电子控制的助步车制动器的制作方法

专利名称：电子控制的助步车制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动性辅助装置的改进的电子制动系统，比如该机动性辅助 装置是助步车，该改进的电子制动系统包括由电子控制器控制的一个或多个电动操作的制 动器，该电子控制器响应于一个或多个操作者致动的制动器控制开关，以便于容易操作。本 发明的系统可以调节，从而该系统可以预设成特殊操作者的需要，并且/或者可以响应于 操作者使用模式可调节，以提供制动器操作的个性化控制。控制器也可以对环境条件比如 助步车在其上移动的地面的坡度作出响应，或者对助步车的速度或加速作出响应；控制器 也可以调节以适应使用者的体重；控制器也可以调节以对助步车能够移动得速度设定限 制；并且控制器可以允许调节制动器对各种条件的响应。本发明的制动系统可以安装在任何助步车上或者安装在具有轮子的类似装置上。 在一个示例性实施例中，制动系统安装在具有支撑框架的助步车上，其中该支撑框架包括 一对把手，或者如果需要包括一个支撑杆，以便使用者抓握并承载三个轮子，而在另一个实 施例中，助步车具有四个轮子。在每个实施例中，助步车具有两个后轮，使用者步行在两个 后轮之间，同时抓住框架把手。在三个轮子的情形中，助步车具有单个前轮，该单个前轮可 以是脚轮，其可以枢转以用于驾驶，而在四个轮子的情形中，可以具有两个可枢转的前驾驶 轮。这两个实施例都包括后轮制动器组件，该后轮制动器组件由普通的电子驱动马达操作， 普通的电子驱动马达例如是安装在支撑框架上优选安装在马达支撑平台上的线性马达，其 中马达支撑平台固定在前轮上方或固定在前轮之间。制动器控制器包括具有微处理器的电 子控制面板，其中微处理器安装在合适的盒子中，该盒子同样安装在支撑平台上，制动器控 制器还包括用于控制面板和制动器马达的电池电源。可选主控开/关开关和小信号灯可以 被提供用于控制器，其中小信号灯用于指示助步车的状态，并且其中可选主控开/关开关 和小信号灯优选地安装在控制器上。超驰开关可以被提供以在期望移动助步车(比如为储 存，或为使用而定位，或锁上制动器)时使制动器释放。如果需要，主控开关和超驰开关可 以结合在一起。一对制动器控制开关被安装在框架上的方便于使用者在使用装置过程中放 手的位置。在示例性的实施例中，这些开关被安装在一对把手上，但是如果使用水平支撑杆 代替分隔开的把手，则这些开关可定位在接近杆被正常抓握到的位置。此外，把手或支撑杆 可以包括手感应器，该手感应器可以探测使用者的手在把手上的存在。 手感应器和制动器控制开关连接到控制器，该控制器根据由使用者选择的操作模 式或为使用者选择的操作模式对激活控制系统作出响应并对操作制动器作出响应。该控制 器对每个制动器控制开关的操作作出响应，以调整提供给制动器马达的电力。在本发明的 一种形式中，控制器提供制动信号，该制动信号具有足以使助步车放慢速度直到停止的振 幅，该振幅可以预设以满足使用者的需要和期望。在本发明的优选形式中，控制器可以向制 动器的致动器马达提供预设或可变频率、振幅、和/或持续时间的脉冲制动信号，从而提供 使用者所需要的制动能量大小。因此，根据预设的制动力，施加到助步车的轮子的制动力是 可控制的，其中，该预设的制动力在使用者激活一个或两个制动开关时是可变的，以放慢助 步车的速度。制动力可以以各种方式沿制动坡度由使用者修改或为使用者而修改，从而产 生选择的力来调节系统的操作。比如，通过提供压力敏感制动器控制开关来替代简单的开/ 关开关，制动器操作可以被施加到开关的压力量改变。制动力也可以由来自例如探测助步车的倾斜角度的倾斜感应器的输入信号而被修改，或者由来自探测助步车的运动速度或其加速度的感应器的输入信号而被修改，或者由来自探测使用者和助步车框架之间的距离的 距离感应器的输入信号而被修改。控制器也可以被调节来为不同重量的使用者而改变制动 力，或者根据使用者的愿望而改变制动力。本发明的制动器控制开关可以采用适于使用者的需要和能力的多种形式。优选 地，为每支手提供一个开关，并且每个开关可以由操作者激活来选择性地使电动操作的制 动器机构接合或释放。每个开关可以是可调节的以响应预定的操作条件，其中该预定的操 作条件可以被校准以符合操作者的需要，并且当这些需要改变时可以被调节。在本发明的一种形式中，每个制动器控制开关可以是感应器，比如电容开关，其响 应于由操作者施加的可选择的预定压力，来产生由制动器控制器微处理器接收的信号，然 后，该制动器控制器微处理器产生控制信号来激活制动器或不激活制动器。