KR20180100015A

KR20180100015A - Three-wheel safety walker and his overturn prevention device and method

Info

Publication number: KR20180100015A
Application number: KR1020170026526A
Authority: KR
Inventors: 강민식; 김진형; 김택광; 심재호; 염승훈; 윤태리; 최자윤
Original assignee: 가천대학교 산학협력단
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-09-06
Also published as: KR101908926B1

Abstract

The present invention relates to a safety walker and, more specifically, to a triple wheel safety walker, an overturn prevention device thereof and an overturn prevention method thereof, wherein the triple wheel safety walker is capable of enabling a user to easily walk upward on an uphill through power assistance, preventing an overspeed on a downhill, and securing stability by reducing the risk of a rollover on the side surface thereof According to the present invention, a triple wheel safety walker having three wheels comprises: a frame having one wheel on a front side and two wheels on a rear side, and having two handles on the left and right sides gripped by a user; a moving mass arranged on the frame to be able to move in the left and right directions; and a control unit for measuring external force applied to the frame, and moving the moving mass to prevent the walker from rollover when the external force is concentrated in either the left or right direction.

Description

3족 안전 보행기, 그리고 그의 전복 방지 장치 및 방법{Three-wheel safety walker and his overturn prevention device and method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a three-pass safety walker,

본 발명은 안전 보행기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력 보조를 통하여 오르막을 쉽게 오를 수 있고, 내리막에서 과속을 방지할 수 있으며, 측면으로의 전복 위험을 감소시켜 안정성을 확보할 수 있는 3족 안전 보행기 그리고 그의 전복 방지 장치 및 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a safe walker, and more particularly, to a safety walker that can easily climb an uphill slope through a power assist, prevent overspeeding in a downhill slope, A walker and an apparatus and method for preventing overturning thereof.

현재 고령화 사회를 넘어 초 고령화 사회로 진입하는 시대로 기대수명이 점점 높아지고 있다. 한국의 노인비율은 2000년 7%에서 2016년 14%까지 지속적으로 증가하고 있으며, 2050년에는 35%에 이를 것으로 예상된다. 노인 인구가 증가하면서 실버용품의 수요가 증가하고 있다. 실버용품 중 하나인 보행기는 노인층에게 필수 기구이다. 하지만 기존에 있는 보행기 사용 시 여러 가지 문제가 있다는 점을 발견하였다. 특히 거동이 불편한 노인에게 보행기는 필수기구이다. 시중에 판매되는 보행기가 얼마나 안전한지에 대해 알아보기 위해, 사람이 미는 힘과 비슷한 25kg의 추를 달고 기울기를 높여 실험을 했다. 국제기준인 15도를 견뎌야하지만 13도를 넘지 못하고 앞으로 넘어졌다. 그리고 멈춤 장치로 바퀴를 고정시키고 기울였을 때, 기준인 5도를 넘지 못하고 뒤로 흘러내렸다. 결론적으로 국제기준기술표준원이 시중에 유통되는 보행기를 조사한 결과, 절반이 안전 기준 미달이었고 노인 보행기에 대한 위험성이 대두되고 있다. 노인에게는 작은 부상일지라도 생명에 큰 영향을 미치기 때문에 노인이 보행기를 사용할 때 느끼는 안정감은 굉장히 중요하다. 기존의 4족 보행기의 경우 3kg~10kg이고 노인이 보행기에 몸을 지탱하고 가는 상황에서 모서리에 부딪히거나 장애물이 바퀴에 걸리면 무게중심이 어느 한쪽으로 쏠리기 때문에 전복될 가능성이 있다. The life expectancy is getting higher as it enters the aging society beyond the aging society. The proportion of elderly people in Korea is steadily increasing from 7% in 2000 to 14% in 2016, and is expected to reach 35% in 2050. Demand for silver products is increasing as the elderly population increases. Walking gear, one of the silver items, is an essential tool for the elderly. However, we found that there are many problems when using the existing walker. Especially, the walker is an essential tool for the elderly whose mobility is inconvenient. To find out how safe a walkway is sold on the market, I experimented with a 25kg weight, similar to the pushing force of a person, and raising the tilt. It has to endure the international standard of 15 degrees, but it has fallen forward without exceeding 13 degrees. And when the wheel was fixed and tilted by a stop device, it did not exceed the standard of 5 degrees and flowed backward. In conclusion, the International Standards and Standards Agency (KITA) surveyed walk-throughs distributed on the market, and half of them were below safety standards, and the danger of the elderly walker is emerging. For an elderly person, even if a minor injury affects life, it is very important for the elderly person to feel the stability when using the walker. In the case of the existing four-legged walk-behind, the weight of the weight is 3kg ~ 10kg, and when the elderly person supports the body on the go-around,

