PL B1. POLITECHNIKA RZESZOWSKA IM. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA, Rzeszów, PL BUP 11/18. JACEK STANISŁAW TUTAK, Rzeszów, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. B62D 1/04 ( ) B62K 21/12 ( ) B62K 21/26 ( ) B62K 23/02 ( ) A61H 3/00 ( ) (54) Nakładka mechatroniczna na kierownicę (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 11/18 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 02/19 (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA RZESZOWSKA IM. IGNACEGO ŁUKASIEWICZA, Rzeszów, PL (72) Twórca(y) wynalazku: JACEK STANISŁAW TUTAK, Rzeszów, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Henryk Pisiński PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest nakładka mechatroniczna na kierownicę mająca zastosowanie do wspomagania prowadzenia samochodu przez osoby z porażeniem połowicznym w stopniu lekkim oraz do rehabilitacji takich osób. Z publikacji niemieckiego opisu wynalazku DE A1 znane jest urządzenie do wspomagania prowadzenia pojazdów silnikowych dla osób niepełnosprawnych, w postaci kierownicy samochodowej wyposażone w zestaw obrotowych pokręteł. Każde pokrętło ma dwa korpusy, połączone ze sobą współosiowo i umieszczone jeden na drugim, przy czym pierwszy korpus jest połączony z kierownicą nieobrotowo, a drugi obraca się wokół ich wspólnej osi. Dodatkowo urządzenie posiada przyciski, przy pomocy których można sterować wybranymi urządzeniami samochodu. Z amerykańskiego opisu patentowego nr US A znane jest mechatroniczne urządzenie do wspomagania prowadzenia samochodu w postaci kierownicy samochodowej posiadającej zestaw przycisków umieszczonych zarówno na wieńcu kierownicy, jak również i w środku. Przyciski te mogą zostać połączone z różnego rodzaju elektronicznymi funkcjami samochodu takimi jak sterowanie radiem czy światłami. Dodatkowo rozwiązanie zostało wzbogacone o wyświetlacz, zamontowany również na kierownicy, informujący kierowcę o podstawowych parametrach jazdy, między innymi o czasie jazdy i temperaturze. Ze stosowania znane są nakładki na kierownice gałki umożliwiające kierowanie jedną ręką, najczęściej spotykane rozwiązania mają kształt: kuli, tak jak na przykład produkty firmy Emico, płytki posiadającej trzy pionowe pręty, pomiędzy którymi umieszczona zostaje niesprawna kończyna, tak jak przykładowo rozwiązanie zaprezentowane przez Fiata w programie Autonomy, czy też gałki wraz z pulpitem sterującym na kierownicy do obsługi między innymi kierunkowskazów, świateł awaryjnych, świateł mijania i drogowych, wycieraczek czy sygnału dźwiękowego jak w rozwiązaniu Kivi PV3000. Ze stosowania znane są również rozbudowane systemy wspomagające niepełnosprawnego kierowcę. Przykładem tego typu systemów są produkty firmy Paravan. Wyposażone są one w dżojstiki i wspomagają zarówno możliwość sterowania gazem, hamulcem, przy pomocy rozwiązań opartych na linkach, jak również i bezprzewodowo z zastosowaniem przesyłu sygnału do modułu napędowego sterującego chociażby hamulcem. Znane ze stanu techniki rozwiązania są niedostatecznie dostosowane do potrzeb rehabilitacji osób, które nie są w stanie chwycić nakładki bądź też niedostatecznie uwzględniają postępy uzyskiwane w toku terapii, a co za tym idzie zmieniające się potrzeby osoby rehabilitowanej. Nakładka mechatroniczna na kierownicę wspomagająca prowadzenie samochodu, zawierająca ruchomy trzpień oraz uchwyt do mocowania na kole kierownicy według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zawiera silnik, na wale którego osadzony jest trzpień zawierający korpus o kształcie podłużnej bryły obrotowej o równoległych podstawach, kulistą głowicę oraz elektromechaniczną blokadę do blokowania tej głowicy, przy czym trzpień osadzony jest na wale silnika dolną częścią korpusu, natomiast w górnej części korpusu jest otwór o średnicy mniejszej niż średnica głowicy, a głowica jest wystająca przez ten otwór i osadzona na rozstawionych promieniście w górnej części korpusu rolkach, natomiast elektromechaniczna blokada jest zamontowana wewnątrz korpusu bezpośrednio pod głowicą i zawiera siłownik elektryczny oraz podłączony do niego podłużny element dociskowy. Korzystnie silnik nakładki jest zamontowany w podstawie połączonej nieruchomo z uchwytem, przy czym jej uchwyt jest w postaci łukowej obejmy, a w jego dolnej części znajduje się obudowa, w której zamontowano układ sterujący oraz układ rejestrujący. Następne korzyści uzyskuje się jeśli nakładka zawiera trójosiowy czujnik sił i momentów, przy czym czujnik zamontowany jest w miejscu połączenia wału silnika z korpusem. Kolejne korzyści uzyskuje się, jeśli w korpusie nakładki są trzy rolki rozstawione co 120. Dalsze korzyści uzyskuje się, jeżeli na korpusie trzpienia nakładki znajdują się co najmniej trzy przyciski, przy czym te przyciski rozmieszczone są w jednej płaszczyźnie poziomej w odległości 1 cm od górnej krawędzi korpusu. Następne korzyści uzyskiwane są, jeśli nakładka zawiera co najmniej jedną rękawicę, połączoną rozłącznie z trzpieniem za pośrednictwem rzepów, rozmieszczonych na powierzchni trzpienia oraz rękawicy, przy czym rzepy znajdują się po bokach korpusu trzpienia oraz na całej powierzchni głowicy nakładki.