所需要的使致 动器激活制动器机构的压力的大小和方向可以个性化地校准或者预先选择以满足每个使 用者的要求，或者可以被调节以满足单个使用者的变化的需要。正如现有技术所公知的，由 于触敏开关能够感应小到1盎司或更小的力，并且也能感应非常大的力，因此本发明的助 步车可以设置有能够满足广范围的操作者的需要的感应器。这样的致动器可以被校准以允 许具有例如严重关节炎的行走的病人用非常小的力来操作助步车上的稳定器机构。为了适 应严重残疾或受伤的使用者，一个或两个助步车把手可以包括接受器，比如手套，该接受器 中包括控制器开关，该控制器开关对压力作出响应以产生制动器控制信号。可替代地，制动 器控制开关可以是电动应变仪，该电动应变仪可以被校准以对变化的压力作出响应，以向 微处理器产生相应的变化信号，然后，该微处理器提供变化输出来控制施加到制动器的制 动力。如果期望，框架可以包括一个或多个重量敏感制动器控制开关，比如应变仪，其可 以安装在助步车框架上来探测由操作者施加到框架的向下和向上的压力。开关对预定的向 下压力作出响应来使用制动器，并且对预定的向上压力作出响应来使制动器释放。相应地， 在制动系统的主动控制过程中，使用者可以斜靠在助步车上用于支撑而不用激活制动器， 但是通过将向下的压力增加到超过预设阈值，制动器将被应用。然后，制动器可以保持被接 合直到压力被释放并且变为小于阈值。如果每当系统处在被动制动模式时制动器被接合， 那么重量敏感开关可以对施加到框架的预定的向上压力作出响应，来将系统转换到主动模 式并使制动器释放以允许移动。压力开关将会是可调节的以对操作所需要的压力量作出响 应，并因此压力开关将是可调节的以适应不同重量的操作者。通过制动器控制开关的合适定位和校准，助步车可以由任何操作者控制。进一步 地，操作者不需要牢固地抓握助步车，仅需要接触助步车或用预先选定的压力接触助步车， 来致动制动器控制器系统。比如，致动器开关可以定位在助步车把手的向上的面向表面上 用于使用者的拇指使用，或者定位在向下的面向表面上，或者定位在向上的面向表面和向 下的面向表面上，或者可以包括在固定于助步车上的手套内或其它接受器内，从而当操作 者的手放在任何期望的位置以在施加预定压力时使得助步车可以选择性地移动或稳定时， 致动器可以对任何选定形式的运动(比如向上运动、向下运动、水平移动、或扭曲运动)作 出响应。本发明所使用的制动器可以采用各种各样的形式，因此可以包括接合或脱离地面的元件，或者可以包括与轮子的一部分相互作用或成为轮子的一部分的元件以提供可调节 的滚动阻力，从而滚动助步车所需要的力量可以被校准以满足操作者的需要。在此处所公 开的优选实施例中，描述了杠杆安装的、轮子接合的制动器垫，但是应该明白，本发明的系 统可以与其它合适的机械或电动制动组件一起使用，并且不同的机械致动器装置、电动致 动器装置或机电致动器装置都可以使用，以便利它们的操作和控制。在此处公开的本发明 的优选形式中，比如，每个制动器组件是承载制动器垫的弹性偏压的制动器杠杆臂，其中该 制动器垫接合至少一个助步车轮子的圆周。优选地，制动机构正常接合轮子来提供被动制 动，并且制动机构可以由系统的激活而被释放来提供主动制动控制。优选地，对操作者作出 响应的电动操作的线性马达致动器与控制器连接来操作制动器，控制器提供迅速脉冲制动 信号来重复使制动器接合和释放。根据本发明，控制器可编程以根据几个可选模式的一个操作制动器。首先，系统可 以设置有超驰开关，该超驰开关允许操作者超驰控制系统，并且允许操作者将助步车设置 在“被动”模式或状态，其中制动器被锁定，或者将助步车设置在“主动”模式或状态，其中 制动器被解除锁定。如果期望，这允许操作者将助步车固定不动，并且也允许助步车制动器 被释放以方便其移动，用于储存或为使用而定位。此外，可以提供默认模式开关来在开始时 建立控制系统的最初被动或主动设定。可以提供模式选择器开关来为本发明的系统选择控制程序，因此，比如，系统可以 包括第一或基本操作模式，在该模式中，制动器控制微处理器对制动器控制开关作出响应 并对已选择的操作控制作出响应，以使制动器接合或脱离。在该模式中，如果默认设置要求 最初被动操作，则当系统被主控开/关开关或通过接触助步车把手上的一个操作者(或手) 探测器感应器而首先被启动时，系统运行来被动地制动助步车。优选地，程序被设置以在电 源被接通后自动地使制动器释放一段设定时间，比如30秒，因此将程序转换为主动模式或 状态，其中，在操作者控制下制动器控制开关用于使制动器接合或释放。