일본특허공개 특개2015-112329Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-112329 일본특허공개 특개2002-263152Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-263152

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 3족 보행기인 앞부분의 뾰족함을 이용하여 회전 반경을 줄이고, 코너링 시 좌우 평형을 유지하여 충돌을 방지하는 3족 안전 보행기 그리고 그의 전복 방지 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a three-row safety guards for preventing collision by reducing the turning radius of a front- And a method thereof.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3개의 바퀴를 구비하는 3족 안전 보행기로서, 앞쪽 1개, 뒤쪽에 2개의 바퀴를 구비하며, 사용자가 파지하는 좌측 및 우측의 2개의 손잡이를 구비하는 프레임; 상기 프레임 상에 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치되는 무빙 매스; 및 상기 프레임에 걸리는 외력을 측정하여, 좌측 또는 우측 어느 한쪽 방향으로 외력이 집중되는 경우, 상기 무빙매스를 이동시킴으로써 보행기가 전복되는 것을 방지하는 제어부를 포함한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a three-row safety navigator comprising three wheels according to the present invention, comprising a front wheel and two wheels on the rear side and having two left and right knobs frame; A moving mass disposed on the frame so as to be movable in a lateral direction; And a controller for measuring an external force applied to the frame and preventing the walker from being rolled over by moving the moving mass when an external force is concentrated in either the left or right direction.

상기 제어부는 상기 무빙 매스 상에 배치되는 것이다. The control unit is disposed on the moving mass.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은 3족 안전 보행기의 전복을 방지하는 장치로서, 상기 3족 안전 보행기에 좌측 및 우측에 걸리는 외력을 측정하는 감지수단; 상기 감지수단에 의해 외력이 어느 한쪽으로 집중되는지 여부를 판단하는 판단수단; 및 상기 판단 수단에 의하여 외력이 어느 한쪽으로 집중되는 것으로 판단된 경우 대응되는 방향으로 이동하여 상기 3족 안전 보행기의 무게 중심을 이동시키는 무빙 매스를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for preventing overturning of a tripartite safety gate, comprising: sensing means for measuring an external force applied to the left and right sides of the 3-row safety gate; Determining means for determining whether the external force is concentrated by the sensing means; And a moving mass for shifting the center of gravity of the three-group safety go-around by moving in a corresponding direction when it is determined by the determination means that the external force is concentrated on one side.

상기 판단수단은 상기 무빙 매스 내부에 배치되는 것이다. And the determination means is disposed inside the moving mass.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면은 3족 안전 보행기의 전복 방지 방법으로서, (a) 좌측 및 우측에 가해지는 외력을 감지하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 감지 결과에 기초하여 좌측 또는 우측에 외력이 집중되는지 여부를 판단하는 단계; 및 (c) 상기 단계 (b)에서 판단된 결과에 기초하여 무빙 매스를 대응되는 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preventing rollover of a three-row safety go-around device, comprising the steps of: (a) detecting an external force applied to left and right sides; (b) determining whether an external force is concentrated on the left or right side based on the detection result of step (a); And (c) moving the moving mass in a corresponding direction based on the result determined in the step (b).

상기 단계 (b)와 (c) 사이에 좌측 또는 우측에 가해지는 외력의 크기의 차이에 기초하여 상기 무빙 매스를 어느 방향으로 어느 정도 이동시켜야 하는지를 계산하는 단계를 더 포함한다. Calculating a direction in which the moving mass is to be moved based on a difference in magnitude of an external force applied to the left or right between the steps (b) and (c).

본 발명에 의하면, 3족 보행기인 앞부분의 뾰족함을 이용하여 회전 반경을 줄이고, 코너링 시 좌우 평형을 유지하여 충돌을 방지하는 효과를 얻을 수 있으며, 경사지에서 멈춰서거나 보행기만 경사지에 놓여있는 경우에도 미끄러짐이 발생하지 않아 미끄러짐에 의한 2차 사고를 방지하는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to reduce the turning radius by using the sharp point of the front part, which is a three-legged walker, and to prevent the collision by maintaining the left-right balance at the time of cornering, and even when stopping at the slope or only on the slope There is an effect of preventing a secondary accident caused by slipping because no slipping occurs.