3 PL B1 3 Dzięki zastosowaniu nakładki na kierownicę według wynalazku możliwe jest usprawnienie kończyn górnych za pomocą ćwiczeń opierających się na prowadzeniu samochodu. Rehabilitacja jest bardziej komfortowa niż w przypadku kierowania przez osobę rehabilitowaną samochodu wyposażonego w tradycyjne rozwiązania gałkę montowaną na kierownicy. Dzięki mocowaniu niesprawnej ręki do nakładki za pomocą rzepów możliwe jest również prowadzenie rehabilitacji osób, które nie mają wystarczającej siły by samodzielnie utrzymać uszkodzoną kończynę na trzpieniu i poruszać za jego pomocą kierownicą. Wyposażenie urządzenia w przyciski pozwala na odciążenie pacjenta z konieczności korzystania z manetki przy kierownicy. Na podstawie informacji uzyskanych dzięki czujnikowi możliwe jest wygenerowanie raportu przedstawiającego zaangażowanie pacjenta w realizowany ruch kierownicą. Rozwiązanie umożliwia zarówno pracę przy chwycie koncentrycznym jak i bocznym, co przekłada się na lepsze dostosowanie wykonywanych ćwiczeń do zmieniającej się w trakcie terapii sprawności kończyny górnej. Rozwiązanie według wynalazku w przykładzie wykonania zaprezentowane jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia nakładkę w rzucie izometrycznym, fig. 2 i 3 przedstawiają nakładkę odpowiednio w widoku z boku i z przodu, fig. 4 przedstawia trzpień nakładki w powiększeniu w widoku z boku z wyrwaniem, a fig. 5 rękawice nakładki w widoku z góry. Nakładka mechatroniczna na kierownicę według wynalazku w przykładzie wykonania zawiera uchwyt 1 do mocowania na obwodzie kierownicy, trzpień 2 oraz układ sterowania i układ rejestracji. Uchwyt 1 jest w postaci łukowej obejmy opasanej na kole kierownicy. Obejma jest połączona śrubami w sposób zapewniający sztywne zamocowanie na kierownicy. Do uchwytu zamocowana jest nieruchomo podstawa 3, wewnątrz której zamontowany jest silnik 4, na wale którego osadzony jest korpus 5 trzpienia 2. W miejscu połączenia korpusu 5 z wałem zamontowany jest trójosiowy czujnik 6 sił i momentów. Wewnątrz korpusu 5 w jego górnej części zamontowane są promieniście, co 120 rolki 7, na których osadzona jest głowica 8 o kulistym kształcie. Część głowicy 8 trzpienia wystaje przez otwór znajdujący się w górnej części korpusu 5, którego obwód jest mniejszy od średnicy głowicy 8. Pod głowicą 8 w korpusie 5 zamontowana jest blokada 9. Głowica 8 może swobodnie obracać się na rolkach 7, na których jest osadzona lub zostać zablokowana przez blokadę 9 poprzez jej dociśnięcie do górnej części korpusu 5. Korpus 5 ma kształt baryłki. Blokada 9 zawiera siłownik elektryczny oraz przekładnię ślimakową, której ślimak stanowi element dociskowy. Zablokowanie głowicy 9 następuje poprzez jej dociśnięcie do krawędzi otworu w górnej części korpusu 5 za pośrednictwem ślimaka blokady. Na korpusie 5 w odległości 1 cm od jego górnej krawędzi rozmieszczone są poziomo w linii prostej trzy przyciski 10. Po bokach korpusu 5, w jego górnej części znajdują się rzepy 11, a głowica 8 pokryta jest rzepem 11 na całej swojej powierzchni. Nakładka wyposażona jest w dwie rękawice 12, z których każda ma naszyte rzepy 11 na powierzchni odpowiadającej powierzchni dłoni oraz palców. Układ sterowania oraz układ rejestracji zamontowane są w obudowie 13 znajdującej się w dolnej części uchwytu 1. Poniżej wyjaśniono zasady działania nakładki mechatronicznej na kierownicę według wynalazku. Nakładka jest montowana po lewej lub prawej stronie koła kierownicy w zależności od dysfunkcji pacjenta. Jeżeli pacjent nie ma wystarczającej siły, żeby samemu utrzymać rękę na trzpieniu 2, wówczas stosowane są rękawice 12 z naszytymi rzepami 11. Pacjent nakłada na uszkodzoną rękę rękawicę 12 a następnie zaczepia ją na głowicę 8 trzpienia 2 za pomocą rzepów 11. W trakcie wykonywanego obrotu możliwe jest również obrócenie ręki i jej zaczepienie do