如果期望，在该主 动状态下，微处理器可以设定为保持制动器激活直到一个(如果期望为两个)控制开关被 使用者操作。此后，在每一情形中，助步车由使用者主动控制。如果期望，假如助步车没有 移动一段预设时间，或者使用者的双手从把手上移开，或者控制器被关闭，则系统可以设定 成变回其被动或被制动状态或条件。第二操作模式可以包括前述特征，但另外还具有斜坡探测功能，该斜坡探测功能 可以被激活来探测助步车是否滚动远离使用者。该模式可以包括这些特征，比如确定助步 车是否上坡移动或下坡移动的倾斜感应器、感测助步车速度变化的速度探测器、加速探测 器、以及感测助步车是否朝向或远离使用者移动的接近探测器。这些感应器将协作来防止 使用者失去对助步车的控制，并防止使用者让助步车以指示危险条件的速度或距离朝向他 或她滚回或远离他或她滚动。第三操作模式可以包括以上描述的头两个模式的特征，但另外可包括微处理器中 的程序，该程序将监测制动器的使用方式，即当使用者在平面或斜面上移动时制动器的使 用方式。制动器被使用的速度、压力量、助步车连续移动之间的暂停长度等都可以具有可探 测的方式，每当下坡行走时，该可探测的方式将能够使控制系统预测使用者的需要，从而方 便助步车的使用。这三种操作模式和其它顺序操作模式或期望的制动特征可以由所描述的 与微处理器一起操作的开关提供，从而提供由微处理器产生的已选择的制动信号的修改，这正如所期望的那样来满足使用者的特定需要。


对于本领域的技术人员来说，本发明的前述和另外的目的、特征和优点将从以下 结合附图对优选实施例的详细描述中变得清楚，其中图1为包括本发明的电子制动器控制系统的三轮助步车的示意图；图2为根据本发明的制动器控制系统的电路图，其中制动器控制系统使用在图1 的助步车中；图3为包括本发明的电子制动器控制系统的四轮助步车的示意图；图4为操作流程的例子，显示了控制系统的操作，其中控制系统具有设置用于被 动制动的默认开关；图5为操作流程的例子，显示了控制系统的操作，其中具有用于主动制动的默认 开关设置和用于基本主动控制的模式控制设置。
具体实施例方式对于体弱的人或对于在具有限制其移动的治疗条件下的人来说，用于辅助这些 人的助步车和其它装置已经可以获得很多年了，并且已对很多人提供了巨大帮助。这些 装置具有多种结构形式并可以从市场上获得，以提供了容易操作的助步车轮椅等。如上 所述，本发明结合助步车进行说明，但是同样适于其它运动辅助装置。如前述的美国专利 No. 5，636，651和美国专利No. 5，794，639所描述的，助步车可以同时具有机械和电动操作 的制动器来辅助控制它们的移动。本发明针对这种装置的控制系统的改进。本发明在图1中作出说明，其中结合了用50指示的三轮助步车并结合了图3中用 51指示的四轮助步车，其中，相同的部件采用了相同的标记。在图1所示的说明中，助步车 被显示为具有框架部分52，框架部分52包括一对间隔开的把手54和56，把手54和56支 撑在相应的垂直框架部件58和60的顶部。如所示出的，一对间隔开的后腿62和64分别 从框架部件58和60向下延伸，并且承载各自的后轮66和68。一对上部向前延伸框架部件 70和72和一对下部向前延伸框架部件74和76连接到向前垂直腿78，向前垂直腿78承载 助步车的前轮80。在本发明的优选形式中，后轮66和68在固定轮轴82上，同时前轮80为 脚轮形式的轮子，其具有轮轴84，轮轴84通过叉88安装在枢转轴86上，从而绕腿78的垂 直轴旋转，以方便驾驶助步车。该类型的三轮助步车是公知的并可以在市场上获得，并且尽 管这里图解了特殊结构，但是应该明白，在不脱离本发明的情况下，可以进行各种变化。因 此，比如，助步车框架可以包括水平交叉杆来代替供操作者抓握的间隔开的把手54和56。平台90固定到下部框架部件74和76并固定到向前的腿78，壳体或者盒92安装 在平台90上，壳体或者盒92接收本发明的电子制动器控制器，并且壳体或者盒92还接收 电池组94，其中电池组94提供电力以操作制动器和控制器。线性马达96牢固地安装在前 腿78上，在本发明的一个形式中，线性马达96为螺线管，该螺线管包括可移动电枢或驱动 轴98，用于激活助步车的制动器。在图解的实施例中，制动由一对制动器杠杆100、102实 现，其中制动器杠杆100、102分别枢转地安装到后腿62和64，用于朝向和远离它们各自的 轮子的表面运动。