一种医用智能爬楼梯轮椅及其控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种医用智能爬楼梯轮椅，包括爬楼梯机构、底座、座椅和3d结构光传感器、重心调节辅助结构以及控制系统，底座设置在爬楼梯机构上，座椅可转动的设置在底座上，并且单独的由电机驱动，底座前端设置有用于探测楼梯三维结构的3d结构光传感器，通过3d结构光传感器对楼梯进行3d建模，控制系统获得楼梯的3d数据，对3d数据进行分析处理，控制输出部分协调实现医用智能爬楼梯轮椅的稳定运行，并且通过设置在座椅上的水平仪实时监控，对输出部分动态调整，从而实现医用智能爬楼梯轮椅的稳定运行。

A Medical Intelligent Stair Climbing Wheelchair and Its Control System

The invention provides a medical intelligent stair-climbing wheelchair, which comprises a stair-climbing mechanism, a base, a seat and a 3D structured light sensor, an auxiliary structure for adjusting the center of gravity and a control system. The base is set on the stair-climbing mechanism, and the seat is rotatable on the base, and is driven by a motor separately. The front end of the base is set for exploration. The 3D structured light sensor for measuring the three-dimensional structure of stairs is used to model the stairs for 3D. The control system obtains the 3D data of stairs, analyses and processes the 3D data, and coordinates the output part to realize the stable operation of the medical intelligent stair-climbing wheelchair. The real-time monitoring of the wheelchair is realized by the level instrument installed on the seat. The output part is dynamically adjusted to realize the stable operation of the medical intelligent stair-climbing wheelchair.

【技术实现步骤摘要】
一种医用智能爬楼梯轮椅及其控制系统
本专利技术涉及一种医用智能爬楼梯轮椅，特别是适用于在没有电梯的医疗场合的爬楼梯轮椅。
技术介绍
已知一种用于在楼梯和平坦表面上运输货物和人员的运输装置(CN104684526A)，用于在楼梯和平坦表面上运输货物和人员的装置，尤其是有人员乘坐的轮椅。该运输装置包括框架和提升机构，供人员乘坐的座位从上方固定到框架上。在框架的前侧、后侧、左侧和右侧分别紧固有一个纵向水平引导件，每个引导件具有以可在纵向水平方向上移动的方式固定在其上的角形轮支撑件，以及用于使支撑件沿框架纵向水平移动以便调节底座在成对横档的转轴之间的纵向长度。水平枢转轴垂直于臂的轴线紧固至每个横档臂的端部，活动支撑轮不可移动地紧固到水平枢转轴上。每个横档的转轴通过机械齿轮连接到用于经由转轴来转动对应横档的驱动装置上。操控系统安装在框架上，其中，对于每个臂，轮轴设置在沿臂的端部安装的纵向转轴上，以使轮轴能绕此纵向转轴转动。纵向转轴机械地连接至操控系统，以用于使一对横档或所有横档上的所有轮子立刻同时转动。该专利技术提供一种稳定安全的运输装置以用于在上下楼梯、自动扶梯和其他运输设备的台阶时以及在水平和倾斜的平坦表面上运动时，无需任何服务人员陪同地在楼梯上舒适、稳定和安全地运输货物或坐在轮椅中的人员。