도 1은 본 발명에 따른 3족 안전 보행기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 무빙 매스를 도시한 등각도.
도 3은 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 무빙 매스를 도시한 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기에 적용되는 동역학적 모델링을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 전복 방지 방법을 도시한 순서도.
도 6는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 좌측 및 우측에 일정 하중을 가한 후 바퀴에 작용하는 힘을 보인 그래프. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a view of a three pass safe walkway according to the present invention.
Fig. 2 is an isometric view showing a moving mass of a three-row safety go-around unit according to the present invention.
Fig. 3 is a front view showing a moving mass of a three-row safety go-around unit according to the present invention; Fig.
FIG. 4 is a view for explaining dynamic modeling applied to a tripartite safety gate according to the present invention; FIG.
5 is a flowchart showing a rollover prevention method of a three-row safety navigator according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a force acting on a wheel after a constant load is applied to left and right sides of a three-row safety walker according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 1은 본 발명에 따른 3족 안전 보행기를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 무빙 매스를 도시한 등각도이며, 도 3은 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 무빙 매스를 도시한 정면도이다. 2 is a isometric view showing a moving mass of a three-row safety go-around apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a three-row safety go-around apparatus according to the present invention, Fig. 3 is a front view showing the moving mass.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 3족 안전 보행기는 앞쪽의 1개 및 뒤쪽의 2개로 이루어지는 바퀴(11, 12, 13(도시되지 않음))와, 바퀴(11, 12, 13)를 연결하며 사용자가 파지하는 좌측 및 우측의 2개의 손잡이(15, 16)를 구비하는 프레임(10)과, 프레임(10)의 하단에 위치한 하우징(20)을 포함한다. 하우징(20) 내부에는 레일(21)과, 프레임 상에 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치되는 무빙 매스(30)가 배치된다. 무빙 매스(30)는 프레임(10)에 걸리는 하중을 측정하여, 좌측 또는 우측 어느 한쪽 방향으로 하중이 집중되는 경우 이 무빙 매스(30)를 이동시키는 제어부(32)를 내부에 배치시키며 모터(34)와 기어(36)를 포함한다. 즉 뒤쪽 2개의 바퀴에 걸리는 하중을 측정하여, 어느 한쪽으로 하중이 집중될 경우 무게 중심이 이동되도록 레일을 제어부(32)의 제어에 의하여 무빙 매스(30)가 이동된다. 1 to 3, the three-group safety walker of the present invention includes wheels 11, 12 and 13 (not shown) each having a front and a rear two wheels 11 and 12 and 13, A frame 10 having two left and right handles 15 and 16 held by the user and a housing 20 located at the lower end of the frame 10. [ Inside the housing 20, a rail 21 and a moving mass 30 arranged to be movable in the left and right direction on the frame are disposed. The moving mass 30 measures a load applied to the frame 10 and places a control unit 32 for moving the moving mass 30 in the case where a load is concentrated in either the left or right direction, And a gear 36. That is, the load applied to the rear two wheels is measured, and when the load is concentrated on one side, the moving mass 30 is moved by the control of the control unit 32 so that the center of gravity is moved.

앞쪽 하나의 바퀴(11)는 바퀴 회전축에 인-휠(In-wheel) 모터를 구비하여 구동력을 발생시킬 수 있도록 한다. 이 구동력은 보행기가 경사면에 있을 경우, 보행기 무게 중 경사면에 평행한 방향의 힘을 보상하여 오르막 경사에서 힘을 보조할 수 있도록 하며, 반대로 내리막에서는 과속 방지 역할을 할 수 있도록 한다. 또한 바퀴(11)와 연결되는 프레임(10)에 경사계(도시되지 않음)가 부착되어 보행기의 경사각을 경사계로 측정하고 이를 제어부(32)에서 계산하여 인-휠 모터로 경사면 중력보상을 하도록 한다. 즉 경사에서는 경사계의 각도에 따라서 오르막길(+각도)에서는 모터의 정 방향 회전에 mgsin(

)만큼의 토크를 넣어서 보행기의 미끄러짐을 방지할 수 있다. 또한 내리막길(-각도)에서는 경사에 따른 mgsin(

)만큼 모터회전의 역방향 토크를 주어서 미끄러짐을 방지할 수 있다. One wheel 11 on the front side is provided with an in-wheel motor on the wheel rotation axis to generate a driving force. This driving force compensates the force in the direction parallel to the slope of the weight of the walker when the walker is on the slope, so that it can assist the uphill slope and, on the other hand, it can prevent oversteer in the downhill. In addition, an inclination meter (not shown) is attached to the frame 10 connected to the wheel 11 so that the inclination angle of the walker is measured by an inclination meter and the control unit 32 calculates the angle of inclination of the walker by using the in- In other words, in the case of inclination, according to the angle of the inclinometer, at the uphill (+ angle), mgsin

) To prevent slipping of the walker. In addition, at the downward slope (- angle), mgsin

), The reverse torque of the motor rotation is given to prevent the slip.

