專利名稱：電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方向速度控制裝置，特別是指一種電動(dòng)輪椅 的方向速度控制裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于腿部肌肉受傷的人、雙功能性退化的老人、肢體障礙， 或是慢性病患等無(wú)法以雙腳獨(dú)立行動(dòng)能力者，可選擇電動(dòng)輪椅(Electronic Wheelchair)作為日常生活中用以代步的輔助器具。以中國(guó)臺(tái)灣第M290040號(hào)"電動(dòng)輪椅的方向觸發(fā)辨識(shí)裝置"新 型專利案而言，是利用其方向控制搖桿于操縱時(shí)，是否壓觸到微 動(dòng)觸發(fā)開關(guān)，來(lái)由此產(chǎn)生方向觸發(fā)辨識(shí)信號(hào)給電動(dòng)輪椅控制器， 做為控制電動(dòng)輪椅轉(zhuǎn)向與行進(jìn)的依據(jù)，但是此種設(shè)計(jì)，這些微動(dòng) 觸發(fā)開關(guān)并無(wú)法精確地感應(yīng)該方向控制搖桿的操縱幅度，而只能 送出有/無(wú)方向觸發(fā)辨識(shí)信號(hào)而已，使用者倘若只需令該電動(dòng)輪椅 小幅度的轉(zhuǎn)向時(shí)，即使只稍微扳動(dòng)該方向控制搖桿，也會(huì)使得該 電動(dòng)輪椅產(chǎn)生大幅度轉(zhuǎn)向，操作非常不便。參閱圖1，另一種公知電動(dòng)輪椅1是利用其方向控制器11將 信號(hào)傳遞至控制單元(圖未示)，該控制單元送出控制信號(hào)至一動(dòng)力 源(圖未示)以控制該電動(dòng)輪椅1的行進(jìn)與轉(zhuǎn)向，而該方向控制器 11的構(gòu)造則如圖2所示，具有一中空狀基座111、 一設(shè)于該基座 111內(nèi)的電路板112、四個(gè)等間隔環(huán)狀排列設(shè)置于該電路板112上 的下感應(yīng)線圈113、 一可轉(zhuǎn)動(dòng)地穿設(shè)于該基座111且間隔位于該電路板112上方的桿體114、 一設(shè)于該桿體114底端的上感應(yīng)線圈 115，及一用以使該桿體114在無(wú)外力推抵情況下回復(fù)至初始中央 位置的復(fù)歸彈簧116，并且該電路板112會(huì)依據(jù)該上感應(yīng)線圈115 相對(duì)于該下感應(yīng)線圈113的傾斜狀態(tài)，而送出一完全相反的方向 信號(hào)，以下詳細(xì)說(shuō)明該電動(dòng)輪椅1的操作方式當(dāng)使用者施力將該桿體114的頂端向前推動(dòng)時(shí)，由于該桿體 114的中段是整體結(jié)構(gòu)的杠桿支點(diǎn)，所以該桿體114的底端便會(huì)相 反于其頂端而向后移動(dòng)，此時(shí)，該上感應(yīng)線圈115便會(huì)相對(duì)于該 下感應(yīng)線圈113形成向后傾斜狀態(tài)，并經(jīng)由該電路板112傳遞一 反向的方向信號(hào)(亦即，送出一向前的方向信號(hào))至該電動(dòng)輪椅1的 動(dòng)力源，而使該電動(dòng)輪椅1向前移動(dòng)。反之，當(dāng)使用者施力將該桿體U4的頂端向后推動(dòng)時(shí)，該桿 體114的底端便會(huì)向前移動(dòng)，此時(shí)，該上感應(yīng)線圈115便會(huì)相對(duì) 于該下感應(yīng)線圈113形成向前傾斜狀態(tài)，并經(jīng)由該電路板112傳 遞一反向的方向信號(hào)(亦即，送出一向后的方向信號(hào))至該電動(dòng)輪椅 1的動(dòng)力源，而使該電動(dòng)輪椅1向后移動(dòng)。倘若使用者推動(dòng)該桿體114轉(zhuǎn)向左/右時(shí)，該上感應(yīng)線圈115 便會(huì)相對(duì)于該下感應(yīng)線圈113形成右/左傾狀態(tài)，并經(jīng)由該電路板 112傳遞一相反于右/左傾狀態(tài)的左/右方向信號(hào)至該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，而 使該電動(dòng)輪椅1的轉(zhuǎn)向相符于該桿體114的轉(zhuǎn)向。借助于上述設(shè)計(jì)，使用者倘若只需令該電動(dòng)輪椅1小幅度的 轉(zhuǎn)向時(shí)，只需稍微扳動(dòng)該桿體114，該上、下感應(yīng)線圈115、 113 之間便會(huì)形成相對(duì)應(yīng)的傾斜狀態(tài)，而經(jīng)由該電路板112送出對(duì)應(yīng) 的方向信號(hào)，而該電動(dòng)輪椅1即會(huì)產(chǎn)生小幅度的轉(zhuǎn)向。