調整模組及煞車警示模組。本發明所述之煞車控制系統及方法，能夠藉由電子水平儀針對使用者乘坐電動輪椅之狀況進行即時偵測、確認，隨時與煞車感測器所測得之煞車狀況進行分析，自動透過煞車控制器對煞車裝置進行控制作業，可有效避免使用者因操作不當或緊急煞車等狀況而引起輪椅重心偏移，發生翻覆等意外。

Description

電動輪椅之煞車控制系統及方法

本發明涉及一種電動輪椅控制系統及方法，尤其係關於一種電動輪椅之煞車控制系統及方法。

電動輪椅為一種經由特殊設計、具備車輪的椅子，能夠提供年長者或行動不便之身障者搭乘，藉由電動輪椅之車輪代替使用者以雙腳步行之醫療器材。在電動輪椅之車身設計上，一般多將重心偏向驅動輪（後輪），以減輕輪椅前輪（前輪）腳負重之配重，方便身障者或看護人員操作輪椅時，能夠較輕鬆地跨越有段差高度之路面。在一般情況下，傳統之電動輪椅正確煞車方式為以驅動輪煞車為主，非驅動輪煞車為輔。

當電動輪椅行駛至坡道等路面斜坡處時，在電動輪椅操控作業上，則需更加謹慎留意電動輪椅之重心位置並視車身重心位置調整車輪之煞車狀況。然而，若使用者未依正確煞車步驟進行煞車作業，導致位於低處之車輪先剎停，突然靜止之車輪與地面接觸位置將形成一支點。在高處車輪仍持續運轉之狀況下，輪椅會以煞停車輪與地面接觸點為旋轉中心，使位於高處、持續運轉之車輪，將向前的力量轉變為一向上之作用力，而導致輪椅重心失衡、向上彈起翻覆。因此，電動輪椅容易因行駛之斜坡過大或煞車不當等因素，導致電動輪椅之重心轉移、翻覆等意外事件發生。

鑒於以上內容，有必要提供一種電動輪椅之煞車控制系統及方法，能夠有效避免使用者因不當操作電動輪椅或緊急煞車等狀況而引起輪椅重心偏移，發生翻覆等意外。

所述電動輪椅之煞車控制系統，該電動輪椅包括電子水平儀、煞車感測器、煞車裝置及煞車控制器。該煞車控制系統包括：傾斜角度偵測模組，用於藉由電子水平儀持續針對電動輪椅之輪椅車身水平狀態進行偵測來獲取電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向，根據電動輪椅之傾斜角度判斷電動輪椅是否行經傾斜路面，當電動輪椅行經傾斜路面時，判斷電動輪椅之傾斜角度是否超過安全傾斜角度範圍；煞車偵測模組，用於當電動輪椅之傾斜角度未超過安全傾斜角度範圍時，藉由煞車感測器對電動輪椅之煞車狀況進行偵測來獲取電動輪椅各車輪之煞車力道數據，及根據各車輪之煞車力道數據判斷使用者之煞車作業是否恰當；煞車調整模組，用於當煞車作業不恰當時，根據電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向計算出應調整之車輪位置及煞車力道數據，及根據計算之車輪位置及煞車力道數據透過煞車控制器自動調整煞車裝置對各車輪之煞車作業；及煞車警示模組，用於當電動輪椅之傾斜角度超過安全傾斜角度範圍時，發出警示訊號提醒使用者調整行進路線，並透過煞車裝置自動對各車輪進行煞車作業。

所述電動輪椅之煞車控制方法包括步驟：藉由電子水平儀持續針對電動輪椅之輪椅車身水平狀態進行偵測來獲取電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向；根據電動輪椅之傾斜角度判斷電動輪椅是否行經傾斜路面；當電動輪椅行經傾斜路面時，判斷電動輪椅之傾斜角度是否超過安全傾斜角度範圍；當電動輪椅之傾斜角度超過安全傾斜角度範圍時，發出警示訊號提醒使用者調整行進路線，並透過煞車裝置自動對各車輪進行煞車作業；當電動輪椅之傾斜角度未超過安全傾斜角度範圍時，藉由煞車感測器對電動輪椅之煞車狀況進行偵測來獲取電動輪椅各車輪之煞車力道數據；根據各煞車力道數據判斷使用者之煞車作業是否恰當；當煞車作業不恰當時，根據電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向計算出應調整之車輪位置及煞車力道數據；及根據計算之車輪位置及煞車力道數據透過煞車控制器自動調整煞車裝置對各車輪之煞車作業。

