一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人，通过轮毂电机可以实现轮椅的运动功能；轮椅靠背与靠背电动推杆的连接，轮椅座垫底部安装有座垫翻转电动推杆，可以实现轮椅的展开立式以及轮椅的复位；脚踏板支撑腿的下部安装有脚踏板，通过采用曲柄摇杆机构，实现轮椅脚踏板的前后移动，达到腿部康复运动锻炼的效果；底盘架后端安装有一块四轮翻转驱动电机，通过可驱动的四轮翻转机构实现智能轮椅的爬楼梯功能，解决了现有轮椅机器人技术中存在的用途单一、无法满足使用者进行腿部康复训练及爬楼梯功能不同使用场景需求的问题。

An Intelligent Wheelchair Robot with Leg Rehabilitation Training and Stairclimbing Function

The invention relates to an intelligent wheelchair robot with leg rehabilitation training and staircase climbing function, which can realize the motion function of the wheelchair through hub motor; the connection between the backrest of the wheelchair and the backrest electric push rod; the bottom of the wheelchair seat cushion is equipped with a cushion overturning electric push rod, which can realize the expansion of the wheelchair and the reset of the wheelchair; the lower part of the pedal support leg is equipped with a pedal. By using crank-rocker mechanism, the pedal of wheelchair can move forward and backward to achieve the effect of leg rehabilitation exercise; a four-wheel reversal drive motor is installed at the rear end of chassis frame, and the stairway climbing function of intelligent wheelchair can be realized through the four-wheel reversal mechanism, which solves the problem that the existing wheelchair robot technology has a single purpose and can not meet the needs of users for leg rehabilitation. Training and staircase climbing functions for different use scenarios.

【技术实现步骤摘要】
一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人
本专利技术属于康复医疗器械领域，涉及一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人。
技术介绍
