TW201513845A - 可自動控制之智慧型輪椅 - Google Patents

Abstract

一種可自動控制之智慧型輪椅包含一輪椅主體、一人體偵測單元、一控制單元、一行駛單元、一光感測單元、一遮陽布驅動單元及一身份辨識單元。該人體偵測單元及光感測單元設置於該輪椅主體上。該控制單元電性連接至該人體偵測單元、行駛單元、光感測單元及遮陽布驅動單元。在該人體偵測單元偵測人員之距離及位置後，利用該控制單元控制驅動該行駛單元，以便該輪椅主體行駛至一預定位置。另外，在該光感測單元偵測陽光強度後，利用該控制單元控制驅動該遮陽布驅動單元，以操作該遮陽布移動至一預定遮陽位置。利用該身份辨識單元讀取一身份辨識元件，並在進行身份辨識成功後，方可操作該輪椅。

Description

可自動控制之智慧型輪椅

本發明係關於一種可自動控制之智慧型輪椅〔smart wheelchair〕；特別是關於一種可隨人員自動行進之智慧型輪椅；更特別是關於一種具自動操作遮陽布之可自動控制之智慧型輪椅；更特別是關於一種可身份辨識之智慧型輪椅。

習用輪椅構造，例如：中華民國專利公告第M384025號之〝電動輪椅專用之全自動可控制遮棚裝置〞新型專利，其揭示一種電動輪椅專用之全自動可控制遮棚裝置包括：一主架體、一支架體、一遮棚及一傳動單元。該主架體包括二相對直立桿，該二直立桿間樞接一導螺桿，而該支架體設置一橫桿，其平行該導螺桿。該橫桿上樞接二支桿組，其由一第一支桿及一第二支桿組成，且該第一支桿及第二支桿之間具有一相互樞接處，該相互樞接處連接一連桿。該二連桿之端部樞接一套管，並螺設於該導螺桿，且該第二支桿樞接於該直立桿，將該遮棚固定於該支架體，該傳動單元則連接該導螺桿，藉由將該傳動單元連接一電動輪椅電力裝置，即可具有自動開合該遮棚。

另一習用輪椅構造，例如：中華民國專利公告第M442832號之〝語音輪椅系統〞新型專利，其揭示一種語音輪椅系統包含一語音單元、一控制單元、一定位單元、一馬達單元、一警告單元、一傳輸單元、一燈感應單元。當啟動該語音輪椅系統時，先由該語音單元接收使用者之 決定路徑或口令，並將路徑或口令傳送至該控制單元，以便由該馬達單元執行使用者路徑或口令的方向移動，並透過該定位單元的分析路況及具有前方障礙偵測警告使用者及自動改變一紅綠燈號誌系統，或者將使用者之口令傳送至該傳輸單元，以便一家電〔如：電視或冷氣機〕執行動作。

然而，前述第M384025號及第M442832號之輪椅仍需要人員親自操作及控制，因此該輪椅並不具有自動行進之功能。因此，前述習用輪椅仍需要進一步改良，且必然存在進一步提供自動行進及自動操作遮陽布的需求。前述中華民國專利公告第M384025號及第M442832號之專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種可自動控制之智慧型輪椅，其提供自動行進功能或自動操作遮陽布功能，以方便人員使用及操作輪椅，以達成提升智慧型輪椅功能之目的。另外，本發明提供一種可身份辨識輪椅，其提供身份辨識功能，以方便人員使用及操作輪椅，以達成提升智慧型輪椅功能之目的。

本發明之主要目的係提供一種可自動控制之智慧型輪椅，其利用一人體偵測單元偵測操作人員之移動，再利用一控制單元同步控制驅動一行駛單元，以達成提升智慧型輪椅功能之目的。

本發明之另一目的係提供一種可自動控制之智慧型輪椅，其利用一光感測單元偵測陽光強度，再利用一控制單元控制驅動一遮陽布驅動單元〔或一遮雨布驅動單元〕，以達成提升智慧型輪椅功能之目的。