이때 경사계의 출력은 -10도에서 10도일 때 0.5V~4.5V이다. 이 출력 값을 -2.5 후 -2.0V~2.0V로 출력을 바꾸어 5를 곱하여 -10도에서 10도로 변환하였다. 하지만 경사계 센서의 노이즈가 심하여 로우 패스 필터(Low Pass Filter)를 사용하였고 이로 인하여 반응속도가 늦어지는 현상이 발생하여 5를 곱하지 않고 7을 곱한 값을 sin(

)의

로 사용한다. 또한, 약 -1.5도에서 1.5도에서는 인-휠 모터에 토크 보상이 되는 것을 방지하기 위하여 0도로 출력하였다. At this time, the output of the inclinometer is 0.5V to 4.5V at 10 degrees from -10 degrees. After changing the output value from -2.5 to -2.0V to 2.0V, the output was changed and multiplied by 5. The result was converted from -10 degrees to 10 degrees. However, since the sensor of the inclination sensor is very noisy, a low pass filter is used. As a result, the reaction speed is slowed.

)of

. In addition, in the range of about -1.5 to 1.5 degrees, the in-wheel motor was output at zero to prevent torque compensation.

로우 패스 필터(Low Pass Filter)의 주파수는 200Hz로 하였다. 너무 낮게 하면 필터효과가 좋으나 반응속도가 느리고, 너무 높으면 필터효과가 미미하여 실험을 하며 최적의 조건을 찾았다. The frequency of the low pass filter was set to 200 Hz. If it is too low, the filter effect is good but the reaction rate is slow. If it is too high, the filter effect is insignificant and the experiment is performed and the optimum condition is found.

뒤쪽 2개의 바퀴(12, 13)와 연결되는 프레임(10)의 임의의 부분에는 외력에 의한 변형을 감지하는 센서(도시되지 않음)인 스트레인 게이지를 구비한다. 본 발명에서는 뒷바퀴(12, 13)로 조향을 하기 때문에 뒷바퀴의 위치에 따라서 로드 셀에 가해지는 토크의 변화로 인하여 정확한 하중을 구할 수 없으므로, 무빙 매스(30)를 포함하는 하우징(20)을 지지하는 프레임(10) 위아래에 스트레인 게이지를 통한 로드 셀 회로를 구현한다. 이는 로드 셀이 받은 토크의 영향과 체결에 의한 떨림이 사라져 정확한 하중을 확인할 수 있도록 한다. 즉 프레임에 걸리는 하중을 측정할 수 있는 것이다. And a strain gauge, which is a sensor (not shown), which detects deformation due to an external force, is provided at an arbitrary portion of the frame 10 connected to the two rear wheels 12, In the present invention, because the steering is performed with the rear wheels (12, 13), it is impossible to obtain an accurate load due to a change in torque applied to the load cell depending on the position of the rear wheel. Therefore, the housing (20) including the moving mass And load cell circuits through strain gauges above and below the frame 10. This allows the influence of the torque received by the load cell and the vibration caused by the fastening to disappear, thereby confirming the correct load. That is, the load applied to the frame can be measured.

무빙 매스(30)는 시간 결정성 있는 제어 성능과 다양한 기능의 모듈을 사용할 수 있도록 하는 제어부(32)와 리밋 스위치(도시되지 않음) DC 모터(34)를 포함하는 범위이다. 리밋 스위치는 무빙 매스와 같이 움직이며 좌우 끝단에 장애물을 설치하여 작동하게 하였다. 제어부(32)에 사용되는 모듈은 각각 경사계에서 출력되는 신호 계측, 외력에 의한 변형을 감지하는 센서의 신호 계측, 인-휠 모터와 DC 모터의 각각의 드라이버로 구동 신호 출력, 리밋 스위치 신호를 통한 제어가 이루어진다. The moving mass 30 is a range including a control unit 32 and a limit switch (not shown) DC motor 34 that allow time-determinable control performance and various function modules to be used. The limit switch moves like a moving mass and has obstacles installed at both ends. Each of the modules used in the control unit 32 includes a signal measurement unit outputting an output signal from an inclinometer, a sensor signal measuring unit detecting a deformation caused by an external force, a drive signal output to each driver of the in-wheel motor and the DC motor, Control is performed.