相較於習知技術，本發明所述之煞車控制系統及方法，能夠藉由內建於電動輪椅之電子水平儀，針對使用者乘坐電動輪椅之狀況進行即時偵測、確認，隨時與煞車感測器所測得之煞車狀況進行分析，自動透過煞車控制器對煞車裝置進行控制作業，可有效避免使用者因操作不當或緊急煞車等狀況而引起輪椅重心偏移，發生翻覆等意外。

如圖1所示，係本發明電動輪椅1較佳實施例之架構圖。於本實施例中，該電動輪椅1包括煞車控制系統10、電子水平儀11、煞車感測器12、煞車裝置13、煞車控制器14、儲存器15及微處理器16。所述之煞車控制系統10分別與電子水平儀11、煞車感測器12、煞車裝置13、煞車控制器14、儲存器15及微處理器16藉由數據線或訊號線進行電氣連接，並能夠相互進行資料通訊。於本實施例中，所述之電動輪椅1可以為電動代步車或其他小型電動車，其一般包括驅動輪（即左右後輪）及非驅動輪（即左右前輪）四個車輪。

所述之電子水平儀11是一種常見的測量儀器，用來測定電動輪椅1之車身面或線條是否呈現水平狀態。於本實施例中，該電子水平儀11結合重力感測器（G-Sensor）可測得電動輪椅1之傾斜角度，來判別電動輪椅1是否處於水平狀態。

所述之煞車感測器12用於偵測電動輪椅1各車輪（即左前輪、右前輪左後輪與右後輪）之煞車方式及煞車力道等數據，以確認電動輪椅1之行駛狀況是否恰當。所述之煞車裝置13用於當電動輪椅1之行駛狀況不恰當時，對電動輪椅1各車輪進行煞車作業。

所述之煞車控制器14用於利用油壓煞車方式對電動輪椅1各車輪煞車力道大小進行調控。所述之油壓煞車方式為一種非常普通的煞車方式，能夠利用液體使煞車裝置13對各車輪產生制動力量。於本實施例中，透過油壓煞車的控制可精確地調整煞車裝置13對各車輪之煞車力道大小。因此，當使用者對電動輪椅1進行不當煞車，或者行駛於危險坡道等狀況時，煞車控制器14可以控制煞車裝置13進行煞車力道與煞車方式之調整。

於本實施例中，所述之煞車控制系統10包括傾斜角度偵測模組101、煞車偵測模組102、煞車調整模組103及煞車警示模組104。本發明所稱之模組可為由多個電子元器件構成之硬體晶片，亦可為由一系列計算指令組成之電腦程式段。本實施例所述之模組係為一種能夠被微處理器16所執行並且能夠完成固定功能之電腦程式段，其儲存於電動輪椅1之儲存器15中。於本實施例中，關於各模組之功能將於圖2之流程圖中具體描述。

如圖2所示，係本發明電動輪椅之煞車控制方法較佳實施例之流程圖。於本實施例中，該方法能夠藉由內建於電動輪椅1之電子水平儀11，針對使用者乘坐電動輪椅1之狀況進行即時偵測、確認，隨時與煞車感測器12所測得之煞車狀況進行分析，自動透過煞車控制器14對煞車裝置13進行控制作業，可有效避免使用者因操作不當或緊急煞車等狀況，而引起輪椅重心偏移，發生翻覆等意外。

步驟S21，傾斜角度偵測模組101藉由電子水平儀11持續針對電動輪椅1之輪椅車身水平狀態進行偵測，以獲取電動輪椅1之傾斜角度及傾斜方向。

步驟S22，傾斜角度偵測模組101根據電動輪椅1之傾斜角度判斷電動輪椅1是否行經傾斜路面。若電動輪椅1未行經傾斜路面，則返回步驟S21繼續偵測電動輪椅1之車身水平狀態；若電動輪椅1行經傾斜路面，則執行步驟S23。

步驟S23，傾斜角度偵測模組101判斷電動輪椅1之傾斜角度是否超過安全傾斜角度範圍。於本實施例中，所述之安全傾斜角度範圍可根據使用者之行車習慣進行設置，參考圖3A所示，例如傾斜角度範圍可設置為-12°至+12°之間。若傾斜角度未超過安全傾斜角度範圍，則執行步驟S24；若傾斜角度超過安全傾斜角度範圍，則執行步驟S28。