然而，使用上、下感應(yīng)線圈115、 113互相感應(yīng)的方式，卻只能操控該電動(dòng)輪椅1于水平面的轉(zhuǎn)向與前進(jìn)/后退， 一旦地面具有 高低起伏、顛簸不定等障礙狀況而非一水平面時(shí)，該電動(dòng)輪椅1 的動(dòng)力源仍會(huì)提供相同大小的動(dòng)力，導(dǎo)致有時(shí)上坡時(shí)動(dòng)力不足， 下坡時(shí)卻又速度過(guò)快，使用上確實(shí)相當(dāng)不便。再者，利用上、下感應(yīng)線圈115、 113互相感應(yīng)，其線圈設(shè)置 數(shù)目較多，不僅會(huì)占用過(guò)多體積，而且組裝上也顯得較為不便； 況且，線圈一旦產(chǎn)生傾斜，該電動(dòng)輪椅1的控制單元(圖未示)無(wú)法 偵測(cè)是否為坡度狀態(tài)，導(dǎo)致電動(dòng)輪椅1的動(dòng)力不足或過(guò)多，因此， 如何解決上述缺點(diǎn)，便成為相關(guān)業(yè)者所急欲努力研究的課題。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的，即在提供一種電動(dòng)輪椅的方向速度控 制裝置，可隨著地面高低起伏與行進(jìn)方向而產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)， 以提供適當(dāng)動(dòng)力供該電動(dòng)輪椅穩(wěn)定地移動(dòng)。于是，本發(fā)明的方向速度控制裝置，是安裝于一電動(dòng)輪椅上， 該電動(dòng)輪椅包括一動(dòng)力單元、 一被該動(dòng)力單元所驅(qū)動(dòng)的車輪單元， 及一控制該動(dòng)力單元的控制單元。該方向速度控制裝置包含一安裝于該電動(dòng)輪椅上的基座、一 安裝于該基座上且具有一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的桿體的搖桿單元、 一設(shè)于 該搖桿單元上且具有三維電壓值的第一重力方向傳感器，及一設(shè) 于該基座上且同樣具有三維電壓值的第二重力方向傳感器。本發(fā)明的功效在于，借助于該控制單元隨時(shí)偵測(cè)該第一、二 重力方向傳感器的三維電壓值，并對(duì)三維電壓值進(jìn)行運(yùn)算以產(chǎn)生 控制信號(hào)傳遞至該動(dòng)力單元，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)該車輪單元沿著地面轉(zhuǎn)動(dòng)， 如此設(shè)計(jì)，不僅可以控制該電動(dòng)輪椅的行進(jìn)與轉(zhuǎn)向，而且也可以在上坡時(shí)產(chǎn)生足夠動(dòng)力，下坡時(shí)降低動(dòng)力供給以避免速度過(guò)快， 進(jìn)而令該電動(dòng)輪椅于高低起伏、顛簸不定的地面移動(dòng)時(shí)，也能夠 保持穩(wěn)定。


圖1是一透視圖，說(shuō)明了公知電動(dòng)輪椅與安裝于其上的方向控制器；圖2是一透視圖，說(shuō)明了公知方向控制器的構(gòu)造；圖3是一系統(tǒng)架構(gòu)圖，說(shuō)明了本發(fā)明電動(dòng)輪椅的方向速度控 制裝置的第一較佳實(shí)施例，其與電動(dòng)輪椅的各構(gòu)件的架構(gòu)關(guān)系；圖4是一側(cè)向剖視圖，說(shuō)明了該第一較佳實(shí)施例的組合剖視 態(tài)樣；圖5是一透視圖，說(shuō)明了該第一較佳實(shí)施例的第一、二重力 方向傳感器的配置關(guān)系；圖6是一架構(gòu)流程示意圖，說(shuō)明了該第一較佳實(shí)施例的控制 信號(hào)產(chǎn)生方式；及圖7是一側(cè)向剖視圖，說(shuō)明本發(fā)明電動(dòng)輪椅的方向速度控制 裝置的第二較佳實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配 合參考附圖的兩個(gè)較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。在本發(fā)明被詳細(xì)描述之前，要注意的是，在以下的說(shuō)明中， 類似的組件是以相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。參閱圖3，本發(fā)明電動(dòng)輪椅3的方向速度控制裝置2的第一較佳實(shí)施例，該電動(dòng)輪椅3包括一動(dòng)力單元32、 一被該動(dòng)力單元32 所驅(qū)動(dòng)的車輪單元33、 一控制該動(dòng)力單元32的控制單元34，及 一連接該控制單元34與動(dòng)力單元32的電路單元35。