本發明之另一目的係提供一種可身份辨識輪 椅，其利用一身份辨識單元進行身份辨識成功後，方可操作一輪椅系統，或方可操作一鎖車單元，以解除該輪椅系統之鎖車狀態，或方可操作一控制單元，以控制驅動一行駛單元，以達成提升智慧型輪椅功能之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅包含：一輪椅主體；一人體偵測單元，其設置於該輪椅主體上；一控制單元，其電性連接至該人體偵測單元；及一行駛單元，其電性連接至該控制單元；其中在該人體偵測單元偵測人員之距離及位置後，利用該控制單元控制驅動該行駛單元，以便該輪椅主體行駛至一預定位置。

再者，本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅包含：一輪椅主體，其具有一遮陽布；一光感測單元，其設置於該輪椅主體上；一控制單元，其電性連接至該光感測單元；及一遮陽布驅動單元，其電性連接至該控制單元；其中在該光感測單元偵測陽光強度後，利用該控制單元控制驅動該遮陽布驅動單元，以操作該遮陽布移動至一預定遮陽位置。

再者，本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅包含：一輪椅系統，其可承載人體；及一身份辨識單元，其設置於該輪椅系統上；其中利用該身份辨識單元讀取一身份辨識元 件，並在進行身份辨識成功後，方可操作該輪椅系統。

本發明較佳實施例之該輪椅系統另包含一鎖車單元，在該身份辨識單元進行身份辨識成功後，方可操作該鎖車單元，以解除該輪椅系統之鎖車狀態。

本發明較佳實施例之該輪椅系統另包含一警示單元，當該身份辨識元件離開該身份辨識單元之讀取範圍時，該警示單元發出警示，並啟動一省電模組。

本發明較佳實施例之該身份辨識單元選自一射頻身份辨識系統。

本發明較佳實施例之該輪椅系統另包含一音樂播放單元，且該音樂播放單元執行播放睡眠音樂。

本發明較佳實施例之該音樂播放單元選自一MP3播放單元。

本發明較佳實施例之該輪椅系統另包含一計時單元，且該計時單元執行計時提醒餵食時間。

本發明較佳實施例之該輪椅系統另包含一防盜單元，且該防盜單元連接至該鎖車單元。

本發明較佳實施例之該控制單元包含一第一單晶片微處理器及一第二單晶片微處理器，其選自一AVR單晶片微處理器。

本發明較佳實施例之該人體偵測單元包含一第一超音波感測元件及一第二超音波感測元件。

本發明較佳實施例之該行駛單元包含一H橋驅動器、一第一減速馬達及一第二減速馬達。

本發明較佳實施例之該光感測單元選自一光敏電阻元件。

本發明較佳實施例之該遮陽布驅動單元包含一伺服馬達。

本發明較佳實施例之該控制單元連接一停止 按鈕。

本發明較佳實施例之該輪椅主體另包含一椅背角度調整裝置。

本發明較佳實施例之該椅背角度調整裝置包含一伺服馬達。

1‧‧‧輪椅主體

10‧‧‧控制面版

11‧‧‧身份辨識單元

2‧‧‧控制單元

20‧‧‧音樂播放/計時單元

21‧‧‧停止按鈕

3‧‧‧人體偵測單元

30‧‧‧超音波感測元件

4‧‧‧行駛單元

40‧‧‧H橋驅動器

41‧‧‧第一減速馬達

42‧‧‧第二減速馬達

43‧‧‧鎖車單元

5‧‧‧光感測單元

6‧‧‧遮陽布驅動單元

7‧‧‧警示單元

71‧‧‧防盜單元

100‧‧‧椅背角度調整裝置

101‧‧‧調整支撐桿

102‧‧‧伺服馬達

第1圖：本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅之立體前視圖。

第2圖：本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅之立體後視圖。

第3圖：本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用自動行進控制之方塊示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用遮陽布調整控制之方塊示意圖。

第5圖：本發明另一較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用自動行進控制之方塊示意圖。

第6圖：本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用身份辨識控制之方塊示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將例舉較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅可廣泛應用於各種電動式或非電動式輪椅或其相關技術領域，該相關技術領域係屬未脫離本發明之精神與技術領域範圍。本發明較佳實施例之可身份辨識輪椅提供身份辨識功能及其它單一功能〔例如：自動行進功能或自動操作遮陽布功能〕，其可廣泛應用於各種電動式或非電動式輪椅或其相關技術領域。