步驟S24，煞車偵測模組102藉由煞車感測器12對電動輪椅1之煞車狀況進行偵測及判別出各車輪之煞車力道數據。於本實施例中，煞車偵測模組102根據電動輪椅1之傾斜角度、傾斜方向等數據資料，利用煞車感測器12偵測出位於高處之前輪煞車力道是否大於位於低處之後輪，或偵測出位於高處之前輪行駛速度是否低於位於低處之後輪。

步驟S25，煞車偵測模組102根據各車輪之煞車力道數據判斷使用者之煞車作業是否恰當。若煞車作業恰當，則執行步驟S24繼續對電動輪椅1之煞車狀況進行偵測；若煞車作業不恰當，則執行步驟S26。於本實施例中，煞車偵測模組102根據電動輪椅1各車輪之煞車力道數據判別使用者之煞車作業是否恰當，即判別位於較高處之車輪煞車力道是否大於低處之車輪煞車力道，也即判別位於較高處之車輪煞車力道大於低處之車輪煞車力道的煞車作業係為恰當的煞車作業。

步驟S26，煞車調整模組103根據電動輪椅1之傾斜角度及傾斜方向計算出應調整之車輪位置及煞車力道數據。步驟S27，煞車調整模組103根據計算之車輪位置及煞車力道數據透過煞車控制器14自動調整煞車裝置13對各車輪之煞車作業。於本實施例中，煞車調整模組103針對電動輪椅1之傾斜角度及傾斜方向輪等數據，推算出電動輪椅1各車輪較適切之煞車力道，並自動透過煞車控制器14調整煞車裝置13對各車輪之煞車作業，以確保位於高處之前輪煞車力道大於位於低處之後輪，進而增強電動輪椅1行使之穩定性。

參考圖3B所示，若電動輪椅1之傾斜角度尚在安全傾斜角度範圍內（例如傾斜角度+8°位于安全傾斜角度範圍-12°至+12°之間），且電動輪椅1之前輪高於後輪時，煞車控制器14則將確保位於低處之後輪煞車力道小於位於高處之前輪，避免因位於低處之後輪已先行煞停鎖定，而造成輪椅重心向上彈起導致電動輪椅1翻覆等意外事件發生。

參考圖3C所示，若電動輪椅1之傾斜角度尚在安全傾斜角度範圍內（例如傾斜角度-8°位于安全傾斜角度範圍-12°至+12°之間），且電動輪椅1之後輪高於前輪時，煞車控制器14則將確保位於高處之後輪煞車力道大於位於低處之前輪，避免因位於低處之前輪先行煞停而致輪椅重心向上彈起造成電動輪椅1翻覆之意外發生。

步驟S28，煞車警示模組104發出警示訊號提醒使用者調整行進路線，並自動透過煞車裝置13對各車輪進行煞車作業。參考圖4所示，假設電子水平儀11偵測之電動輪椅1之傾斜角度已超過安全傾斜角度範圍（例如傾斜角度即將超過+15°或-15°，即電動輪椅1有發生翻覆之可能性時），煞車警示模組104則立即發出警示訊號提醒使用者留意電動輪椅1之行駛路線等狀況，並根據電動輪椅1之傾斜狀況推算各車輪適當之煞車力道，主動以煞車裝置13進行電動輪椅1之煞停作業，有效避免身障者因未留意道路狀況而造成行駛意外發生。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，且已達廣泛之使用功效，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之均等變化或修飾，均應包含於下述之申請專利範圍內。

1．．．電動輪椅

10．．．煞車控制系統

101．．．傾斜角度偵測模組

102．．．煞車偵測模組

103．．．煞車調整模組

104．．．煞車警示模組

11．．．電子水平儀

12．．．煞車感測器

13．．．煞車裝置

14．．．煞車控制器

15．．．儲存器

16．．．微處理器

圖1係本發明電動輪椅較佳實施例之架構圖。

圖2係本發明電動輪椅之煞車控制方法較佳實施例之流程圖。

圖3係為電動輪椅之傾斜角度尚在安全傾斜角度範圍內對電動輪椅之煞車作業之示意圖。

圖4係為電動輪椅之傾斜角度超過安全傾斜角度範圍內對電動輪椅之煞車作業之示意圖。

1．．．電動輪椅

10．．．煞車控制系統

101．．．傾斜角度偵測模組

102．．．煞車偵測模組

103．．．煞車調整模組

104．．．煞車警示模組

11．．．電子水平儀

12．．．煞車感測器

13．．．煞車裝置

14．．．煞車控制器

15．．．儲存器

16．．．微處理器

Claims (10)