該電路單元35具有一第一驅(qū)動(dòng)電路351與一第二驅(qū)動(dòng)電路 352，該車輪單元33具有一左后輪331、 一右后輪333、 一左前輪 332，與一右前輪334，該動(dòng)力單元32則具有一第一馬達(dá)321與一 第二馬達(dá)322，該第一、二驅(qū)動(dòng)電路351、 352是接收該控制單元 34所產(chǎn)生的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)該第一馬達(dá)321運(yùn)轉(zhuǎn)以帶動(dòng)該左 后輪331轉(zhuǎn)動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)該第二馬達(dá)322運(yùn)轉(zhuǎn)以帶動(dòng)該右后輪333 轉(zhuǎn)動(dòng)。參閱圖4，該方向速度控制裝置2包含一安裝于該電動(dòng)輪椅3 上且內(nèi)部呈中空狀的基座21、 一安裝于該基座21上的搖桿單元 22、 一具有三維電壓值的第一重力方向傳感器23，及一同樣具有 三維電壓值的第二重力方向傳感器24。至于該第一、二重力方向傳感器23、 24則是使用freescale公 司所銷售的編號(hào)MMA7260Q的G — Sensor，其為三軸方向感應(yīng)， 在休眠期間的運(yùn)作電流是3yA，而在正常期間的運(yùn)作電流則是 500nA,工作電壓則是介于2.2 — 3.6V之間，其整體尺寸則是6 X6X 1.45 mm。該搖桿單元22具有一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于該基座21上的桿體 221、 一設(shè)置于該桿體221頂端的中空狀握把222，及一穿套于該 桿體221的復(fù)歸彈簧223。當(dāng)該桿體221無(wú)外力施加時(shí)，該桿體221位于初始中央位置， 當(dāng)該桿體221被外力施加時(shí)，該桿體221即會(huì)偏離該初始中央位 置而使該復(fù)歸彈簧223積蓄彈簧回復(fù)力，直到外力移除時(shí)，該復(fù)歸彈簧223即釋放彈簧回復(fù)力，以連動(dòng)該桿體221回歸至該初始 中央位置。該第一重力方向傳感器23設(shè)置于該握把222內(nèi)，該第二重力 方向傳感器24則設(shè)于該基座21內(nèi)且位于該桿體221底端間隔下 方。參閱圖5，該第一、二重力方向傳感器23、 24分別具有立體 三維方向的電壓參考值，并以X1 — Y1—Z1三維電壓值，以及X2 一Y2 — Z2三維電壓值予以代表，且其基礎(chǔ)參考電壓值均為2.5V。當(dāng)該桿體221未被推動(dòng)時(shí)，該第一重力方向傳感器23是處于 X1 — Y1—Z1三維系統(tǒng)的原點(diǎn)，該第一、二重力方向傳感器23、 24兩者的三維電壓值并沒有產(chǎn)生改變，當(dāng)該桿體221是朝向某個(gè) 方向推動(dòng)時(shí)，該第一、二重力方向傳感器23、 24的三維電壓值就 會(huì)發(fā)生改變。參閱圖6，該控制單元34便會(huì)對(duì)該第一、二重力方向傳感器 23、 24的三維電壓值進(jìn)行運(yùn)算，并送出兩個(gè)X軸(X1、 X2)或兩個(gè) Y軸(Y1、 Y2)向量變化差異量，所得的正負(fù)值的控制信號(hào)，經(jīng)由 該第一、二驅(qū)動(dòng)電路351、 352進(jìn)而驅(qū)動(dòng)該第一馬達(dá)321運(yùn)轉(zhuǎn)以帶 動(dòng)該左后輪331轉(zhuǎn)動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)該第二馬達(dá)322運(yùn)轉(zhuǎn)以帶動(dòng)該右 后輪333轉(zhuǎn)動(dòng)，至于該左前輪332與右前輪334則為被動(dòng)輪形式， 而不會(huì)被該第一、二馬達(dá)321、 322所驅(qū)動(dòng)。一并參閱圖4、 5、 6，并借助于以下的說(shuō)明，將更能了解本實(shí) 施例實(shí)際操作的情況(l)左右轉(zhuǎn)向倘若使用者施力將該桿體221向右推動(dòng)時(shí)，位于該桿體221 頂端的第一重力方向傳感器23，便會(huì)相對(duì)于第二重力方向傳感器24向右傾斜，也就是說(shuō)，電壓值XI是介于2.5 3V之間，電壓 值X2則維持2.5V的基礎(chǔ)參考電壓，該控制單元34進(jìn)行運(yùn)算后， 便得到X軸向量變化差異量(即XI—X2)為正值((K(X1 —X2)< 0.5V)。此時(shí)，倘若(X1 — X2)是介于0 0.25V之間，即代表使用者只 是小幅度地扳動(dòng)該桿體221向右，該控制單元34即送出控制信號(hào) 至該第一、二驅(qū)動(dòng)電路35K 352，該第一驅(qū)動(dòng)電路351驅(qū)動(dòng)該第 一馬達(dá)321提高轉(zhuǎn)速，該第二驅(qū)動(dòng)電路352則驅(qū)動(dòng)該第二馬達(dá)322 降低轉(zhuǎn)速，由此使得所述左后輪331轉(zhuǎn)速提高，所述右后輪333 轉(zhuǎn)速降低，該電動(dòng)輪椅3即可逐漸地向右轉(zhuǎn)，亦即X1—X2兩者 差異量愈小，其轉(zhuǎn)向速度愈慢。