第1圖揭示本發明較佳實施例之可自動控制之 智慧型輪椅之立體前視圖。第2圖揭示本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅之立體後視圖，其對應於第1圖。請參照第1及2圖所示，本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅包含一輪椅主體1或一輪椅系統。一般而言，該輪椅主體1或輪椅系統包含一座位〔seat〕、至少一握把〔hand grip〕、數個車輪〔wheel〕、數個手推車輪〔push wheel〕及一遮陽布〔canopy〕，但其並非用以限制本發明之範圍。該輪椅主體1另具有一控制面版〔control panel〕10，且該控制面版10設置於該輪椅主體1之椅背或其它適當位置〔例如：扶手〕上。

第3圖揭示本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用自動行進控制之方塊示意圖，其對應於第1及2圖之輪椅。第4圖揭示本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用遮陽布調整控制之方塊示意圖，其對應於第1及2圖之輪椅。請參照第3及4圖所示，本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅另包含一控制單元2、一人體偵測單元3、一行駛單元4、一光感測單元5及一遮陽布驅動單元6。操作者利用該控制面版10操作控制該控制單元2。

請再參照第1至3圖所示，該控制單元2設置於該輪椅主體1上，且該控制單元2電性連接至該人體偵測單元3及行駛單元4，如此該人體偵測單元3將人體偵測訊號傳送至該控制單元2。該控制單元2包含一第一單晶片微處理器及一第二單晶片微處理器，其選自一AVR單晶片微處理器，其用以計算該人體偵測單元3與操作者之距離。該控制單元2另電性連接一停止按鈕21，以便終止操作該人體偵測單元3及行駛單元4。舉例而言，該停止按鈕21可選擇設置於該控制面版10上或該輪椅主體1之其它適當位置上。

請再參照第1至3圖所示，該人體偵測單元3包含一第一超音波感測元件30〔ultrasonic sensor〕及一第二超音波感測元件30，且該超音波感測元件30及第二超音波感測元件30設置於該輪椅主體1兩側後方之左右握把，以分別偵測操作者在該輪椅主體1後方兩側之移動。另外，該人體偵測單元3亦可選自其它移動距離感測元件。

請再參照第1至3圖所示，該行駛單元4包含一H橋驅動器〔H bridge driver〕40、一第一減速馬達〔speed reducing gear motor〕41及一第二減速馬達42或其它馬達。該第一減速馬達41及第二減速馬達42分別設置於該輪椅主體1之兩個手推車輪或兩個前車輪。該控制單元2利用該H橋驅動器40控制該第一減速馬達41及第二減速馬達42，以便該第一減速馬達41及第二減速馬達42之啟動或停止。當該控制單元2控制啟動該第一減速馬達41及第二減速馬達42時，該輪椅主體1可自動進行左轉、右轉、前進或後退行程之驅動。

請再參照第3圖所示，在該人體偵測單元3偵測操作人員之距離及位置後，利用該控制單元2經該H橋驅動器40控制驅動該行駛單元4，以便該輪椅主體1自動行駛至一預定位置，即隨著操作者的移動位置控制行駛該行駛單元4。一旦操作者按壓該停止按鈕21時，終止操作該智慧型輪椅之自動行駛操作模式。

請再參照第1、2及4圖所示，為了自動操作該輪椅主體1之遮陽布〔或遮雨布〕，必須設置該光感測單元5及遮陽布驅動單元6。當設置該光感測單元5及遮陽布驅動單元6時，本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅選擇省略該人體偵測單元3及行駛單元4。該光感測單元5設置於該輪椅主體1之橫桿上，以便感測太陽光強度。該光感測單元5選自一光敏電阻元件〔photo resistor〕或其它光感測元件，且該光感測單元5電性連接至該控制單元2，以便將光強度偵測訊號傳送至該控制單元2。

請再參照第1、2及4圖所示，該遮陽布驅動單元6包含一伺服馬達〔servo motor〕及一齒輪組〔gear set〕，且該遮陽布驅動單元6電性連接至該控制單元2。該遮陽布驅動單元6設置於該輪椅主體1之其它適當位置上，以便該控制單元2依該光感測單元5之感測陽光強度操作該輪椅主體1之遮陽布之展開或收回，或在下雨時選擇以手動方式操作該輪椅主體1之遮雨布之展開或收回。