1. 一種電動輪椅之煞車控制系統，該電動輪椅包括電子水平儀、煞車感測器、煞車裝置及煞車控制器，該煞車控制系統包括：
   傾斜角度偵測模組，用於藉由電子水平儀持續針對電動輪椅之輪椅車身水平狀態進行偵測來獲取電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向，根據電動輪椅之傾斜角度判斷電動輪椅是否行經傾斜路面，當電動輪椅行經傾斜路面時，判斷電動輪椅之傾斜角度是否超過安全傾斜角度範圍；
   煞車偵測模組，用於當電動輪椅之傾斜角度未超過安全傾斜角度範圍時，藉由煞車感測器對電動輪椅之煞車狀況進行偵測來獲取電動輪椅各車輪之煞車力道數據，及根據各車輪之煞車力道數據判斷使用者之煞車作業是否恰當；
   煞車調整模組，用於當煞車作業不恰當時，根據電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向計算出應調整之車輪位置及煞車力道數據，及根據計算之車輪位置及煞車力道數據透過煞車控制器自動調整煞車裝置對各車輪之煞車作業；及
   煞車警示模組，用於當電動輪椅之傾斜角度超過安全傾斜角度範圍時，發出警示訊號提醒使用者調整行進路線，並透過煞車裝置自動對各車輪進行煞車作業。
2. 如申請專利範圍第1項所述之煞車控制系統，其中，所述之電子水平儀透過重力感測器偵測出電動輪椅之傾斜角度，所述之傾斜角度偵測模組根據該測得之傾斜角度來判別電動輪椅是否處於水平狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之煞車控制系統，其中，所述之煞車控制器利用油壓煞車方式對電動輪椅各車輪之煞車力道大小及力道方向進行調控，使煞車裝置對各車輪產生制動力量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之煞車控制系統，其中，所述之煞車感測器根據電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向偵測位於高處之前輪煞車力道是否大於位於低處之後輪，或偵測位於高處之前輪行駛速度是否低於位於低處之後輪。
5. 如申請專利範圍第1項所述之煞車控制系統，其中，所述之煞車偵測模組藉由判別位於高處之車輪煞車力道是否大位於低處之車輪煞車力道來判斷煞車作業是否恰當。
6. 一種電動輪椅之煞車控制方法，該電動輪椅包括電子水平儀、煞車感測器、煞車裝置及煞車控制器，該方法包括步驟：
   藉由電子水平儀持續針對電動輪椅之輪椅車身水平狀態進行偵測來獲取電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向；
   根據電動輪椅之傾斜角度判斷電動輪椅是否行經傾斜路面；
   當電動輪椅行經傾斜路面時，判斷電動輪椅之傾斜角度是否超過安全傾斜角度範圍；
   當電動輪椅之傾斜角度超過安全傾斜角度範圍時，發出警示訊號提醒使用者調整行進路線，並透過煞車裝置自動對各車輪進行煞車作業；
   當電動輪椅之傾斜角度未超過安全傾斜角度範圍時，藉由煞車感測器對電動輪椅之煞車狀況進行偵測來獲取電動輪椅各車輪之煞車力道數據；
   根據各煞車力道數據判斷使用者之煞車作業是否恰當；
   當煞車作業不恰當時，根據電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向計算出應調整之車輪位置及煞車力道數據；及
   根據計算之車輪位置及煞車力道數據透過煞車控制器自動調整煞車裝置對各車輪之煞車作業。
7. 如申請專利範圍第6項所述之煞車控制方法，其中，所述之電子水平儀透過重力感測器偵測出電動輪椅之傾斜角度，並根據該測得之傾斜角度來判別電動輪椅是否處於水平狀態。
8. 如申請專利範圍第6項所述之煞車控制方法，其中，所述之煞車控制器利用油壓煞車方式對電動輪椅各車輪之煞車力道大小及力道方向進行調控，使煞車裝置對各車輪產生制動力量。
9. 如申請專利範圍第6項所述之煞車控制方法，其中，所述之煞車感測器根據電動輪椅之傾斜角度及傾斜方向偵測位於高處之前輪煞車力道是否大於位於低處之後輪，或偵測位於高處之前輪行駛速度是否低於位於低處之後輪。
10. 如申請專利範圍第6項所述之煞車控制方法，其中，所述之判斷煞車作業是否恰當是藉由判別位於高處之車輪煞車力道是否大位於低處之車輪煞車力道之步驟來實現。