倘若(X1—X2)是介于0.25V 0.5V之間，即代表使用者是大 幅度地扳動(dòng)該桿體221向右，該控制單元34即送出控制信號(hào)至該 第一、二驅(qū)動(dòng)電路351、 352，該第一驅(qū)動(dòng)電路351驅(qū)動(dòng)該第一馬 達(dá)321維持正轉(zhuǎn)，該第二驅(qū)動(dòng)電路352則驅(qū)動(dòng)該第二馬達(dá)322產(chǎn) 生反轉(zhuǎn)，由此使得所述左后輪331正轉(zhuǎn)，所述右后輪333則反轉(zhuǎn)， 該電動(dòng)輪椅3即可快速地向右轉(zhuǎn)，亦即X1 — X2兩者差異量愈大， 其轉(zhuǎn)向速度愈快。反之亦然，當(dāng)使用者施力將該桿體221向左推動(dòng)時(shí)，位于該 桿體221頂端的第一重力方向傳感器23，便會(huì)相對(duì)于第二重力方 向傳感器24向左傾斜，也就是說(shuō)，電壓值X1是介于2 2.5V之 間，電壓值X2則維持2.5V的基礎(chǔ)參考電壓，該控制單元34進(jìn)行 運(yùn)算后，便得到X軸向量變化差異量為負(fù)值(一0.5V〈(X1—X2) <0)。此時(shí)，倘若(X1—X2)是介于一0.25V 0之間，即代表使用者 只是小幅度地扳動(dòng)該桿體221向左，該控制單元34即送出控制信號(hào)至該第一、二驅(qū)動(dòng)電路351、 352,該第一驅(qū)動(dòng)電路351驅(qū)動(dòng)該 第一馬達(dá)321降低轉(zhuǎn)速，該第二驅(qū)動(dòng)電路352則驅(qū)動(dòng)該第二馬達(dá) 322提高轉(zhuǎn)速，由此使得所述左后輪331轉(zhuǎn)速降低，所述右后輪 333轉(zhuǎn)速提高，該電動(dòng)輪椅3即可逐漸地向左轉(zhuǎn)，亦即X1—X2兩 者差異量愈小，其轉(zhuǎn)向速度愈慢。倘若(X1 —X2)是介于一0.5V 一0.25V之間，即代表使用者是 大幅度地扳動(dòng)該桿體221向左，該控制單元34即送出控制信號(hào)至 該第一、二驅(qū)動(dòng)電路35K 352，該第一驅(qū)動(dòng)電路351驅(qū)動(dòng)該第一 馬達(dá)321產(chǎn)生反轉(zhuǎn)，該第二驅(qū)動(dòng)電路352則驅(qū)動(dòng)該第二馬達(dá)322 維持正轉(zhuǎn)，藉此使得所述左后輪331反轉(zhuǎn)，所述右后輪333則正 轉(zhuǎn)，該電動(dòng)輪椅3即可快速地向左轉(zhuǎn)，亦即X1—X2兩者差異量 愈大，其轉(zhuǎn)向速度愈快。(2)行進(jìn)方向倘若使用者施力將該桿體221向前推動(dòng)時(shí)，位于該桿體221 頂端的第一重力方向傳感器23，便會(huì)相對(duì)于第二重力方向傳感器 24向前傾斜，也就是說(shuō)，電壓值Yl是介于2.5 3V之間，電壓 值Y2則維持2.5V的基礎(chǔ)參考電壓，該控制單元34進(jìn)行運(yùn)算后， 便得到Y(jié)軸向量變化差異量(即Y1—Y2)為正值((X(Y1—Y2)〈 0.5V)。此時(shí)，該控制單元34即送出控制信號(hào)至該第一、二驅(qū)動(dòng)電路 351、 352，以分別驅(qū)動(dòng)該第一、二馬達(dá)321、 322正向轉(zhuǎn)動(dòng)，該電 動(dòng)輪椅3即可向前進(jìn)，并且隨著該桿體221向前扳動(dòng)位移量愈大， 電壓值Yl便會(huì)愈大，以使得(Y1 — Y2)愈大，該第一、二馬達(dá)321、 322的正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速便會(huì)愈高，進(jìn)而使得該電動(dòng)輪椅3的前進(jìn)速度提 高，亦即兩者差異量愈大，其前進(jìn)速度愈快，兩者差異量愈小， 其前進(jìn)速度愈慢。反之亦然，當(dāng)使用者施力將該桿體221向后推動(dòng)時(shí)，位于該 桿體221頂端的第一重力方向傳感器23，便會(huì)相對(duì)于第二重力方 向傳感器24向后傾斜，也就是說(shuō)，電壓值Yl是介于2 2.5V之 間，電壓值Y2則維持2.5V的基礎(chǔ)參考電壓，該控制單元34進(jìn)行 運(yùn)算后，便得到Y(jié)軸向量變化差異量為負(fù)值(一0.5V〈(Y1-Y2) <0)。此時(shí)，該控制單元34即送出控制信號(hào)至該第一、二驅(qū)動(dòng)電路 351、 352，以分別驅(qū)動(dòng)該第一、二馬達(dá)321、 322反向轉(zhuǎn)動(dòng)，該電 動(dòng)輪椅3即可向后退，并且隨著該桿體221向后扳動(dòng)位移量愈大， 以使得(Y1 — Y2)差異量愈大，該第一、二馬達(dá)321、 322的反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速便會(huì)愈高，進(jìn)而使得該電動(dòng)輪椅3的后退速度提高，亦即兩者 差異量愈大，其前進(jìn)速度愈快，兩者差異量愈小，其前進(jìn)速度愈 慢。。