轮椅是康复医疗的重要器械，它是腿脚伤残和行动不便人士日常生活的重要代步工具。使用者通过轮椅上的轮胎转动实现移动，由于轮椅本身结构的局限性，现有的轮椅仅能使人们在平缓的地面上进行移动，而在实际生活中，使用者有时需要进行爬楼梯操作。虽然，在许多养老院、社区、医院等单位建立了辅助残障人和老年人进行康复训练的活动场所，但缺乏把人们从乘坐轮椅的状态转成站立姿态,进行站立或者行走训练的设备。这样往往限制了他们的活动，长期使用轮椅对腰椎的损伤较大，并伴随有下肢浮肿、压疮等不良并发症，不利于他们的健康，降低了他们的生活质量。目前，国内市场上销售的轮椅，普遍功能都较为单一，无法同时满足使用者的爬楼梯以及进行腿部康复训练的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人，解决了现有技术中存在的轮椅功能单一，无法满足使用者进行腿部康复训练及爬楼梯功能的需求。本专利技术采用的技术方案是：一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人包括底盘架，底盘架底部前端两侧安装轮毂电机连接套，轮毂电机连接套连接轮毂电机，轮毂电机上设置行走轮；底盘架上端安装有轮椅座支撑轴，轮椅座支撑轴上套设有座垫安装座，座垫安装座上设置有轮椅座垫，轮椅座垫转动连接有轮椅靠背，轮椅靠背背面连接靠背电动推杆的一端，靠背电动推杆的另一端设置于靠背翻转推杆支撑座上，靠背翻转推杆支撑座设置于底盘架上，轮椅座垫底部连接座垫翻转电动推杆的一端，座垫翻转电动推杆的另一端连接于底盘架上；轮椅座垫的底部转动连接脚踏板支撑腿，脚踏板支撑腿的下方设置脚踏板，脚踏板支撑腿的中部连接连杆的一端，连杆的另一端连接曲柄盘上，曲柄盘安装于曲柄摇杆驱动轴两端，所述曲柄摇杆驱动轴连接曲柄摇杆驱动电机；底盘架架体内部后端安装四轮翻转驱动电机底板，四轮翻转驱动电机底板上安装四轮翻转驱动电机，四轮翻转驱动电机连接四轮翻转驱动轴，四轮翻转轴的两端安装有四轮翻转支撑盘，四轮翻转支撑盘的四角分别固定安装四轮翻转橡胶轮；底盘架前端竖直设置垂直光杠支撑座，垂直光杠支撑座安装有垂直光杠，垂直光杠上滑动设置有垂直滑块，垂直滑块上连接三轮翻转轴承座，三轮翻转轴承座安装有三轮翻转轴，三轮翻转轴的两端连接三轮翻转三角板，三轮翻转三角板上的三个角分别安装有三轮翻转橡胶轮；轮椅靠背上设置扶手，扶手内设有PLC可编程控制器和控制电路，轮毂电机、靠背电动推杆、座垫翻转电动推杆、曲柄摇杆驱动电机、四轮翻转驱动电机均连接控制电路。本专利技术的特点还在于，轮椅座垫的底部安装有两组滑动导向机构，每组滑动导向机构由两个水平光杠支撑座固定的一根水平光杠构成，水平光杠支撑座设置于座垫横杆上，座垫横杆设置于轮椅座垫下，水平光杠上滑动设置有水平滑块，水平滑块上端设置曲柄摇杆驱动电机座，曲柄摇杆驱动电机安装于曲柄摇杆驱动电机座上，曲柄摇杆驱动电机座连接曲柄位移电动推杆的一端，曲柄位移电动推杆连接控制电路，曲柄位移电动推杆另一端安装于曲柄位移推杆支撑座上，曲柄位移推杆支撑座安装于轮椅座垫下。曲柄摇杆驱动轴两端的两个连杆的相位互差为180度角。四轮翻转支撑盘的四角分别连接四轮紧固螺杆，四轮紧固螺杆连接四轮翻转橡胶轮，三轮翻转轴承座连接垂直电动推杆的一端，垂直电动推杆的另一端连接垂直推杆支撑座，三轮翻转轴两端连接紧固螺母，紧固螺母连接三轮翻转三角板，三轮翻转三角板上的三个角分别连接三轮紧固螺杆，三轮紧固螺杆连接三轮翻转橡胶轮。轮椅靠背上设置右扶手和左扶手，右扶手上有功能选择旋钮，具有上楼梯、轮椅和康复训练三个功能选择旋钮，右扶手上还有运动控制手柄，左扶手上具有三轮机构下降按钮和三轮翻转机构上升按钮两个按钮，功能选择旋钮、运动控制手柄、三轮机构下降按钮和三轮翻转机构上升按钮均连接PLC可编程控制器。轮椅靠背的背面安装靠背横杆，靠背横杆上设置靠背翻转推杆连接座，靠背翻转推杆连接座用销钉连接靠背电动推杆的一端。座垫翻转电动推杆一端连接座垫翻转推杆连接座，座垫翻转推杆连接座连接于轮椅座垫上，座垫翻转电动推杆另一端连接于座垫翻转推杆支撑座，座垫翻转推杆支撑座安装于底盘架上。底盘架上端设置安装轮椅座支撑轴承座，轮椅座支撑轴承座上安装轮椅座支撑轴。本专利技术的有益效果，本专利技术一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人具有普通电动轮椅运动控制的基本功能，可以实现轮椅的前进、后退、左转和右转运动；还可以通过轮椅后轮处的四轮翻转盘，实现轮椅的爬楼梯功能；轮椅可以自动竖直轮椅座垫，脚踏板可以自动实现前后摆动功能，以协助使用者实现腿部的运动康复训练功能，满足使用者在不同场景下的使用。本专利技术功能丰富、适用范围广泛、安全性、舒适性高，并且无需外人的协助便可实现多种功能，从而减轻医护人员的劳动强度，提高残疾人和老年人的生活质量。