制动器杠杆分别安装在制动器支撑件104和106上，制动器支撑件104和106固定到腿62和64，并且制动器杠杆可以沿一个方向弹性偏压，以使得位于制动器杠杆的外端部上的制动器垫能够从它们各自的轮子的外圆周被释放，从而允许助步车被移动。制动器杠杆的内端部通过各自的制动器缆线108、110连接到驱动轴98的上端部，从而驱动轴的运动被传递给制动器垫。如所图解的，为了连接驱动轴98，制动器缆线沿助步 车框架部件铺设。当控制系统被设定到其被动模式时，通过开启控制系统或通过触摸用于 指示操作者存在的手感应器，控制系统的最初激活使线性马达96通电，从而向下拉动驱动 轴98来牵拉制动器缆线108、110，并且从而抵靠轮子而枢转制动器垫来提供被动制动。当 系统被启动时，制动器的最初激活使制动器完全接合，并且为实现这种完全接合，致动器的 运动被用来校准控制器，从而当系统处于主动控制状态时，只要需要，致动器将移动来使制 动器接合。将会明白，制动器垫可以安装在任何轮子上或安装在所有轮子上，但是图解的安 装在后轮上是优选的。以上所描述的助步车制动器的控制系统在图2中以图表的形式进行说明，其中使 用附图标记。在该实施例中，控制器92包括微处理器120，微处理器120可以是来自Amtel 公司的ATMega32微控制器，其通过LM340T5调整器122接受来自电池94的偏压电压，其中 LM340T5 调整器 122 来自国家半导体公司(National Semiconductor Corporation)，并提 供用于控制器的5V调整电压。响应于将要描述的各种输入的微处理器在输出线124上产 生输出控制信号来调整制动器控制电路126的操作。该电路可以是来自国家半导体公司的 LMD18200T H-Bridge，该电路依次控制从电池94到线性马达制动器的致动器的电力供给， 从而驱动致动器并因此操作制动器，其中，该线性马达制动器的致动器可以是螺线管132， 其可以是来自McMaster公司的Electrak E050线性致动器。制动器控制器对微处理器的 输出作出响应，以产生各种频率、持续时间、或振幅的脉冲输出，从而调制施加到轮子的制 动电力，并且制动器控制器通过线134向微处理器提供反馈信号，用于系统的最初校准并 用于通过微处理器输出信号实现控制。在本发明中，施加到制动器的致动器的电力的频率 调制是优选的，从而施加到制动器的电力脉冲的频率并因此施加到轮子的制动电力对来自 微处理器的控制信号作出响应，并且由来自微处理器的控制信号进行调整。优选地，微处理器是可编程的，以提供多个可选择的操作模式，从而微处理器可以 对多种输入作出响应以启动或关闭系统，并且响应于这些输入调整施加到轮子的制动电力 的大小。使用者可以选择输入和操作模式来满足他或她的需要，因此所有获得的控制输入 或者仅一些获得的控制输入由使用者的选择而被激活。虽然可选择的控制在图2中独立地 示出，但是应该明白，一些可选择的控制可以结合在多位置开关中，以获得便利。如图2所示，提供主开/关电源开关140来启动控制系统以开始使用助步车，或者 关闭控制系统用于储存。该开关被图解为定位在电池94和调整器122之间，但是如果期 望，可以定位在微处理器处。可以提供合适的指示器灯(比如LED142)来指示控制系统的 状态。为了当系统首先被启动时允许操作者选择控制电路92的初始功能，默认模式开 关143被连接到微处理器120，将系统设置为主动模式或被动模式。通常，被动模式是默认 的，从而系统初始化时，制动器将被接合，但是在一些情形中，可能希望一旦它被启动就让 助步车被主动地控制。模式选择器开关144连接到微处理器，以允许使用者在将要被描述的可获得的微处理器的操作模式之间选择，操作模式可以是例如基本控制模式、斜坡探测器控制模式、或 最大稳定控制模式，其中已选择的控制特征被激活。当默认开关被设定为将系统初始化为 被动模式时，基本控制模式选择操作程序，其中一旦电源开关140被开启，则微处理器最初 地使制动器接合(被动操作)，从而助步车在没有操作者指令的情况下被制动并且被稳定。 在本发明的一个形式中，当控制系统被启动并且基本模式被选择时，微处理器可以被编程， 以立即使用制动器，然后在预设延迟比如30秒后，释放制动器，将助步车转换为其操作的 “主动”模式，在该模式，制动在使用者的控制下。可替换地，被动模式可以最初被选择，并且 仅当操作者采取一些强制作用来释放制动器时，主动模式才可以被选择。为了提供从操作的被动模式向主动模式的变化的强制控制，系统可以包括分别位于把手54和56上的一对手接触感应器146和148，来探测使用者的手的存在。