(3)上、下坡狀態(tài)倘若該電動(dòng)輪椅3呈上坡狀態(tài)時(shí)，該控制單元34偵測(cè)該第一、 二重力方向傳感器23、 24各自的Z軸電壓值(Z1、 Z2)同時(shí)大于基 礎(chǔ)電壓值(2.5V)，也就是說(shuō)Z1、 Z2都是介于2.5 3V之間，此時(shí) 該控制單元34即送出控制信號(hào)至該第一、二驅(qū)動(dòng)電路351、 352， 以分別提高該第一、二馬達(dá)321、 322的轉(zhuǎn)速，由此即可使得該電 動(dòng)輪椅3于上坡時(shí)具有充足的動(dòng)力供給。倘若該電動(dòng)輪椅3呈下坡狀態(tài)時(shí)，該控制單元34偵測(cè)該第一、 二重力方向傳感器23、 24各自的Z軸電壓值(Z1、 Z2)同時(shí)小于基 礎(chǔ)電壓值(2.5V)，也就是說(shuō)電壓值Z1、 Z2都是介于2 2.5V之間， 此時(shí)該控制單元34即送出控制信號(hào)至該第一、二驅(qū)動(dòng)電路351、 352，以分別降低該第一、二馬達(dá)321、 322的轉(zhuǎn)速，由此即可使 得該電動(dòng)輪椅3于下坡時(shí)不致于有過(guò)多的動(dòng)力供給。另一方面，不論是上坡或是下坡，該第一、二重力方向傳感器23、 24都會(huì)因?yàn)閮A斜度的改變，而造成其電壓值Y1、 Y2會(huì)有 些許差異而偏離基礎(chǔ)電壓值(2.5V),此時(shí)，該控制單元34可能會(huì) 誤判該桿體221是被向前或向后扳動(dòng)，此時(shí)，該控制單元34更可 以綜合判斷Z1、 Z2的電壓是否同時(shí)改變，由此判斷此狀況的產(chǎn)生 是因上下坡狀態(tài)的傾斜度改變，此時(shí)，該控制單元34便可以利用 Zl、 Z2作為Y1、 Y2的補(bǔ)償變化量，由此使得該電動(dòng)輪椅3于上 下坡時(shí)，都可以維持正常速度。(4)傾倒?fàn)顟B(tài)倘若該電動(dòng)輪椅3呈傾倒?fàn)顟B(tài)時(shí)，該控制單元34便偵測(cè)到該 第一、二重力方向傳感器23、 24各自的Z軸電壓值(Z1、 Z2)同時(shí) 大于或小于正常操作范圍的電壓值(2 3V)，也就是說(shuō)電壓值Zl、 Z2都是大于3V;或是都小于2V，此時(shí)該控制單元34即送出控制 信號(hào)至該第一、二驅(qū)動(dòng)電路351、 352，以暫停該第一、二馬達(dá)321、 322的運(yùn)轉(zhuǎn)，由此即可使得該電動(dòng)輪椅3于傾斜時(shí)自動(dòng)斷電停止運(yùn) 作。參閱圖5，該桿體221尚未施予外力時(shí)，是位于一初始中央位 置，當(dāng)使用者為了控制該電動(dòng)輪椅上坡/下坡、轉(zhuǎn)向，以及前進(jìn)/ 后退時(shí)，便會(huì)推動(dòng)該桿體221偏離該初始中央位置，此時(shí)，穿套 于該桿體221上的復(fù)歸彈簧223便會(huì)產(chǎn)生彈性變形而積蓄彈簧回 復(fù)力，直到使用者不再推動(dòng)該桿體221時(shí)，該復(fù)歸彈簧223即釋 放彈簧回復(fù)力，以連動(dòng)該桿體221回歸至該初始中央位置，由此 方式，當(dāng)使用者放松該桿體221后，即可強(qiáng)迫該電動(dòng)輪椅3不再 移動(dòng)，確保使用上的安全性。借助于上述設(shè)計(jì)，本實(shí)施例于實(shí)際使用時(shí)，具有以下所述的 優(yōu)點(diǎn)(1) 可以穩(wěn)定地在高低起伏、顛簸地面上移動(dòng)本發(fā)明借助于該第一、二重力方向傳感器23、 24的設(shè)置，該 控制單元34即可以隨時(shí)偵測(cè)該電動(dòng)輪椅3的上坡/下坡傾斜度，而 產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)給予該第一、二驅(qū)動(dòng)電路35K 352，以分別 調(diào)整該第一、二馬達(dá)321、 322至適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，而供上坡時(shí)產(chǎn)生足 夠動(dòng)力，下坡時(shí)降低動(dòng)力供給以避免速度過(guò)快，進(jìn)而令該電動(dòng)輪 椅3于高低起伏、顛簸不定的地面移動(dòng)時(shí)，也能夠保持穩(wěn)定。