上述现有技术中的轮椅不能适用于不同高度的台阶，并且不能很好的调整轮椅的重心，在其爬楼梯时由于其固有的爬楼梯结构造成轮椅容易上下颠簸震动。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供一种更加稳定安全的轮椅用于残疾病人在上下楼梯的场合。本专利技术的第一方面，包括爬楼梯机构、底座、座椅和3d结构光传感器、重心调节辅助结构以及控制系统。底座设置在爬楼梯机构上，座椅可转动的设置在底座上，并且单独的由电机驱动，底座前端设置有用于探测楼梯三维结构的3d结构光传感器，底座前端部分两侧分别转动连接有一个前侧第一臂，前侧第一臂由前侧第一臂驱动装置驱动转动，并且前侧第一臂驱动装置设置在前侧第一臂的旋转中心轴上，前侧第一臂的另一端转动连接有前侧第二臂，前侧第二臂的绕自身的旋转中心处设置有前侧第二臂驱动装置，前侧第二臂驱动装置驱动前侧第二臂的转动，前侧第二臂远离前侧第二臂驱动装置一端处固定设置有第一转盘驱动装置，第一转盘驱动装置驱动安装在同轴的第一转盘旋转，第一转盘圆周分布固定有三个第一气缸筒，并且各个第一气缸筒之间成夹角，第一气缸筒内侧套设有可伸缩运动的第一伸缩杆，第一伸缩杆上设置有第一支撑辊，其中第一支撑辊由驱动机构驱动，可实现锁死和正反转三种状态。本专利技术的第二方面，底座后端部分两侧分别转动连接有一个后侧第一臂，后侧第一臂由后侧第一臂驱动装置驱动转动，并且后侧第一臂驱动装置设置在后侧第一臂的旋转中心轴上，后侧第一臂的另一端转动连接有后侧第二臂，后侧第二臂的绕自身的旋转中心处设置有后侧第二臂驱动装置，后侧第二臂驱动装置驱动后侧第二臂的转动，后侧第二臂远离后侧第二臂驱动装置一端处固定设置有第二转盘驱动装置，第二转盘驱动装置驱动安装在同轴的第而转盘旋转，第二转盘圆周分布固定有三个第二气缸筒，并且各个第二气缸筒之间成120°夹角，第二气缸筒内侧套设有可伸缩运动的第二伸缩杆，第二伸缩杆上设置有第二支撑辊，其中第二支撑辊由驱动机构驱动，可实现锁死和正反转三种状态。本专利技术的第三方面，重心调节辅助结构包括配重块、丝杆和驱动电机，其中配重块设置在底座的空腔中，并且配重块可在空腔中前后移动，配重块上开设有螺纹孔，该螺纹孔配合丝杆，丝杆前后布置设置在空腔中，并且穿过螺纹孔，并且丝杆连接驱动电机的一端穿过底座的右端面与驱动电机机械连接，在此连接基础上，驱动电机可驱动丝杆转动，并带动配重块前后移动，用来辅助调节中心。本专利技术的第四方面，为了实现医用智能爬楼梯轮椅的稳定运行，该装置还包括：控制系统，该控制系统包括：3d结构光传感器、设置在座椅上的水平仪、前侧第一臂驱动装置、前侧第二臂驱动装置、后侧第一臂驱动装置、后侧第二臂驱动装置、座椅旋转驱动装置、第一支撑辊驱动装置、第二支撑辊驱动装置、第二转盘驱动装置、第一转盘驱动装置、驱动电机。3d结构光传感器、设置在座椅上的水平仪作为输入部分连接控制系统，前侧第一臂驱动装置、前侧第二臂驱动装置、后侧第一臂驱动装置、后侧第二臂驱动装置、座椅旋转驱动装置、第一支撑辊驱动装置、第二支撑辊驱动装置、第二转盘驱动装置、第一转盘驱动装置、驱动电机作为输出部分连接控制系统。通过3d结构光传感器对楼梯进行3d建模，控制系统获得楼梯的3d数据，对3d数据进行分析处理，控制输出部分协调实现医用智能爬楼梯轮椅的稳定运行，并且通过设置在座椅上的水平仪实时监控，对输出部分动态调整，从而实现医用智能爬楼梯轮椅的稳定运行。附图说明图1是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅的结构示意图；图2是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅的重心辅助调节机构；图3是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅爬楼梯开始位置示意图；图4是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅爬楼梯中间位置示意图；图5是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅爬楼梯结束位置示意图；图6是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅爬楼梯用于不同高度的台阶的示意图；图7是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅爬楼梯在平台表面的输送示意图；图8是本专利技术的医用智能爬楼梯轮椅爬楼梯的控制系统框架图。