这些感应 器由调整器122提供电力，并且连接到微处理器120，如所图示的那样。这些感应器的一个 或两个可以用来超驰上述的从被动模式到主动模式的完全改变，以防止控制器向主动模式 的转换和随后的制动器的释放，直到使用者的一支手或优选为两支手正抓住助步车的把手 或者插入到合适的手套或其它接受器中。当需要两支手来转换到主动模式时，微处理器可 以被编程，以允许使用者释放一个把手，一旦系统转换到主动模式时，就不需要改变操作模 式，但是如果两支手离开把手，则程序恢复到被动模式并锁定制动器。相应的触敏制动器控制开关安装在每个把手上，如图1所示，分别在把手54和56 上的150和152处。如图2所示，这些开关通过调整器122连接到电池，并且这些开关连接 到微处理器120以提供主动制动控制。在本发明的一种形式中，这些开关为高触敏电容开 关，比如来自Quantum Research Group的QTl 13-DG触摸感应器，这些开关能够使虚的或体 弱的使用者或者由于关节炎或身体伤害而行动受限制的使用者用最小的努力或最少的不 适来操作控制系统。每个开关为微处理器120产生控制信号，使微处理器在线124上产生 相应的输出制动器控制信号来操作制动器的致动器螺线管132，每个开关都可以用于制动 控制。开关可以对使用制动器仅是触摸敏感的，或者在其它实施例中可以对控制制动力的 大小是压力敏感的，其中制动力是根据所施加的压力而要被施加到助步车的轮子。虽然触 敏开关是优选的，但是应该明白，也可以使用其它开关装置来满足使用者的需要。比如，对 使用者的手或手腕的扭曲敏感的旋转开关或者对挤压动作敏感的压力开关都可以使用。在 本发明的另一个实施例中，制动器控制开关可以采用重量探测器159的形式，该重量探测 器159对向下的压力和向上的压力敏感，从而制动器可以简单地通过倚靠在把手上而被使 用，并通过提起而被释放。这些开关可以是应变感应器，其可以调节以对超过选定的阈值的 压力作出响应，从而满足特殊使用者的需要。如图2所示，坡度选择器160可以连接到微处理器120，以允许使用者调节施加到 轮子的制动力，以对使用者对制动器控制触摸开关的操作作出响应。该选择器可以采取电 位计的形式，其调节由制动器控制开关提供给微处理器的信号的大小，并且用于调节控制 开关的敏感度，以满足使用者的需要。在结合压力感应器的情形下，该调节尤其有用。上述控制可以被认为是系统的基本操作模式的部分，并且当选择器开关144被设 置成基本控制模式时，可以获得上述控制。为了进一步地使本发明的制动系统适应个体使 用者的需要，系统可以选择性地设置有另外的控制特征，该另外的控制特征可以被识别为 斜坡控制模式的部分，其中根据所述的基本模式的制动器的操作可以通过另外的特征被修改。在该模式中，除了已经描述的特征，重量调节选择器162可以连接到微处理器120，以根据使用者的重量或者根据当使用者步行时施加到把手上的力来提供施加到轮子的制动 力的修改。一些使用者可能需要辅助，主要是为了平衡，在这种情形中，他们不会很重地倚 靠在助步车上，并且他们需要少的制动力来控制助步车的运动。其他人可能很重地倚靠在 把手上或者很重地推助步车，在这种情形中，需要更大程度的制动力。因此，重量调节选择 器162可以用于调整在线124上的输出信号的大小和频率，以对由触摸开关150、152产生 的给定制动信号作出响应。当助步车在斜坡区域或在倾斜面上使用时，该选择器可用于手 动调节制动力。制动力的自动调节可以由倾斜感应器164提供，其中倾斜感应器164位于框架上 或位于控制壳92中。该感应器连接到微处理器120以补偿助步车正被用在其上的表面内 的坡度或倾斜度，并且当使用者用给定力接触触敏控制开关150、152中的一个时，该感应 器对表面倾斜度的增加或减少作出响应，以增加或减少施加到轮子的制动力。结合开/关 类型的触敏制动控制开关，这样的感应器尤其有用，其中该触敏制动控制开关不允许使用 者通过操作控制开关来调整施加到轮子的制动压力。如果期望，开关144的斜坡探测器控制模式可以使用速度响应感应器166，比如在 一个非制动轮上的转速计，其可以连接到微处理器120以提供速度信号，当制动控制开关 被激活以响应于助步车的运动速率来调节施加到轮子的制动力时，该速度信号将被使用。 因此，助步车移动得越快，制动器将越难被使用。如果期望，来自速度感应器166的输出可 以被微处理器使用来在制动的轮上提供拖拉，从而使助步车放慢并且限制允许助步车移动 的最大速度。