(2) 操控精密性較佳由于本發(fā)明所使用的第一、二重力方向傳感器23、 24于三維 方向產(chǎn)生傾斜時(shí)，其電壓值會(huì)相對(duì)改變，并借助于該控制單元34 對(duì)三維電壓值進(jìn)行運(yùn)算以產(chǎn)生精確的控制信號(hào)；反觀公知方向控 制器11的線圈一旦產(chǎn)生傾斜，該電動(dòng)輪椅1的控制單元無(wú)法偵測(cè) 是否為坡度狀態(tài)，導(dǎo)致電動(dòng)輪椅1的動(dòng)力不足或過(guò)多；相較之下， 本發(fā)明所使用的第一、二重力方向傳感器23、 24可由重力判斷是 否為爬坡狀態(tài)，以感應(yīng)使用者扳動(dòng)該桿體221的擺動(dòng)幅度，而令 該電動(dòng)輪椅3可以作出動(dòng)力補(bǔ)償，提高該電動(dòng)輪椅3的操控精密 性。再者，隨著使用者扳動(dòng)該桿體221的幅度，其第一重力方向 傳感器23的電壓值會(huì)產(chǎn)生不同程度的改變，由此方式，該控制單 元34即可得知(X1—X2)、 (Y1 — Y2)的電壓值幅度，倘若幅度愈 大，即代表第-一、二馬達(dá)321、 322的轉(zhuǎn)速更須提高，使得該電動(dòng) 輪椅3不僅可以精確轉(zhuǎn)向，而且也可以提高轉(zhuǎn)向、以及前進(jìn)后退 的速度。(3) 安全性較高當(dāng)使用者放松該桿體221后，該復(fù)歸彈簧223即會(huì)釋放所積蓄的彈簧回復(fù)力，以連動(dòng)該桿體221回歸至該初始中央位置，由 此方式，當(dāng)使用者放松該桿體221后，即可強(qiáng)迫該電動(dòng)輪椅不再 移動(dòng)，確保使用上的安全性。再者，當(dāng)該控制單元34偵測(cè)到該第一、二重力方向傳感器23、 24所偵測(cè)的Z軸電壓值Z1、 Z2過(guò)大或過(guò)小時(shí)，該控制單元34即 可得知該電動(dòng)輪椅本身發(fā)生傾倒或是該桿體221發(fā)生斷裂現(xiàn)象， 以致于產(chǎn)生不合理的Z1、 Z2電壓值，此時(shí)，該控制單元34即可 暫停該第一、二馬達(dá)32K 322的運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷該電動(dòng)輪椅3的動(dòng)力 供給，使得該電動(dòng)輪椅3不再移動(dòng)，提高該電動(dòng)輪椅3的操縱安 全性。(4)體積小、不易耗電本發(fā)明所使用的第一、二重力方向傳感器23、 24，即為其所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者所熟悉的g sensor，其組裝非常方 便、尺寸體積非常微小(約為6X6X1.45mm)，所以可以有效縮小 本發(fā)明方向速度控制裝置2的整體體積；反觀公知方向控制器11 必須要設(shè)置多個(gè)上、下感應(yīng)線圈115、 113，并且每一線圈都占有 一定體積，故公知方向控制器11的整體體積勢(shì)必較為龐大。再加上該第一、二重力方向傳感器23、 24可以在低供給電流 的狀況下正常運(yùn)作(典型運(yùn)作電流是500n A)，所以具有不易耗電、 低功率的優(yōu)點(diǎn)。參閱圖7，本發(fā)明方向速度控制裝置2的第二較佳實(shí)施例，大 致類似于前述第一較佳實(shí)施例，不同之處在于該第一重力方向 傳感器23設(shè)置于該桿體221的下端部2211。借助于上述設(shè)計(jì)，當(dāng)操作該桿體221時(shí)，該第一重力方向傳 感器23的轉(zhuǎn)向方向是反向于該握把222的轉(zhuǎn)向方向，再配合參閱圖6，本實(shí)施例的控制單元34是送出相反于(X1 —X2)、 (Y1—Y2)的電壓變化值正負(fù)號(hào)的控制信號(hào)，也就是說(shuō)，隨著該第一重力方 向傳感器23的設(shè)置位置變換，該控制單元34也會(huì)更改內(nèi)部設(shè)定值。詳細(xì)論之，倘若為(X1 — X2)為正值，于該第一較佳實(shí)施例中 該控制單元34會(huì)送出右轉(zhuǎn)控制訊號(hào)，在本實(shí)施例中該控制單元34 就會(huì)送出左轉(zhuǎn)控制訊號(hào)，反之(X1 — X2)為負(fù)值，在本實(shí)施例中該 控制單元34就會(huì)送出右轉(zhuǎn)控制訊號(hào)；倘若為(Y1 — Y2)為正值，于 該第一較佳實(shí)施例中該控制單元34會(huì)送出前進(jìn)控制訊號(hào)，在本實(shí) 施例中該控制單元34就會(huì)送出后退控制訊號(hào)，反之(Y1 — Y2)為負(fù) 值，在本實(shí)施例中該控制單元34就會(huì)送出前進(jìn)控制訊號(hào)。