ZESPÓŁ AUTORSKI

Politechnika Poznańska

dr inż. Bartosz Wieczorek (autor zgłoszenia patentowego)

dr inż. Łukasz Warguła (autor zgłoszenia patentowego)

dr inż. Mateusz Kukla (autor zgłoszenia patentowego)

dr inż. Dominik Rybarczyk (autor programu sterującego)

mgr inż. Arkadiusz Kubacki (autor programu sterującego)

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Istotą wynalazku jest zestaw modyfikacji jednostki napędowej dla hybrydowego elektryczno-manualnego wózka inwalidzkiego. Rozwiązanie według wynalazku wykorzystuje dodatkowy moduł dodający napęd elektryczny bez konieczności modyfikacji ręcznego napędu popychającego. Zestaw składa się z modułu modyfikującego ręcznie pchane wózki inwalidzkie z dużymi tylnymi kołami napędowymi z popychaczami. Urządzenie pozwala na zachowanie funkcjonalnej autonomii klasycznego wózka ręcznego bez wspomagania jednocześnie dodając funkcję elektrycznego wózka inwalidzkiego. Umożliwia niezależne kierowanie lewym i prawym kołem przy pomocy dwóch manetek i dwóch niezależnych hamulców tarczowych. Manewrowanie wózkiem w trybie elektrycznym jest takie samo, jak podczas korzystania zciągów i wykorzystuje różnice prędkości między lewym a prawym kołem. Moduł hybrydowego napędu elektryczno-ręcznego jest opcją wyposażenia wózka inwalidzkiego po demontażu kół napędowych, utrzymując podstawową ramę wózka inwalidzkiego, przednie kółka, zestaw hamulców i podnóżków. Zestawy instaluje się w podstawowej ramie wózka inwalidzkiego. W trybie ręcznym użytkownik wykorzystuje napęd ciągowy w niezmieniony sposób względem pierwowzoru. W trybie elektrycznym użytkownik steruje prędkością obrotową dwóch tylnych kół za pomocą dwóch kontrolerów. Sterowanie kołami w tym trybie jest niezależne, tak jak w przypadku napędzania ręcznego. Tryb asysty rozpędzania wymaga ręcznego napędzania wózka, przy czym po zakończeniu fazy napędowej wózek podtrzymuje prędkość obrotową kół napędowych do czasu wykonania przez użytkownika kolejnej fazy napędowej. Tryb ten niweluje spadki prędkości wózka w czasie trwania fazy powrotnej dłoni na pozycję początkową ciągów. Tryb redukcji oporów ruchu wymaga ręcznego napędzania wózka, przy czym układ sterujący wykrywa pochylenie wózka i na tej podstawie silniki elektryczne generują moment napędowy niwelujący opory ruchu wynikające z pochylenia terenu. Funkcjonalność urządzenia opisują podstawowe funkcje konstrukcji wózka inwalidzkiego i funkcje modułu hybrydowego napędu elektryczno-ręcznego. Funkcje podstawowej konstrukcji wózka inwalidzkiego to: powierzchnia użytkowa dla przewożonej osoby, oparcia, poduszki, podnóżka i podłokietnika (rama, siedzenie wózka inwalidzkiego i podnóżki); możliwość prowadzenia wózka przez osobę trzecią (rama wózka inwalidzkiego); możliwość uniemożliwienia poruszania się pojazdu w czasie postoju (ręczny hamulec cierny); •możliwość zmiany kierunku ruchu w efekcie sterowania dyferencjalnego. Funkcje hybrydowego elektryczno-ręcznego modułu napędowego to: możliwość ręcznego napędzania wózka przy pomocy ciągów; możliwość napędzania wózka przy użyciu tylko elektrycznego napędu; •możliwość ręcznego i elektrycznego napędu wózka inwalidzkiego w tym samym czasie; dezaktywacja sterownika elektrycznego podczas opóźnienia ruchu za pomocą dźwigni hamulca; możliwość kontrolowania poziomu naładowania akumulatora (potencjometr przyspieszenia ze wskaźnikiem dźwigni ładowania akumulatora, ekranu LCD, smartfona); możliwość monitorowania parametrów eksploatacyjnych i konfigurowania charakterystyki jednostki napędowej (ekran LCD, smartfon); tryb poruszania się do tyłu; elektryczny wyłącznik bezpieczeństwa napędu.