微处理器将对来自速度感应器的输入作出响应，以与已测得的运动速率成比 例地使用制动器，从而防止使用者走得太快或防止助步车和使用者跑开，因此提供了重要 的安全机构。另外的安全特征可以通过使用距离感应器168来提供，其中距离感应器168 可以安装在助步车框架52上以测量框架和使用者身体之间的距离，并且如果距离增加超 过预设距离，则使用制动器。这防止了助步车远离使用者，并且对于保持稳定步距有困难的 残疾人来说，这具有特殊价值，并且这也减少了操作者连续地操作制动器控制开关的需要。由模式选择器开关144可选择的第三操作模式可被称作最大稳定控制模式，该 最大稳定控制模式可以包括以上描述的基本探测控制模式和斜坡探测控制模式的所有特 征，并且另外包括微处理器程序，用于探测由特殊使用者使用的制动器的使用方式。在该 模式中，比如，当沿倾斜面行走时，微处理器可以跟踪制动器的操作频率，并且模仿制动器 的操作来预测该用法，从而自动保持使用者的首选的速度。其它使用方式，比如操作速度、 助步车的移动之间的停顿的长度等，可以被检测并被用于为特殊使用者提供助步车的先期 (proactive)控制。如果期望，超驰开关170可以被提供在框架上以释放致动器，从而允许 助步车的自由移动。尽管从具有在后轮上的杠杆型制动器的三轮助步车的角度已对本发明做了说明， 但是对于本领域的技术人员来说，显然的是所描述的控制系统可以使用在其它类型的助步 车上，比如图3所示的四轮助步车51，其中与图1和图2共同具有的特征采用类似的附图标 记。如图所示，该助步车包括框架180，该框架180包括直立框架部件58、60和后框架部件 62、64，其中，直立框架部件58、60具有把手54和56，后框架部件62、64承载后轮66和68， 后轮66和68具有如关于图1所述的制动器。在该实施例中，向前框架部件70和72由水平框架部件182和184连接在一起，并且在它们的下端部承载一对向前的脚轮186和188。 控制系统壳92和电池组94被支撑在水平框架部件184上，在该实施例中，线性制动器马达 安装在壳92中。如上所述，线性马达通过缆线108和110而连接到后制动器。上述的各种控制的操作次序的例子图示在图4和图5中，图4和图5是微处理器对 各种输入信号作出响应所采用的方式的流程图。在图4的方框图中，对可滚动移动的探测 步骤进行了图解，其中在控制系统被启动后，如方框200所示，微处理器检查默认开关143 的位置，如方框202所示。如果默认是被动模式，则制动器应被接合，这样，微处理器检查速 度感应器166的输出，如方框204所示。如果没有输出，则助步车不滚动，这样不需要任何 动作(方框206)；如果有来自速度感应器的输出，则制动器控制器126被激活(方框208)。
自动调整助步车的运动以保护操作者的过程被图解在图5中。当系统被启动时 (方框210)，微处理器检查默认制动器设置(方框212)，然后检查看是否已经有已经将系统 转换为主动模式的操作者输入(方框214)。如果系统处在主动模式，则微处理器检查速度 感应器166，如方框216所示，并且如果没有信号被接收到，则微处理器确定助步车已经静 止了多长时间(方框218)。如果在无动作的预设时间后或在无动作的阈值时间后并且在过 了该段时间时，微处理器已经设置成将系统转换回被动模式，则制动器被接合(方框220)。 然后，系统可以由操作者动作而恢复到主动控制。如果阈值没有被超过，则什么都不做(方 框 222)。如果在图5的过程中，速度感应器被激活(方框216)，则微处理器检查速度感应器 的输出变化，指示加速(方框224)，并且如果助步车不加速，则什么都不做(方框226)。如 果助步车加速，则微处理器检查看是否超过了预设加速极限(方框228)。如果没有超过预 设加速极限，则什么都不做(方框230)；如果超过了加速阈值，则指示可能的危险情形，控 制器126被激活(方框232)，从而逐渐地使用制动器直到加速被减小到可接受的水平。各种其它操作程序可以被提供用于助步车以使其功能适应于特殊使用者或操作 者的需要。比如，控制系统可以被设置成当使用者接近它时被接通，但是系统在其被动状态 中，制动器被接合，或者控制系统可以被设置成保持关闭直到使用者抓握一个或两个把手 (或抓握杆)。当操作者激活制动器控制感应器时，控制系统转换到其主动状态，其中制动 器的接合和脱离接合处于操作者的控制之下。如上所述，在该主动状态下，每当阈值速度被 超过时，每当斜坡被探测到时等，操作在预定条件下可以服从于制动器的自动控制。