rzepów 11 znajdujących się po bokach korpusu 5 trzpienia 2, dzięki czemu zmianie ulega chwyt z koncentrycznego na boczny. Dzięki przyciskom 10 znajdującym się na korpusie 5 pacjent ma łatwy dostęp do funkcji umiejscowionych w manetkach przy kierownicy. Jeżeli pacjent nie posiada możliwości samodzielnego wykonywania ruchu przy pomocy trzpienia 5 to za pomocą silnika 4 zamontowanego w podstawie 3 zapewnione jest utrzymanie trzpienia 5 w pozycji, w której obrócony jest on tą samą stroną do pacjenta, niezależnie od obrotu kierownicą, tak by przyciski 10 na korpusie 5 znajdowały się z przodu trzpienia 5 przed pacjentem. W tym przypadku głowica 8 jest w pozycji umożliwiającej jej swobodny obrót. Pacjent ręką zdrową narzuca ruch kierownicy, zaś ręką uszkodzoną stara się wspomagać realizowany ruch. W przypadku pacjentów, u których możliwe jest uchwycenie trzpienia 2, preferowane jest ustawienie, w którym korpus 5 może swobodnie się obracać, a głowica 8 jest unieruchomiona za pomocą blokady 9,

4 4 PL B1 poprzez jej dociśnięcie do krawędzi otworu w górnej części korpusu 5. Daje to możliwość swobodniejszego obrotu trzpienia 2. Przebieg prowadzenia samochodu z zastosowaniem opracowanego urządzenia zamontowanego na kierownicy jest monitorowany i raportowany, dzięki czemu uzyskuje się obiektywne informacje o poprawie sprawności pacjenta, co jest pomocne w modyfikacji ustawień urządzenia. Zastrzeżenia patentowe 1. Nakładka mechatroniczna na kierownicę wspomagająca prowadzenie samochodu, zawierająca ruchomy trzpień oraz uchwyt do mocowania na kole kierownicy, znamienna tym, że ma silnik (4), na wale którego osadzony jest trzpień (2) zawierający korpus (5) o kształcie podłużnej bryły obrotowej o równoległych podstawach, kulistą głowicę (8) oraz elektromechniczną blokadę (9) do blokowania tej głowicy (8), przy czym trzpień (2) osadzony jest na wale silnika (4) dolną częścią korpusu (5), natomiast w górnej części korpusu jest otwór o średnicy mniejszej niż średnica głowicy (8), a głowica (8) jest wystająca przez ten otwór i osadzona na rozstawionych promieniście w górnej części korpusu (5) rolkach (7), natomiast elektromechaniczna blokada (9) jest zamontowana wewnątrz korpusu (5) bezpośrednio pod głowicą (8) i zawiera siłownik elektryczny oraz podłączony do niego podłużny element dociskowy. 2. Nakładka według zastrz. 1, znamienna tym, że jej silnik (4) jest zamontowany w podstawie (3) połączonej nieruchomo z uchwytem (1). 3. Nakładka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że jej uchwyt (1) jest w postaci łukowej obejmy, a w jego dolnej części znajduje się obudowa (13), w której zamontowano układ sterujący oraz układ rejestrujący. 4. Nakładka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że zawiera trójosiowy czujnik (6) sił i momentów. 5. Nakładka według zastrz. 4, znamienna tym, że jej czujnik (6) zamontowany jest w miejscu połączenia wału silnika (4) z korpusem (5). 6. Nakładka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienna tym, że w jej korpusie są trzy rolki (7) rozstawione co Nakładka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienna tym, że na jej korpusie (5) trzpienia (2) znajdują się co najmniej trzy przyciski (10). 8. Nakładka według zastrz. 7, znamienna tym, że przyciski (10) nakładki rozmieszczone są w jednej płaszczyźnie poziomej w odległości 1 cm od górnej krawędzi korpusu (5). 9. Nakładka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, znamienna tym, że zawiera co najmniej jedną rękawicę (12), połączoną rozłącznie z trzpieniem (2) za pośrednictwem rzepów (11), rozmieszczonych na powierzchni trzpienia (2) oraz rękawicy (12). 10. Nakładka według zastrz. 9, znamienna tym, że rzepy znajdują się po bokach korpusu (5) i trzpienia (2) oraz na całej powierzchni głowicy (8) nakładki.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)