ISTOTA WYNALAZKU

Przez wynalazek należy rozumieć układ mechaniczny opisany w zgłoszeniu patentowym oraz program sterujący i przetwarzający sygnały z sensorów. Poprawne działanie funkcji wynalazku będącego przedmiotem zgłoszenia patentowego jest możliwe tylko z udziałem autorskiego programu sterującego wykonanego specjalnie na potrzeby zestawu modyfikacyjnego układu napędu do hybrydowego elektryczno-ręcznego do wózka inwalidzkiego. Istotą wynalazku jest zestaw modyfikacyjny układu napędu do hybrydowego elektryczno-ręcznego do wózka inwalidzkiego zawierający moduł napędowy z ramą i jednostką napędową osadzoną w piastach kół napędowych, moduł kontroli oraz moduł antywywrotowy. W układzie tym do bazowej ramy wózka mocowana jest rozłącznie, korzystnie za pomocą śruby i obejmy rama modułu napędowego na której rozłącznie mocowane są zacisk hamulcowy zabezpieczenie na palce oraz akumulator. Moduł napędowy stanowią dwie elektryczne jednostki napędowe osadzone w piastach kół, których obręcze posiadają ciągi ręczne. Do każdej za dwóch jednostek napędowych przymocowana jest tuleja dystansowa oraz tarcza hamulcowa, które to elementy wraz z podkładkami dystansowymi osadzane są w ramie modułu napędowego i następnie zabezpieczane przed wysunięciem przez dokręcenie śrub z podkładką na zewnątrz ramy modułu napędowego. Moduł antywywrotowy składa się z ramy modułu antywywrotowego mocowanej rozłącznie do bazowej ramy wózka oraz koła antywywrotowego współpracującego z mocowanym do ramy modułu antywywrotowego pedałem z przegubem rotacyjnym. Moduł kontroli natomiast zawiera montowane rozłącznie do bazowej ramy wózka inwalidzkiego dwa ramiona modułu kontroli na których osadzono gumowe manetki, dźwignie hamulców, potencjometr przyspieszenia z przełącznikiem biegu wstecznego oraz wskaźnikiem rozładowania baterii, wyłącznik bezpieczeństwa z optycznym wskaźnikiem włączonego biegu wstecznego oraz korzystnie w zależności od rodzaju kontrolera (lewy lub prawy) mocowanie smartfona lub ekran LCD do podglądu parametrów eksploatacyjnych urządzenia sterowany przełącznikiem.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Istotną przedmiotu wynalazku jest dostarczenie addytywnych modułów napędowych możliwych do implementacji w dowolnym ręcznym wózku inwalidzkim. W projekcie wykorzystano komponenty znormalizowane w tym silniki elektryczne zabudowane w piaście wykorzystywane w elektrycznych rowerach. Dzięki temu podmiot chcący rozpocząć produkcję wynalazku nie będzie zmuszony do wyposażania linii produkcyjnej w kosztowny park maszynowy. W celu przystąpienia do produkcji wystarczy aby producent posiadał warsztat wyposażony w podstawowe narzędzia. Przedstawiony przedmiot wynalazku charakteryzuje się najwyższym poziomem gotowości do komercjalizacji. W skład oferty dla zainteresowanego przedsiębiorcy wchodzi kompletna dokumentacja techniczna, autorski program sterujący wraz z układem sterującym oraz funkcjonalny prototyp wózka inwalidzkiego wraz z napędami. Wynalazek dodatkowo posiada badania laboratoryjne i rzeczywiste wykonane wykonane na ludziach w ramach Projektu NCBR LIDER VII "Badania biomechaniki napędzania ręcznych wózków inwalidzkich dla innowacyjnych napędów ręcznych i hybrydowych." nr. 0025/L-7/2015.