在许多 条件下，装置可以被转换回被动状态，其中这些条件被编程进入到微处理器中。因此，如果 每当使用者已经移动离开装置时或者如果装置开始滑行远离使用者时控制系统确定没有 操作者，则它将转换到被动状态并且使制动器接合。如果期望，微处理器可以被编程，从而， 如果微处理器从速度感应器的输出确定装置没有被移动一段预设时间，则微处理器将装置 转换为被动状态。此外，微处理器可以被编程为响应制动器控制感应器的预设操作方式而 转换到被动状态，其中，预设操作方式可以是三次快速按压、或者是操作者长时间握住制动 器控制按钮。对本领域的技术人员来说，其它操作方式将是显然的。上述控制和开关与微处理器配合来控制制动器，从而提供方便和安全的助步车， 该助步车能够容易地调节来满足多个使用者中的单个使用者的变化的需求。尽管在本发明 的优选形式中仅说明了后制动器，但是应该明白，制动器可以安装在任何一个或所有助步 车轮子上，并且还应该明白，尽管已经得到说明的制动器是由可逆线性马达驱动的杠杆型制动器，然而其它类型的制动器，比如盘式制动器，也可以使用。此外，应该明白，尽管对单 个螺线管型线性制动器马达进行了说明，缆线致动器通向制动器组件，但是在一些情形中 可以期望在每个轮子上为制动器组件提供单个电动驱动马达，这样就省去了制动器缆线的 需要。还应该明白，尽管制动器控制开关被描述成触敏开关，但是在一些情况下可以期望提 供对位置敏感而不是对压力敏感的滑动开关。此外，在一些情形中期望使用一些上面所述 的感应器用于另外的控制特征，比如，上述的倾斜开关可以用来激活位于一个轮子上的小 的驱动马达，从而当倾斜探测器感应到助步车正在向上坡移动时，对操作者提供辅助。因 此，如需要可以对本发明的系统进行一些变化来满足使用者的期望和要求，并且本发明的精髓和范围仅由下面的权利要求限定。
权利要求
在具有由至少一个轮子承载的支撑框架和用于所述轮子的制动器组件的机动性辅助装置中，控制系统包括制动器的致动器，安装在所述支撑框架上并能够通电以将所述制动器组件在接合条件和释放条件之间转换，所述接合条件防止所述装置滚动，所述释放条件允许所述装置滚动；至少一个制动器控制感应器，在所述支撑框架上，用于产生制动器控制感应器信号；微处理器，对所述制动器控制感应器信号作出响应，以提供相应的制动器控制输出；以及制动器控制器电路，安装在所述支撑框架上并被连接，以响应来自所述微处理器的所述制动器的控制输出使所述制动器的致动器通电。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制系统进一步包括选择器，用于在被动状 态和主动状态之间转换所述控制系统，其中在所述被动状态，所述制动器组件被正常接合， 在所述主动状态，所述制动器组件在助步车的操作者的控制下被接合和被释放。
3.根据权利要求2所述的装置，进一步包括默认选择器，用于将所述控制系统设置在 被动状态，在所述被动状态，所述制动器组件被接合，当控制系统被启动时，所述微处理器 对操作者的存在作出响应并对操作者产生的制动器控制感应器信号作出响应，来将所述控 制系统转换到主动状态，在所述主动状态，操作者能够如所期望的那样使致动器组件释放 和接合，并且所述微处理器是可编程的以由操作者接合的开关将所述控制系统恢复到其被 动状态。
4.根据权利要求2所述的装置，进一步包括默认选择器，用于将所述控制系统设置在 被动状态，在所述被动状态，所述制动器组件被接合，当控制系统被启动时，所述微处理器 对操作者的存在作出响应并对操作者产生的制动器控制感应器信号作出响应，来将所述控 制系统转换到主动状态，在所述主动状态，操作者能够如所期望的那样使制动器组件释放 和接合，并且所述微处理器是可编程的，以通过由操作者设定的所述制动器控制感应器的 预设操作方式将所述控制系统恢复到其被动状态。
5.根据权利要求2所述的装置，进一步包括默认选择器，用于将所述控制系统设置在 被动状态，在所述被动状态，所述制动器组件被接合，当控制系统被启动时，所述微处理器 对操作者的存在作出响应并对操作者产生的制动器控制感应器信号作出响应，来将所述控 制系统转换到主动状态，在所述主动状态，操作者能够如所期望的那样使制动器组件释放 和接合，并且所述微处理器是可编程的，以在所述装置的非移动预设时间后将所述控制系 统恢复到其被动状态。