附图说明图1是本专利技术一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人在坐式状态下的结构示意图；图2为智能轮椅机器人在站立状态下结构示意图；图3为智能轮椅机器人下底盘架前端底部局部的结构示意图；图4为智能轮椅机器人轮椅座垫底部的结构示意图；图5为智能轮椅机器人左右扶手控制面板结构示意图。图中，1.底盘架，2.轮椅座支撑轴承座I，3.轮椅座支撑轴，4.四轮翻转橡胶轮，5.四轮紧固螺杆，6.四轮翻转支撑盘，7.四轮翻转驱动轴，8.四轮翻转驱动电机底板，9.轮毂电机，10.三轮紧固螺杆，11.四轮翻转驱动电机，12.三轮翻转橡胶轮，13.紧固螺母，14.三轮翻转轴承座，15.三轮翻转轴，16.三轮翻转三角板，17.脚踏板，18.连杆，19.脚踏板支撑腿，20.轮椅座垫，21.右扶手，22.左扶手，23.靠背电动推杆，24.靠背横杆，25.靠背翻转推杆连接座，26.轮椅靠背，27.靠背翻转推杆支撑座，28.座垫翻转推杆连接座，29.座垫翻转电动推杆，30.座垫翻转推杆支撑座，31.垂直电动推杆，32.垂直推杆支撑座，33.垂直光杠支撑座，34.垂直光杠，35.垂直滑块，36.轮毂电机连接套，37.曲柄摇杆驱动轴，38.曲柄盘，39.曲柄摇杆驱动电机，40.曲柄位移电动推杆，41.曲柄位移推杆支撑座，42.水平光杠，43.曲柄摇杆驱动电机座，44.水平滑块，45.水平光杠支撑座，46.座垫下横杆，47.功能选择旋钮，48.运动控制手柄，49.三轮翻转机构下降按钮，50.三轮翻转机构上升按钮，51.座垫安装座。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人，如图1所示，包括底盘架1，底盘架1是由各种纵向和横向梁组成的长方形构架，底盘架1用于支撑和承载重量，具有足够的强度和刚度，坚固耐用。底盘架1上有一对沿纵向方向延伸的上梁，底盘架1上梁对应的固定安装轮椅座支撑轴承座2，轮椅座支撑轴承座2上安装相对应的轮椅座支撑轴3，轮椅座支撑轴3位于轮椅座垫20的下方，轮椅座垫20与轮椅靠背26的底部通过销钉连接，可以实现相互转动。轮椅靠背26中部水平方向安装有靠背横杆24，靠背横杆24中间位置固设靠背翻转推杆连接座25，靠背本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人，其特征在于，包括底盘架(1)，所述底盘架(1)底部前端两侧安装轮毂电机连接套(36)，所述轮毂电机连接套(36)连接轮毂电机(9)，所述轮毂电机(9)上设置行走轮；所述底盘架(1)上端安装有轮椅座支撑轴(3)，所述轮椅座支撑轴(3)上套设有座垫安装座(51)，所述座垫安装座(51)上设置有轮椅座垫(20)，所述轮椅座垫(20)转动连接有轮椅靠背(26)，所述轮椅靠背(26)背面连接靠背电动推杆(23)的一端，所述靠背电动推杆(23)的另一端设置于靠背翻转推杆支撑座(27)上，所述靠背翻转推杆支撑座(27)设置于底盘架(1)上，所述轮椅座垫(20)底部连接座垫翻转电动推杆(29)的一端，所述座垫翻转电动推杆(29)的另一端连接于底盘架(1)上；所述轮椅座垫(20)的底部转动连接脚踏板支撑腿(19)，所述脚踏板支撑腿(19)的下方设置脚踏板(17)，所述脚踏板支撑腿(19)的中部连接连杆(18)的一端，所述连杆(18)的另一端连接曲柄盘(38)上，所述曲柄盘(38)安装于曲柄摇杆驱动轴(37)两端，所述曲柄摇杆驱动轴(37)连接曲柄摇杆驱动电机(39)；所述底盘架(1)架体内部后端安装四轮翻转驱动电机底板(8)，所述四轮翻转驱动电机底板(8)上安装四轮翻转驱动电机(11)，所述四轮翻转驱动电机(11)连接四轮翻转驱动轴(7)，所述四轮翻转轴(7)的两端安装有四轮翻转支撑盘(6)，所述四轮翻转支撑盘(6)的四角分别固定安装四轮翻转橡胶轮(4)；所述底盘架(1)前端竖直设置垂直光杠支撑座(33)，所述垂直光杠支撑座(33)安装有垂直光杠(34)，所述垂直光杠(34)上滑动设置有垂直滑块(35)，所述垂直滑块(35)上连接三轮翻转轴承座(14)，所述三轮翻转轴承座(14)安装有三轮翻转轴(15)，所述三轮翻转轴(15)的两端连接三轮翻转三角板(16)，所述三轮翻转三角板(16)上的三个角分别安装有三轮翻转橡胶轮(12)；所述轮椅靠背(26)上设置扶手，所述扶手内设有PLC可编程控制器和控制电路，所述轮毂电机(9)、靠背电动推杆(23)、座垫翻转电动推杆(29)、曲柄摇杆驱动电机(39)、四轮翻转驱动电机(11)均连接控制电路。...