至于本實(shí)施例仍是相同于前述第一較佳實(shí)施例，借助于該控 制單元34隨時(shí)偵測(cè)該第一、二重力方向傳感器23、 24于三維方向的電壓值，以進(jìn)行運(yùn)算產(chǎn)生適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，傳送至該第一、 二驅(qū)動(dòng)電路351、 352，由此分別驅(qū)動(dòng)該第一、二馬達(dá)321、 322， 而控制該電動(dòng)輪椅3的上坡/下坡、轉(zhuǎn)向，以及前進(jìn)/后退；因此， 本實(shí)施例所能達(dá)成的功效，是相同于前述第一較佳實(shí)施例所具有 的功效，故在此不再加以贅述。歸納上述，本發(fā)明電動(dòng)輪椅3的方向速度控制裝置2，借助于 上述設(shè)計(jì)，不僅可以穩(wěn)定地在高低起伏、顛簸地面上移動(dòng)，而且 也具有操控精密性較佳、安全性較高、體積小、不易耗電等優(yōu)勢(shì)，所以確實(shí)能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。以上所述的內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，不能以此 限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及發(fā)明說(shuō)明內(nèi) 容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，都仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。主要附圖標(biāo)記說(shuō)明2 方向速度控制裝置321第一馬達(dá)21 基座322第二馬達(dá)22搖桿單元33車輪單元221桿體331左后輪2211下端部332左前輪222握把333右后輪223復(fù)歸彈簧334右前輪23 第一重力方向傳感器34控制單元24 第二重力方向傳感器35電路單元3 電動(dòng)輪椅351第一驅(qū)動(dòng)電路32 動(dòng)力單元352第二驅(qū)動(dòng)電路
權(quán)利要求
1. 一種電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置，該電動(dòng)輪椅包括一動(dòng)力單元、一被該動(dòng)力單元所驅(qū)動(dòng)的車輪單元，及一控制該動(dòng)力單元的控制單元，其特征在于，該方向速度控制裝置包含一基座，安裝于該電動(dòng)輪椅上；一搖桿單元，安裝于該基座上，并具有一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的桿體；一第一重力方向傳感器，設(shè)于該搖桿單元，并具有三維電壓值；及一第二重力方向傳感器，設(shè)于該基座，同樣具有三維電壓值；該控制單元可偵測(cè)出該第一重力方向傳感器與第二重力方向傳感器的三維電壓值，并對(duì)三維電壓值進(jìn)行運(yùn)算以產(chǎn)生控制信號(hào)傳遞至該動(dòng)力單元，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)該車輪單元沿著地面轉(zhuǎn)動(dòng)，即可使該電動(dòng)輪椅行進(jìn)與轉(zhuǎn)向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，當(dāng)該控制單元偵測(cè)該第一、二重力方向傳感器各自 的Z軸電壓值同時(shí)大于基礎(chǔ)電壓值時(shí)，該電動(dòng)輪椅是爬坡狀態(tài)， 當(dāng)各自的Z軸電壓值同時(shí)小于基礎(chǔ)電壓值時(shí)，該電動(dòng)輪椅是下坡 狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝 置，其特征在于，該控制單元對(duì)第一、二重力方向傳感器的X、 Y軸電壓值進(jìn)行運(yùn)算，以第一、二重力方向傳感器兩個(gè)X軸的向 量變化差異量的正負(fù)值，來(lái)控制該電動(dòng)輪椅向右轉(zhuǎn)或向左轉(zhuǎn)，以第一、二重力方向傳感器兩個(gè)Y軸的向量變化差異量的正負(fù)值， 來(lái)控制該電動(dòng)輪椅向前進(jìn)或向后退。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，該控制單元對(duì)第一、二重力方向傳感器的X、 Y軸 電壓值進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)?shù)谝?、二重力方向傳感器兩個(gè)X軸的向量 變化差異量為正值時(shí)，該控制單元送出控制信號(hào)使該電動(dòng)輪椅向 右轉(zhuǎn)，當(dāng)兩個(gè)X軸的向量變化差異量為負(fù)值時(shí)，該控制單元送 出控制信號(hào)使該電動(dòng)輪椅向左轉(zhuǎn)，當(dāng)兩個(gè)Y軸向量變化差異量 為正值時(shí)，該控制單元送出控制信號(hào)使該電動(dòng)輪椅向前進(jìn)，當(dāng)兩 個(gè)Y軸向量變化差異量為負(fù)值時(shí)，該控制單元送出控制信號(hào)使 該電動(dòng)輪椅向后退。