제어부(32)를 통한 스트레인 게이지 초기값 설정은 좌우에서 나오는 스트레인 게이지의 초기값의 차를 0으로 맞추기 위하여 왼쪽, 오른쪽 값에 보정값을 더하거나 빼서 같은 값으로 만든다. 압축에 의한 재질의 변형값이 -값으로 나오므로 계산하기 쉽게 하기위하여 -1을 곱하여 +값으로 출력하게 한다. 양쪽의 차의 값으로 무빙 매스(30)의 위치나 사람이 가하는 힘의 차의 값을 받아서 왼쪽, 오른쪽 중 어느 곳에 힘이 많이 가해졌는지를 판단한다.The setting of the strain gauge initial value through the control unit 32 adds or subtracts the correction value to the left and right values to make the difference between the initial values of the strain gauges output from the left and right to zero. Since the deformation value of the material due to compression comes out as minus value, multiply it by -1 to output it as + value. The difference between the position of the moving mass 30 and the difference of the force applied by the person is used as the value of the difference between the left and right sides to determine whether the left or right side is subjected to a large amount of force.

모터(34) 속도에 따른 방향 제어는 스트레인 게이지 차이값이 -3V이하 또는 3V이상의 값이 좌우 한쪽에 인위적인 큰 힘이 보행기에 가해졌다고 인식하게 한다. 이를 참 거짓 구문을 사용하여 3V이상의 값과 -3V이하의 값을 구분해준다. 양수부분과 음수부분을 나눈 이유는 힘이 가해지는 부분의 반대쪽으로 무빙 매스(30)를 보내야 하므로 구분하여 +, -값을 정해주기 위함이다. Directional control according to the speed of the motor 34 causes the strain gauge difference value to be less than -3 V or a value greater than 3 V to recognize that a large artificial force is applied to the walkway on either side. It uses true-false syntax to distinguish values greater than 3V and values less than -3V. The reason for dividing the positive part and the negative part is that the moving mass 30 should be sent to the opposite side of the part where the force is applied, so that the positive and negative values are determined.

오른쪽 하중에 의해 변형값 차이가 3V을 넘으면 +값을 주어서 무빙 매스(30)가 왼쪽으로 이동하게 하였다. 또한, 3V이상인 경우와 4.5V이상인 경우로 나누어 모터(34)의 속도를 제어한다. 또한, 왼쪽 하중에 의해 변형값 차이가 -3V을 넘으면 -값을 주어서 무빙 매스(30)가 오른쪽으로 이동하게 한다. 또한, -3V이하인 경우와 -4.5V이하인 경우로 나누어 모터(34)의 속도를 제어하였다. If the difference in deformation value exceeds 3 V due to the right load, the moving mass 30 is moved to the left by giving a positive value. In addition, the speed of the motor 34 is controlled by division into 3V or more and 4.5V or more. Further, if the difference in deformation value exceeds -3 V due to the left load, a negative value is given to allow the moving mass 30 to move to the right. In addition, the speed of the motor 34 was controlled by dividing it into the case of -3 V or less and the case of -4.5 V or less.

무빙 매스(30)의 속도 방향 제어는 실험을 통하여 사람이 보행기를 사용하였을 때의 차이값이 -3V~3V범위이상이 나왔다. 그러하여 -3V~3V안에 올 때는 무빙 매스(30)의 이동에 의한 무게의 차이값으로 정한다. 참 거짓 구문을 사용하여 -3~0과 0~3까지 범위를 나누었다. The speed direction control of the moving mass 30 was experimentally shown to have a difference value of -3 V to 3 V or more when a person used a walker. Therefore, when the voltage falls within the range of -3 V to 3 V, the weight difference due to the movement of the moving mass 30 is determined. Using true false syntax, we divided the range from -3 to 0 and from 0 to 3.

차이값이 0V~3V안에 들어오면 오른쪽이 더 많은 무게를 받고 있으므로 무빙 매스(30)를 왼쪽으로 이동시켜 균형을 맞춘다. 모터의 속도를 제한하기 위해 포화(Saturation) 노드를 사용하여 0~0.5로 무게의 차이값에 맞는 모터의 속도를 제어한다. When the difference value falls within 0V ~ 3V, the right side receives more weight, so move the moving mass (30) to the left to balance it. To limit the speed of the motor, use the Saturation node to control the speed of the motor to match the weight difference from 0 to 0.5.