【技术特征摘要】
1.一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人，其特征在于，包括底盘架(1)，所述底盘架(1)底部前端两侧安装轮毂电机连接套(36)，所述轮毂电机连接套(36)连接轮毂电机(9)，所述轮毂电机(9)上设置行走轮；所述底盘架(1)上端安装有轮椅座支撑轴(3)，所述轮椅座支撑轴(3)上套设有座垫安装座(51)，所述座垫安装座(51)上设置有轮椅座垫(20)，所述轮椅座垫(20)转动连接有轮椅靠背(26)，所述轮椅靠背(26)背面连接靠背电动推杆(23)的一端，所述靠背电动推杆(23)的另一端设置于靠背翻转推杆支撑座(27)上，所述靠背翻转推杆支撑座(27)设置于底盘架(1)上，所述轮椅座垫(20)底部连接座垫翻转电动推杆(29)的一端，所述座垫翻转电动推杆(29)的另一端连接于底盘架(1)上；所述轮椅座垫(20)的底部转动连接脚踏板支撑腿(19)，所述脚踏板支撑腿(19)的下方设置脚踏板(17)，所述脚踏板支撑腿(19)的中部连接连杆(18)的一端，所述连杆(18)的另一端连接曲柄盘(38)上，所述曲柄盘(38)安装于曲柄摇杆驱动轴(37)两端，所述曲柄摇杆驱动轴(37)连接曲柄摇杆驱动电机(39)；所述底盘架(1)架体内部后端安装四轮翻转驱动电机底板(8)，所述四轮翻转驱动电机底板(8)上安装四轮翻转驱动电机(11)，所述四轮翻转驱动电机(11)连接四轮翻转驱动轴(7)，所述四轮翻转轴(7)的两端安装有四轮翻转支撑盘(6)，所述四轮翻转支撑盘(6)的四角分别固定安装四轮翻转橡胶轮(4)；所述底盘架(1)前端竖直设置垂直光杠支撑座(33)，所述垂直光杠支撑座(33)安装有垂直光杠(34)，所述垂直光杠(34)上滑动设置有垂直滑块(35)，所述垂直滑块(35)上连接三轮翻转轴承座(14)，所述三轮翻转轴承座(14)安装有三轮翻转轴(15)，所述三轮翻转轴(15)的两端连接三轮翻转三角板(16)，所述三轮翻转三角板(16)上的三个角分别安装有三轮翻转橡胶轮(12)；所述轮椅靠背(26)上设置扶手，所述扶手内设有PLC可编程控制器和控制电路，所述轮毂电机(9)、靠背电动推杆(23)、座垫翻转电动推杆(29)、曲柄摇杆驱动电机(39)、四轮翻转驱动电机(11)均连接控制电路。2.根据权利要求1所述的一种具有腿部康复训练及爬楼梯功能的智能轮椅机器人，其特征在于，所述轮椅座垫(20)的底部安装有两组滑动导向机构，每组滑动导向机构由两个水平光杠支撑座(45)固定的一根水平光杠(42)构成，所述水平光杠支撑座(45)设置于座垫横杆(46)上，所述座垫横杆(46)设置于轮椅座垫(20)下，所述水平光杠(42)上滑动设置有水平滑块(44)，所述水平滑块(44)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏伟，李卫来，鲁文行，李佳，刘罗凡，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61