請再參照第4圖所示，在該光感測單元5偵測陽光強度後，利用該控制單元2控制驅動該遮陽布驅動單元6之伺服馬達，以便自動操作該遮陽布相對於該輪椅主體1移動至一預定遮陽〔角度〕位置或遮雨〔角度〕位置。或，本發明較佳實施例選擇手動方式調整該遮陽布。

請再參照第1、2及4圖所示，該輪椅主體1另包含一椅背角度調整裝置〔backrest adjustment mechanism〕100。該椅背角度調整裝置100包含一調整支撐桿101及一伺服馬達102，且該伺服馬達102相對於該輪椅主體1之座位可帶動該調整支撐桿101之旋轉角度，以便調整該椅背角度調整裝置100之椅背角度。

第5圖揭示本發明另一較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用自動行進控制之方塊示意圖。請參照第1、2及5圖所示，當操作人員離開或超出偵測範圍時，由於該人體偵測單元3無法偵測操作人員，因此利用該控制單元2終止操作該行駛單元4，以便該輪椅主體1自動停止行駛。

此外，該控制單元2發出警示訊號至一警示單元7，例如：喇叭或警示燈，以提醒操作人員已離開或超 出該人體偵測單元3之偵測範圍。一旦操作者返回至偵測範圍內時，可繼續操作該智慧型輪椅之自動行駛操作模式。

第6圖揭示本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅採用身份辨識控制之方塊示意圖。本發明較佳實施例之可自動控制之智慧型輪椅選擇省略該人體偵測單元3、光感測單元5及遮陽布驅動單元6。請參照第1、2及6圖所示，該輪椅系統可承載人體，為了提供身份辨識功能，該輪椅主體1必須另具有一身份辨識單元〔recognition unit〕11電性連接至該控制面版10，且該身份辨識單元11設置於該輪椅主體1之握把或其它適當位置上，例如：背板、支架或樑柱。

請再參照第1、2及6圖所示，在身份辨識操作時，利用該身份辨識單元11讀取一身份辨識元件〔例如：身份辨識卡〕，並在進行身份辨識成功後，方可操作該輪椅系統。反之，若身份辨識無法成功時，無法啟動或操作該輪椅系統，或切斷該輪椅系統之電源。

請再參照第1、2及6圖所示，該身份辨識單元11選自一射頻身份辨識系統〔RFID system〕，例如：射頻身份辨識讀取器〔RFID reader〕讀取配帶於使用者〔user〕或操作者之射頻身份辨識標籤〔RFID tag〕，或其它身份辨識系統，例如：指紋辨識系統〔fingerprint recognition system〕、聲紋辨識系統〔voice recognition system〕、臉部辨識系統〔face recognition system〕等。

請再參照第1、2及6圖所示，本發明較佳實 施例之可身份辨識輪椅另包含一音樂播放/計時單元20。操作者利用該控制面版10操作控制該控制單元2及音樂播放/計時單元20。該音樂播放/計時單元20包含一音樂播放單元〔music player〕及一計時單元〔timer〕，其中該音樂播放單元執行播放樂曲，而該計時單元執行設定時間或計時 操作者離開時間，以便在操作者離開一預定時間後，啟動一省電模組〔power-saving module〕或切斷該輪椅系統之電源〔power supply〕。該音樂播放單元可選自一MP3播放單元或其它播放器，且該MP3播放單元具有一記憶卡插槽，例如：SD卡插槽，如第1圖之元件20所示。

請再參照第1、2及6圖所示，該行駛單元4另包含一鎖車單元〔wheelchair lock unit〕43。舉例而言，該鎖車單元43電性連接至該行駛單元4之第一減速馬達41及第二減速馬達42，因此該鎖車單元43可控制該第一減速馬達41及第二減速馬達42之啟動或停止。在該身份辨識單元11進行身份辨識成功後，方可操作該鎖車單元43，以解除該輪椅系統之鎖車狀態。反之，若身份辨識無法成功時，無法解除該輪椅系統之鎖車狀態。