또한 차이값이 -3V~0V안에서는 왼쪽에 하중이 더 크므로 모터를 역회전 시켜 왼쪽으로 무빙 매스(30)를 이동시킨다. 양수 값과 마찬가지로 모터의 속도를 제한하기 위하여 포화값의 범위를 -0.5~0으로 출력하였다. Also, when the difference value is -3 V to 0 V, since the load on the left side is larger, the motor is reversely rotated to move the moving mass 30 to the left. Like the positive value, the range of the saturation value was output from -0.5 to 0 in order to limit the speed of the motor.

결과적으로 -0.5~0.5 사이의 값을 출력하였다. 무빙 매스(30)의 위치에 따라 차이값이 계속 발생하므로 무빙 매스(30)의 위치가 보행기 중앙에 왔을 때 차이값이 0이 되어 멈추게 된다. 그리고 양쪽의 차의 값에 대한 모터(34)가 반응 속도를 높이기 위하여 P제어를 한다. P제어의 값은 실험을 통하여 가장 적절한 값을 찾아 P=2.5로 설정하였다. As a result, a value between -0.5 and 0.5 was output. A difference value continues to be generated depending on the position of the moving mass 30. Therefore, when the position of the moving mass 30 comes to the center of the walker, the difference value becomes zero and stops. Then, the motor 34 performs a P control to increase the reaction speed with respect to the values of the two cars. The value of P control was set to P = 2.5 by finding the most appropriate value through experiments.

모터(34)의 정지 제어는 하중에 의해 모터(34)의 방향과 속도를 제어하면 무빙 매스(30)의 이동범위의 한계로 인하여 무빙 매스(30)가 하우징(320)의 벽부분에 충돌하게 된다. 이를 방지하기 위하여 일정범위에 오면 무빙 매스(30)를 멈추게 한다. 이때 무빙 매스(30)를 멈추게 하기위하여 이동하는 무빙 매스(30)에 리밋 스위치를 양쪽에 달고 양쪽 끝단에 장애물을 설치하여 양쪽 끝에서 리밋 스위치가 눌리면 모터(34)가 정지하도록 설정한다. 리밋스위치는 계속 1.2V의 전압을 내보내고 있고, 리밋스위치가 눌리면 0V의 값이 나오게 하였다. 바깥쪽 참 거짓 구문은 실행 조건을 만들어 주고 안쪽에 참 거짓 구문을 하나 더 만들어 구문 열림 조건을 0.5V 이하로 하였다. 리밋스위치가 눌리지 않았을 때는 1.2V 로 계속 나오므로 구문이 열리지 않게 된다. 구문 안에는 0을 곱하여 모터출력 자체를 없애 모터를 정지 시킨다. The stopping control of the motor 34 controls the direction and speed of the motor 34 by the load so that the moving mass 30 collides with the wall of the housing 320 due to the limitation of the moving range of the moving mass 30 . To prevent this, the moving mass 30 is stopped when it comes within a certain range. At this time, in order to stop the moving mass 30, a limit switch is mounted on the moving mass 30, and an obstacle is provided at both ends of the moving mass 30 so that the motor 34 is stopped when the limit switch is pressed at both ends. The limit switch continues to output 1.2V, and when the limit switch is pressed, the value is 0V. The outer truth statement creates an execution condition and a false truth statement inside to make the condition of the statement open less than 0.5V. When the limit switch is not pressed, the output will continue at 1.2V, so the statement will not open. In the syntax, multiply by 0 to stop the motor by removing the motor output itself.

구문을 안쪽에 하나 더 넣은 이유는 하나의 구문만으로 리밋스위치를 제어 시 리밋스위치가 눌리면 방향에 상관없이 정지해 버리는 현상을 방지하기위하여 한쪽 리밋스위치가 눌렸더라도 반대쪽 값이 나오게 되면 이동할 수 있게 하였다.The reason why I put one more inside of the statement is that when the limit switch is controlled by only one statement, when the limit switch is depressed, the limit switch can be moved even if the limit switch is pressed in order to prevent a stoppage regardless of the direction.

도 4는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기에 적용되는 동역학적 모델링을 설명하기 위한 도면으로 보행기의 운동방정식은 다음과 같다 FIG. 4 is a view for explaining dynamic modeling applied to a tripartite safety gate according to the present invention, in which the motion equation of a walker is as follows

따라서, 반력

Therefore,

가 된다.

.