其中，1、第二转盘；101、第二支撑辊；102、第二伸缩杆；103、第二气缸筒；104、第二转盘驱动装置；105、后侧第二臂；106、后侧第一臂；2、第一转盘；201、第一支撑辊；202、第一伸缩杆；203、第一气缸筒；204、第一转盘驱动装置；205、前侧第二臂；206、前侧第一臂；3、座椅；301、底座；4、3d结构光传感器；5、前侧第一臂驱动装置；6、前侧第二臂驱动装置；7、后侧第一臂驱动装置；8、后侧第二臂驱动装置；9、配重块；10、丝杆；11、驱动电机。具体实施方式如图1所示，一种医用智能爬楼梯轮椅，包括爬楼梯机构、底座301、座椅3和3d结构光传感器4、重心调节辅助结构以及控制系统。底座301设置在爬楼梯机构上，座椅3可转动的设置在底座301上，并且单独的由电机驱动，底座301前端设置有用于探测楼梯三维结构的3d结构光传感器4，底座301前端部分两侧分别转动连接有一个前侧第一臂206，前侧第一臂206由前侧第一臂驱动装置5驱动转动，并且前侧第一臂驱动装置5设置在前侧第一臂206的旋转中心轴上，前侧第一臂206的另一端转动连接有前侧第二臂205，前侧第二臂205的绕自身的旋转中心处设置有前侧第二臂驱动装置6，前侧第二臂驱动装置6驱动前侧第二臂205的转动，前侧第二臂205远离前侧第二臂驱动装置6一端处固定设置有第一转盘驱动装置204，第一转盘驱动装置204驱动安装在同轴的第一转盘2旋转，第一转盘2圆周分布固定有三个第一气缸筒203，并且各个第一气缸筒203之间成120°夹角，第一气缸筒203内侧套设有可伸缩运动的第一伸缩杆202，第一伸缩杆202上设置有第一支撑辊201，其中第一支撑辊201由驱动机构驱动，可实现锁死和正反转三种状态。同样，底座301后端部分两侧分别转动连接有一个后侧第一臂106，后侧第一臂106由后侧第一臂驱动装置7驱动转动，并且后侧第一臂驱动装置7设置在后侧第一臂106的旋转中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用智能爬楼梯轮椅，该医用智能爬楼梯轮椅包括爬楼梯机构、底座、座椅和3d结构光传感器、重心调节辅助机构以及控制系统，控制系统分别连接爬楼梯机构、底座、座椅和3d结构光传感器、重心调节辅助机构。

【技术特征摘要】
1.一种医用智能爬楼梯轮椅，该医用智能爬楼梯轮椅包括爬楼梯机构、底座、座椅和3d结构光传感器、重心调节辅助机构以及控制系统，控制系统分别连接爬楼梯机构、底座、座椅和3d结构光传感器、重心调节辅助机构。2.根据权利要求1所述的一种医用智能爬楼梯轮椅，所述爬楼梯机构包括第一结构：底座前端部分两侧分别转动连接有一个前侧第一臂，前侧第一臂由前侧第一臂驱动装置驱动转动，并且前侧第一臂驱动装置设置在前侧第一臂的旋转中心轴上，前侧第一臂的另一端转动连接有前侧第二臂，前侧第二臂的绕自身的旋转中心处设置有前侧第二臂驱动装置，前侧第二臂驱动装置驱动前侧第二臂的转动，前侧第二臂远离前侧第二臂驱动装置一端处固定设置有第一转盘驱动装置，第一转盘驱动装置驱动安装在同轴的第一转盘旋转，第一转盘圆周分布固定有三个第一气缸筒，并且各个第一气缸筒之间成一夹角，第一气缸筒内侧套设有可伸缩运动的第一伸缩杆，第一伸缩杆上设置有第一支撑辊，其中第一支撑辊由驱动机构驱动，可实现锁死和正反转三种状态。3.根据权利要求1或2所述的一种医用智能爬楼梯轮椅，所述爬楼梯机构包括第二结构：底座后端部分两侧分别转动连接有一个后侧第一臂，后侧第一臂由后侧第一臂驱动装置驱动转动，并且后侧第一臂驱动装置设置在后侧第一臂的旋转中心轴上，后侧第一臂的另一端转动连接有后侧第二臂，后侧第二臂的绕自身的旋转中心处设置有后侧第二臂驱动装置，后侧第二臂驱动装置驱动后侧第二臂的转动，后侧第二臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑浏璞，
申请(专利权)人：温州医科大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：浙江,33