請再參照第1、2及6圖所示，該警示單元7電性連接至一防盜單元〔alarm unit〕71，以提醒在該身份辨識單元11未進行身份辨識成功下，有人員觸動該輪椅主體1之任何部位。另外，該防盜單元71電性連接至該行駛單元4或該鎖車單元43。如此，一旦該防盜單元71發出警示時，該行駛單元4停止運作，或啟動該鎖車單元43進入鎖車狀態。

請再參照第1、2及6圖所示，若該輪椅系統之鎖車狀態持續超過一預定時間時，該警示單元7亦發出間歇性警示。另外，當該身份辨識元件〔例如：RFID標籤〕離開該身份辨識單元11之讀取範圍時，該警示單元7發出警示，並啟動省電模組，或切斷該輪椅系統之電源，或啟動該鎖車單元43進入鎖車狀態。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附 申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

1‧‧‧輪椅主體

10‧‧‧控制面版

11‧‧‧身份辨識單元

3‧‧‧人體偵測單元

30‧‧‧超音波感測元件

41‧‧‧第一減速馬達

42‧‧‧第二減速馬達

5‧‧‧光感測單元

6‧‧‧遮陽布驅動單元

100‧‧‧椅背角度調整裝置

101‧‧‧調整支撐桿

102‧‧‧伺服馬達

Claims (10)

1. 一種可自動控制之智慧型輪椅，其包含：一輪椅主體，其具有一遮陽布；一光感測單元，其設置於該輪椅主體上；一控制單元，其電性連接至該光感測單元；及一遮陽布驅動單元，其電性連接至該控制單元；其中在該光感測單元偵測陽光強度後，利用該控制單元控制驅動該遮陽布驅動單元，以操作該遮陽布移動至一預定遮陽位置。
2. 一種可自動控制之智慧型輪椅，其包含：一輪椅主體，其具有一遮陽布；一光感測單元，其設置於該輪椅主體上；一控制單元，其電性連接至該光感測單元；一遮陽布驅動單元，其電性連接至該控制單元；一人體偵測單元，其設置於該輪椅主體上，而該控制單元電性連接至該人體偵測單元，且該人體偵測單元用以偵測人員；及一行駛單元，其電性連接至該控制單元；其中在該人體偵測單元偵測人員之距離及位置後，利用該控制單元控制驅動該行駛單元，以便該輪椅主體行駛至一預定位置；其中在該光感測單元偵測陽光強度後，利用該控制單元控制驅動該遮陽布驅動單元，以操作該遮陽布移動至一預定遮陽位置。
3. 一種可自動控制之智慧型輪椅，其包含：一輪椅系統，其可承載人體；一身份辨識單元，其設置於該輪椅系統上，利用該身份辨識單元讀取一身份辨識元件，並在進行身份辨識成功後，方可操作該輪椅系統； 一輪椅主體，其具有一遮陽布；一光感測單元，其設置於該輪椅主體上；一控制單元，其電性連接至該光感測單元；及一遮陽布驅動單元，其電性連接至該控制單元；其中在該光感測單元偵測陽光強度後，利用該控制單元控制驅動該遮陽布驅動單元，以操作該遮陽布移動至一預定遮陽位置。
4. 依申請專利範圍第2項所述之可自動控制之智慧型輪椅，其中該人體偵測單元包含一第一超音波感測元件及一第二超音波感測元件，且該第一超音波感測元件及第二超音波感測元件設置於該輪椅主體後方兩側，以分別偵測操作者在該輪椅主體後方兩側之移動。
5. 依申請專利範圍第2項所述之可自動控制之智慧型輪椅，其中該行駛單元包含一H橋驅動器、一第一減速馬達及一第二減速馬達。
6. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之可自動控制之智慧型輪椅，其中該光感測單元選自一光敏電阻元件。
7. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之可自動控制之智慧型輪椅，其中該遮陽布驅動單元包含一伺服馬達。
8. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之可自動控制之智慧型輪椅，其中該控制單元包含一第一單晶片微處理器及一第二單晶片微處理器，其選自一AVR單晶片微處理器。
9. 依申請專利範圍第3項所述之輪椅，其中該身份辨識單元選自一射頻身份辨識系統。
10. 依申請專利範圍第1、2或3項所述之可自動控制之智慧型輪椅，另包含一椅背角度調整裝置。