여기서 제어를 하지 않을 때 외력(

)가 가해진 다면 반력의 차는

가 된다. 제어부(32)를 구동한다면 무빙 매스(30)가 움직이는

에 의하여 반력의 차가 줄어들게 된다.

(+)방향으로 외력이 가해진다면

(-)방향으로 무빙 매스(30)가 이동하게 되고

(-)방향으로 외력이 가해진다면

(-)방향으로 무빙 매스(30)가 이동하게 된다. 따라서 제어부(32)를 구동한 상황에서 반력의 차이(

)는 줄어들게 된다.When the control is not performed here,

) Is applied, the difference in reaction force

. When the control unit 32 is driven, the moving mass 30 moves

The difference in reaction force is reduced.

If an external force is applied in the (+) direction

The moving mass 30 moves in the negative (-) direction

If an external force is applied in the (-) direction

The moving mass 30 moves in the negative (-) direction. Therefore, when the control unit 32 is driven,

) Is reduced.

레일(21)은 무빙 매스(30)가 좌우로 직선 운동을 해야 하고 최소한의 마찰저항으로 고정도의 가벼운 움직임이 있도록 한다. 또한 좌우로 직선 운동하는 무빙 매스(30)를 원하는 위치에 빠르게 움직이는 동시에 슬립(sleep) 현상이 일어나지 않도록 랙(Rack) 및 피니온(Pinion)(22) 구조를 이용한다. The rail 21 allows the moving mass 30 to linearly move to the left and right and has a small degree of frictional resistance with a high degree of light motion. In addition, a rack and pinion structure is used to quickly move the moving mass 30, which linearly moves left and right, to a desired position and prevent a sleep phenomenon.

도 5는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 제어 방법을 도시한 순서도이다. FIG. 5 is a flowchart showing a control method of a tripartite safety gate according to the present invention.

먼저 제어부는 앞서 설명한 바와 같이 모터(34)가 부착된 무빙 매스(30)를 포함하며 제어부(32)가 오프(off)상태인 경우에는 좌우로부터 어떠한 외력이 가해져도 가운데 중앙에서 움직임이 없다. 따라서 3족 안전 보행기를 제어하기 위하여 제어부(32)를 온(on) 시킨 후, 뒤쪽 2개의 바퀴(12, 13)와 연결된 프레임(10)에 부착된 감지센서로부터 좌측 또는 우측에 임의의 외력이 집중되는지 여부를 감지한다(S100). 여기서 외력이라 함은 보행기를 사용할 때에 좌우로 경사가 있는 면이나 돌부리에 걸린다하여도 좌우로 전복될 수 있고, 보행기 이용자가 한 쪽 방향으로 무게중심이 치우쳐 있어도 전복 될 수 있으므로 전복 가능한 모든 가능성을 지닌 힘을 의미한다. The control unit includes the moving mass 30 with the motor 34 as described above. When the control unit 32 is off, there is no movement at the center of the center even if any external force is applied from the left and right. Therefore, after the control unit 32 is turned on to control the three-group safety go-around, any external force is applied to the left or right side from the detection sensor attached to the frame 10 connected to the two wheels 12, It is detected whether or not it is concentrated (S100). Here, the external force means that when a walker is used, the walker can be overturned even if it is caught by a sloped surface or a stalk, and even if the center of gravity of the walker is biased in one direction, It means power.

단계 (S100)의 감지 결과에 기초하여 좌측 또는 우측에 외력이 집중되는지를판단한다(S200).Based on the detection result of step S100, it is determined whether the external force is concentrated on the left or right side (S200).

이후 단계 (S200)에서 판단된 외력의 크기의 차이에 기초하여 무빙 매스를 어느 방향으로 어느 정도 이동시켜야 하는지를 계산한다(S300).Then, based on the difference in magnitude of the external force determined in step S200, how much the moving mass should be moved in which direction is calculated (S300).

그리고 계산된 외력에 대응하는 방향으로 무빙 매스를 이동 시킨다(S400). 이때 무빙 매스가 이동됨으로 무게 중심이 이동하여 좌우 수평을 유지시킨다. Then, the moving mass is moved in the direction corresponding to the calculated external force (S400). At this time, the center of gravity is moved by moving the moving mass, thereby maintaining the left and right horizontal.