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，該控制單元對(duì)第一、二重力方向傳感器的X、 Y軸 電壓值進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)?shù)谝?、二重力方向傳感器兩個(gè)X軸的向量 變化差異量愈大，則該電動(dòng)輪椅向前進(jìn)或向后退的速度則愈快， 當(dāng)兩個(gè)Y軸的向量變化差異量愈大，則該電動(dòng)輪椅轉(zhuǎn)向的速度 則愈快。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，該控制單元對(duì)第一、二重力方向傳感器的X、 Y軸 電壓值進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)?shù)谝弧⒍亓Ψ较騻鞲衅鲀蓚€(gè)X軸的向量 變化差異量愈小，則該電動(dòng)輪椅向前進(jìn)或向后退的速度則愈慢， 當(dāng)兩個(gè)Y軸的向量變化差異量愈小，則該電動(dòng)輪椅轉(zhuǎn)向的速度 則愈慢。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，該電動(dòng)輪椅還包括一連接該控制單元與動(dòng)力單元的 電路單元，該控制單元所產(chǎn)生的控制信號(hào)是經(jīng)由該電路單元而控 制該動(dòng)力單元帶動(dòng)車輪單元。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，該電路單元具有一第一驅(qū)動(dòng)電路與一第二驅(qū)動(dòng)電 路，該車輪單元具有一左后輪與一右后輪，該動(dòng)力單元?jiǎng)t具有一 第一馬達(dá)與一第二馬達(dá)，該第一、二驅(qū)動(dòng)電路是接收該控制單元 所產(chǎn)生的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)該第一馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)以帶動(dòng)該左后輪轉(zhuǎn) 動(dòng)，以及驅(qū)動(dòng)該第二馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)以帶動(dòng)該右后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，該搖桿單元還具有一設(shè)置于該桿體頂端的握把，該 第一重力方向傳感器設(shè)置于該握把內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置， 其特征在于，該第一重力方向傳感器設(shè)置于該搖桿單元桿體的下 端部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的電動(dòng)輪椅的方向速度控制 裝置，其特征在于，該搖桿單元還具有一穿套于該桿體的復(fù)歸彈 簧，當(dāng)該桿體無(wú)外力施加時(shí)，該桿體位于初始中央位置，當(dāng)該桿 體被外力施加時(shí)，該桿體即會(huì)偏離該初始中央位置而使該復(fù)歸彈 簧積蓄彈簧回復(fù)力，直到外力移除時(shí)，該復(fù)歸彈簧即釋放彈簧回 復(fù)力，以連動(dòng)該桿體回歸至該初始中央位置。
全文摘要
公開了一種電動(dòng)輪椅的方向速度控制裝置，包含一安裝于該電動(dòng)輪椅上的基座，一設(shè)于該基座上并具有一可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的桿體的搖桿單元、一設(shè)于該桿體上且具有三維電壓值的第一重力方向傳感器，及一位于該桿體底端間隔下方且同樣具有三維電壓值的第二重力方向傳感器。本發(fā)明借助于一控制單元隨時(shí)偵測(cè)該第一、二重力方向傳感器的三維電壓值，并進(jìn)行運(yùn)算以產(chǎn)生控制信號(hào)控制該電動(dòng)輪椅的行進(jìn)與轉(zhuǎn)向，同時(shí)也可以在上下坡時(shí)都能控制提供適當(dāng)?shù)膭?dòng)力，進(jìn)而令該電動(dòng)輪椅于高低起伏、顛簸不定的地面移動(dòng)時(shí)，也能維持適當(dāng)速度且保持整體穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)A61G5/10GK101214182SQ200710001808
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月5日
發(fā)明者吳盈達(dá), 涂世旺, 謝世甲, 郭永吉 申請(qǐng)人:光陽(yáng)工業(yè)股份有限公司