6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括装置操作者探测器，所述装置操作者探测 器在所述装置框架手柄或把手上并连接到所述微处理器，从而能够使操作者如所期望的那 样启动、不激活或改变所述控制系统的操作。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，操作者启动所述控制系统使得所述微处理器将 控制系统设定为被动状态，在所述被动状态，所述制动器组件被正常接合，所述制动器控制 感应器对所述操作者的操作作出响应，从而将控制系统转换到主动状态，在所述主动状态， 所述控制系统在所述装置的操作者的控制下被改变，从而如所期望的那样使所述制动器组 件接合和释放，并且其中操作者不激活所述控制系统使得所述微处理器将控制系统恢复到所述被动状态。
8.根据权利要求1所述的装置，进一步包括操作者探测器，用于在操作者存在的情况 下激活所述控制系统，在操作者不存在的情况下不激活所述控制系统。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述微处理器对操作者不存在的情况作出响应， 从而将控制系统转换到被动状态来使所述制动器组件接合。
10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括速度感应器，用于探测所述装置的加速， 所述微处理器对所述速度感应器作出响应，来修改所述制动器控制器的操作。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括倾斜感应器，用于探测所述装置的方向的 变化，从而产生倾斜信号，所述微处理器对所述倾斜信号作出响应，来修改所述制动器控制 器的操作。
12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括距离感应器，用于探测所述装置框架和操 作所述装置的使用者之间的间距，从而产生距离信号，所述微处理器对所述距离信号作出 响应，来修改所述制动器控制器的操作。
13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括重量调节器，以根据装置操作者的重量来 修改所述制动器控制器的操作。
14.根据权利要求1所述的装置，进一步包括坡度感应器，所述坡度感应器连接到所述 微处理器，以修改所述制动器控制器对施加在所述制动器控制感应器的压力的响应。
15.根据权利要求1所述的装置，进一步包括重量感应器，所述重量感应器对由操作者 作用在所述装置上的向下压力或向上压力作出响应，所述微处理器对所施加的重量作出响 应来使所述制动器组件接合或释放。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述重量感应器对在所述装置上的预选的向 下压力作出响应，从而产生输出信号来使得所述制动器控制器使所述制动器组件接合。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述重量感应器对在所述装置上的预选的向 上压力作出响应，从而产生输出信号来使得所述制动器控制器使所述制动器组件释放。
18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述制动器的致动器是线性马达，所述线性马 达连接到所述制动器组件，并且其中，所述制动器控制信号的振幅或频率是可变的，从而激 活所述制动器组件。
19.根据权利要求1所述的装置，进一步包括驱动马达，用于在所述支撑框架上的至少一个轮子；以及倾斜感应器，用于探测所述装置的方向的变化，从而产生倾斜信号，所述微处理器对所 述倾斜信号作出响应，来探测上坡坡度并激活所述驱动马达。
20.根据权利要求1所述的装置，进一步包括超驰开关，用于使所述制动器组件释放。
全文摘要
公开一种改进的用于助步车的电子制动系统，其包括由电子控制器控制的一个或多个电动操作的制动器。控制器响应于触敏开关以便于操作，并且控制器可调节并响应于操作者的使用方式，从而提供制动器操作的个性化控制。控制器也可以对环境条件比如助步车在其上移动的地面的倾斜度作出响应，对其运动速率作出响应，或者对助步车框架和使用者之间的距离作出响应，并且控制器可以被调节来适应使用者的重量或者可以被调节来对助步车能够移动的速度设定限制。
文档编号A61H3/00GK101815492SQ200880110185
公开日2010年8月25日 申请日期2008年8月15日 优先权日2007年8月17日
发明者伊莱·艾因宾得 申请人:伊莱·艾因宾得