도 6는 본 발명에 따른 3족 안전 보행기의 좌측 및 우측에 일정 하중을 가한 후 바퀴에 작용하는 힘을 보인 그래프로 초기 힘의 차이가 크지만 무빙 매스의 이동질량의 위치제어로 두 힘의 평형이 이루어지고 있음을 그래프를 통하여 알 수 있으며, 전복 방지가 가능하다는 것을 보여주고 있다.FIG. 6 is a graph showing a force acting on a wheel after a constant load is applied to the left and right sides of a three-row safety walker according to the present invention. The initial force difference is large, but the position of the moving mass of the moving mass controls the balance Can be shown through the graph, and it is shown that rollover prevention is possible.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

10: 프레임 11, 12: 바퀴
15, 16: 손잡이 20: 하우징
21: 레일 22: 랙 앤 피니온
25: 의자 30: 무빙 매스
32: 제어부 34: 모터
36: 기어10: frame 11, 12: wheel
15, 16: handle 20: housing
21: rail 22: rack and pinion
25: Chair 30: Moving Mass
32: control unit 34: motor
36: gear

Claims

3개의 바퀴를 구비하는 3족 안전 보행기로서,
앞쪽 1개, 뒤쪽에 2개의 바퀴를 구비하며, 사용자가 파지하는 좌측 및 우측의 2개의 손잡이를 구비하는 프레임;
상기 프레임 상에 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치되는 무빙 매스; 및
상기 프레임에 걸리는 외력을 측정하여, 좌측 또는 우측 어느 한쪽 방향으로 외력이 집중되는 경우, 상기 무빙매스를 이동시킴으로써 보행기가 전복되는 것을 방지하는 제어부
를 포함하는 3족 안전 보행기.A three-pass safe walker with three wheels,
A frame having two front wheels and two rear wheels, and having two left and right handles gripped by a user;
A moving mass disposed on the frame so as to be movable in a lateral direction; And
A control unit for measuring the external force applied to the frame and preventing the walker from being rolled over by moving the moving mass when an external force is concentrated in either the left or right direction,
A three-row safety go-around.

청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 무빙 매스 상에 배치되는 것
을 특징으로 하는 3족 안전 보행기.The method according to claim 1,
Wherein the controller is arranged on the moving mass
A three-row safety go-around.

3족 안전 보행기의 전복을 방지하는 장치로서,
상기 3족 안전 보행기에 좌측 및 우측에 걸리는 외력을 측정하는 감지수단;
상기 감지수단에 의해 외력이 어느 한쪽으로 집중되는지 여부를 판단하는 판단수단; 및
상기 판단 수단에 의하여 외력이 어느 한쪽으로 집중되는 것으로 판단된 경우 대응되는 방향으로 이동하여 상기 3족 안전 보행기의 무게 중심을 이동시키는 무빙 매스
를 포함하는 3족 안전 보행기의 전복 방지 장치.A device for preventing overturning of a three pass safe walker,
Sensing means for measuring an external force applied to the left and right sides of the three-legged safety walker;
Determining means for determining whether the external force is concentrated by the sensing means; And
When the determination means determines that the external force is concentrated on one side, the moving mass moves the center of gravity of the three-row safety go-
Wherein the three-leg safety walker has a rollover prevention device.

청구항 3에 있어서,
상기 판단수단은 상기 무빙 매스 내부에 배치되는 것
을 특징으로 하는 3족 안전 보행기의 전복 방지 장치.The method of claim 3,
Wherein the judging means judges whether the moving mass
Wherein the three-leg safety walker has an overturn prevention device.

3족 안전 보행기의 전복 방지 방법으로서,
(a) 좌측 및 우측에 가해지는 외력을 감지하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 감지 결과에 기초하여 좌측 또는 우측에 외력이 집중되는지 여부를 판단하는 단계; 및
(c) 상기 단계 (b)에서 판단된 결과에 기초하여 무빙 매스를 대응되는 방향으로 이동시키는 단계;
를 포함하는 3족 안전 보행기의 전복 방지 방법.As a method for preventing rollover of a three-member safety go-
(a) detecting an external force applied to left and right sides;
(b) determining whether an external force is concentrated on the left or right side based on the detection result of step (a); And
(c) moving the moving mass in a corresponding direction based on the result determined in the step (b);
Wherein the method comprises the steps of:

청구항 5에 있어서,
상기 단계 (b)와 (c) 사이에 좌측 또는 우측에 가해지는 외력의 크기의 차이에 기초하여 상기 무빙 매스를 어느 방향으로 어느 정도 이동시켜야 하는지를 계산하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3족 안전 보행기의 전복 방지 방법.

The method of claim 5,
Calculating in which direction the moving mass is to be moved based on the difference in magnitude of the external force applied to the left or right between the steps (b) and (c)
Further comprising the steps of: