一种多足支撑式爬楼轮椅机器人制造技术

一种多足支撑式爬楼轮椅机器人包括轮椅架变形装置、轮式驱动装置、多足式爬楼装置及控制系统,微型计算机对系统各种状态参数的实时分析，从而使驱动轮保持平衡,驱动轮连接在调速框架前端,调速框架内安装了前支撑足组件；前支撑足组件的位置上端固定连接有限制轨道槽，限制轨道槽的内部滑动条连接有后支撑足组件，升降杆在升降电机作用下，使平底支脚及轮变支脚伸缩踩到地面或台阶平面，通过前支撑足组件和后支撑足组件可踩踏住楼梯的台阶，通过升降杆的伸缩与前后交替运动实现上下楼，运行平稳，使用安全，不易发生意外情况，而且在平地上可通过驱动轮和转向轮正常行驶，在崎岖路面也可通过前支撑足组件和后支撑足组件进行多足式行走。

A multi legged wheelchair climbing robot

A multi legged climbing wheelchair robot includes a wheelchair frame deformation device, a wheel drive device, a multi legged climbing device and a control system. A microcomputer analyzes various state parameters of the system in real time, so as to keep the driving wheel balanced. The driving wheel is connected at the front end of the speed regulating frame, and a front supporting foot component is installed in the speed regulating frame. The upper end of the front supporting foot component is fixedly connected. There is a limited track slot, and the internal sliding strip of the limited track slot is connected with a rear support foot component. Under the action of the lifting motor, the lifting rod makes the flat bottom support foot and the wheel change support foot stretch and step on the ground or the step plane. Through the front support foot component and the rear support foot component, the stair steps can be stepped on. Through the extension and back and forth alternating movement of the lifting rod, the stairs can be up and down, with stable operation and safe use All, it is not easy to have an accident, and it can run normally through the driving wheel and steering wheel on the flat ground, and it can also walk multi legged through the front support foot assembly and the rear support foot assembly on the rough road.

【技术实现步骤摘要】
一种多足支撑式爬楼轮椅机器人
本专利技术涉及轮椅
，具体涉及一种多足支撑式爬楼轮椅机器人。
技术介绍
目前，普通的轮椅只适用于坡度小于12度平坦的路面上行驶，但遇到楼梯台阶使就无法跨越。而现有的爬楼轮椅主要依靠履带实现，行走在楼梯上时稍有差迟容易发生意外，而且结构非常复杂。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术提供一种多足支撑式爬楼轮椅机器人，该多足支撑式爬楼楼轮机器人体积小巧、操作简单灵活、使用安全、爬楼时平稳耐用。本专利技术目的在于提供一种多足支撑式爬楼楼轮机器人，以解决现有爬楼梯机器人存在的种种缺陷。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案:一种多足支撑式爬楼轮椅机器人,包括轮椅架变形装置、轮式驱动装置、多足式爬楼装置及控制系统，其中：轮椅架变形装置包括竖向设置的靠背框架、水平设置的底座框架和坐垫框架、前端设置的踏脚框架和便盆框架、两侧设置的调速框架；所述的靠背框架上设置有扶手围栏、雨篷围栏、雨篷支杆、可调腋托、海绵靠背、海绵头靠、罩型储物箱和旋转机构;所述的雨篷支杆上设置有防雨面料；所述的旋转机构内设置有雨蓬电机、扶手电机、第一蜗轮箱和第二蜗轮箱，靠背框架通过连接杆一与坐垫框架连接；所述的坐垫框架上设置有海绵座面,所述的海绵座面和海绵靠背设置有通风系统、加热系统和按摩系统，坐垫框架通过连接杆二与底座框架连接,站立电动推杆伸缩可调节底座框架及坐垫框架的角度,使坐姿变成站立;所述的踏脚框架两侧通过连接杆二与坐垫框架连接，坐垫框架通过连接杆一与靠背框架连接,踏脚框架中部通过前后推拉杆与靠背框架下端连接,平躺电动推杆伸缩可调节靠背框架及踏脚框架的角度,使坐姿变成平躺;所述的便盆框架通过折叠上翻锁定装置与底座框架连接,手动上翻可锁定为水平位置,便盆框架上设置有便盆盖坐圈,平躺时作为腿托使用,便盆框架内设置有折叠便盆,在折叠便盆内手动放置垃圾袋即可完成如厕；所述的轮式驱动装置设置在轮椅架变形装置下方，包括二个驱动轮和一个转向轮形成倒三轮结构，驱动轮和转向轮均设置有轮罩壳，转向轮可向上翻转;所述的多足式爬楼装置包括设置在轮椅架变形装置下方的4个前支撑足组件及4个后支撑足组件，所述的支撑足组件包括水平设置的丝杆滑台、滑台电机、翻转蜗轮箱、翻转电机、升降杆、升降电机、平底支脚及轮变支脚；所述的控制系统与所述轮椅架变形装置、轮式驱动装置、多足式爬楼装置电性相接并控制，所述的驱动轮内设置有倒立摆系统,在微型计算机的控制下，通过电容触摸屏及微型计算机对系统各种状态参数的实时分析，使系统在水平方向或垂直方向上的位移和角度(角速度)的偏移量控制在允许的范围以内，从而使系统保持平衡,驱动轮连接在调速框架前端,所述的调速框架内安装了前支撑足组件；所述的前支撑足组件的位置上端固定连接有限制轨道槽，所述限制轨道槽的内部滑动条连接有后支撑足组件，所述内部滑动条连接前后电动推杆在限制轨道槽内滑动，在轮式驱动模式时，翻转电机通过翻转蜗轮箱把升降杆翻转至水平状态，内部滑动条带动后支撑足组件向前滑动到轮椅架变形装置下方，以减少轮椅前后总长度空间，在多足式爬楼模式时，翻转电机通过翻转蜗轮箱把升降杆翻转至垂直状态，内部滑动条带动后支撑足组件向后滑动到轮椅架变形装置后方，使轮椅前后总长度伸长，升降杆在升降电机作用下，使平底支脚及轮变支脚伸缩踩到地面或台阶平面；所述的平底支脚及轮变支脚内设置有压力传感器,所述的轮变支脚内设置有微型电动推杆和支脚滚轮;所述的调速电动推杆控制驱动轮角度平衡,实现驱动轮的转向及转速实时变化，调速电动推杆与摇杆控制器电连接;所述的扶手围栏上设置有微型计算机、电容触摸屏、摇杆控制器、前大灯、前转向灯、前摄像机、前激光测距传感器、后转向灯、后视镜、后尾灯、后摄像机和后激光测距传感器，扶手围栏内还设置有锂电池组、控制电路板和健康检测装置。作为优选，为了减轻轮椅的重量，所述的轮椅架变形装置为铝合金材质；所述的驱动轮电机为14英寸以上轮毂电机机；所述的转向轮为万向轮，转向轮在爬楼模式时可向上翻转，转向轮翻转装置包括上翻电机及上翻蜗轮箱。作为优选，为了方便患者进行轮椅的转向操作，所述的摇杆控制器上设有转向灯按钮开关;为了保证轮椅的安全性能和保持轮胎清洁，所述的底座框架两侧分别设有侧面罩壳；所述的驱动轮和转向轮上设有清洁毛刷。作为优选,所述的智能轮椅还包括与微型计算机电性连接的电容触摸屏、控制电路板、前摄像机、前激光测距传感器、后摄像机和后激光测距传感器,检测周围的环境信息，并将该环境信息发送至微型计算机，所述的微型计算机将该环境信息发送至电容触摸屏进行显示；所述的前摄像机和后摄像机为双镜头摄像机,将实时路况环境信息在所述的微型计算机运算出到达障碍物或目标的距离的位移量以及激光测距传感器对图像处理后轮椅需要运行的转向角度，经过控制电路板信息处理之后，将轮椅到目标的转向角度和位移量转变为左右驱动轮需要的转速与角度；所述的微型计算机为树莓派计算机。作为优选,轮椅架承载用户后，健康检测装置检测用户的身体机能参数，并将该身体机能参数发送至微型计算机；所述的身体机能参数包括脉搏参数、血压参数、体温参数或心电参数。微型计算机将该身体机能参数与预设阈值进行比较，若超出该区间范围，则证明用户处于身体恶化的状态，若超出该区间范围的数值过多，如，脉搏参数为零，也即脉搏停止跳动，证明用户处于危险之中。微型计算机生成报警信息通过通讯装置发送至相应的医疗服务中心和用户特定的亲属，使得用户得到及时的救助。作为优选,该智能轮椅有多种工作模式：(1)状态调整模式，处于该状态时，其他模式的控制键不起作用，锁定驱动轮，用户可调节座椅的高度，平躺休息、如厕及站立训练；(2)轮式驱动模式，其他模式按键不起作用，只有摇杆控制器起作用，在使用者的控制下行驶，避障系统检测到障碍物时，进行相应的报警，如障碍物较小则给出警示，并启动越障控制，结合使用者的控制越过障碍；如障碍物较大(包括凹坑)时，则发出严重警告，并将驱动速度降为最低，根据使用者的控制行驶；(3)多足式行走及爬楼模式，只有急停按钮作用，其他模式按键不起作用；智能轮椅内部设定爬楼运动轨迹、速度、定时等程序，智能轮椅按设定上楼梯、下楼梯或平地行走指令程序自行运行，在电容触摸屏预设界面上选择相应操作按钮即可；(4)遥控控制模式，使用遥控器在室内近距离操作，智能轮椅按设定遥控轮式驱动指令程序自行运行，方便卧床患者使用。作为优选，为了方便患者进行轮椅的驻车操作，所述的驱动轮旁设有驻车机构,驻车机构使用手动和电动两种操作模式,直接作用于驱动轮的轮胎外沿实现驻车制动。本专利技术的有意效果：结构设计合理，构思巧妙新颖，通过前支撑足组件和后支撑足组件可踩踏住楼梯的台阶，可实现上楼与下楼的操作，运行平稳，使用安全，不易发生意外情况，而且在平地上可通过驱动轮和转向轮正常行驶，在崎岖路面也可通过前支撑足组件和后支撑足组件进行多足式行走，操作简单灵活、爬楼时平稳耐用，易于大规模推广应用。附图说明图1--22是本专利技术的一种多足支撑式爬楼轮椅机器人的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多足支撑式爬楼轮椅机器人，其特征在于，本专利技术采用如下的技术方案 :一种多足支撑式爬楼轮椅机器人,包括轮椅架变形装置、轮式驱动装置、多足式爬楼装置及控制系统，其中：轮椅架变形装置包括竖向设置的靠背框架、水平设置的底座框架和坐垫框架、前端设置的踏脚框架和便盆框架、两侧设置的调速框架；所述的靠背框架上设置有扶手围栏、雨篷围栏、雨篷支杆、可调腋托、海绵靠背、海绵头靠、 罩型储物箱和旋转机构;所述的雨篷支杆上设置有防雨面料；所述的旋转机构内设置有雨蓬电机、扶手电机、 第一蜗轮箱和第二蜗轮箱，靠背框架通过连接杆一与坐垫框架连接；所述的坐垫框架上设置有海绵座面,所述的海绵座面和海绵靠背设置有通风系统、加热系统和按摩系统，坐垫框架通过连接杆二与底座框架连接,站立电动推杆伸缩可调节底座框架及坐垫框架的角度,使坐姿变成站立;所述的踏脚框架两侧通过连接杆二与坐垫框架连接，坐垫框架通过连接杆一与靠背框架连接,踏脚框架中部通过前后推拉杆与靠背框架下端连接, 平躺电动推杆伸缩可调节靠背框架及踏脚框架的角度,使坐姿变成平躺;所述的便盆框架通过折叠上翻锁定装置与底座框架连接,手动上翻可锁定为水平位置,便盆框架上设置有便盆盖坐圈,平躺时作为腿托使用,便盆框架内设置有折叠便盆,在折叠便盆内手动放置垃圾袋即可完成如厕 ；所述的轮式驱动装置设置在轮椅架变形装置下方，包括二个驱动轮和一个转向轮形成倒三轮结构， 驱动轮和转向轮均设置有轮罩壳，转向轮可向上翻转;所述的多足式爬楼装置包括设置在轮椅架变形装置下方的4个前支撑足组件及4个后支撑足组件，所述的支撑足组件包括水平设置的丝杆滑台、滑台电机、翻转蜗轮箱、翻转电机、升降杆、升降电机、平底支脚及轮变支脚；所述的控制系统与所述轮椅架变形装置、轮式驱动装置、多足式爬楼装置电性相接并控制，所述的驱动轮内设置有倒立摆系统,在微型计算机的控制下，通过电容触摸屏及微型计算机对系统各种状态参数的实时分析，使系统在水平方向或垂直方向上的位移和角度(角速度)的偏移量控制在允许的范围以内，从而使系统保持平衡,驱动轮连接在调速框架前端,所述的调速框架内安装了前支撑足组件；所述的前支撑足组件的位置上端固定连接有限制轨道槽，所述限制轨道槽的内部滑动条连接有后支撑足组件，所述内部滑动条连接前后电动推杆在限制轨道槽内滑动，在轮式驱动模式时，翻转电机通过翻转蜗轮箱把升降杆翻转至水平状态，内部滑动条带动后支撑足组件向前滑动到轮椅架变形装置下方，以减少轮椅前后总长度空间，在多足式爬楼模式时，翻转电机通过翻转蜗轮箱把升降杆翻转至垂直状态，内部滑动条带动后支撑足组件向后滑动到轮椅架变形装置后方，使轮椅前后总长度伸长，升降杆在升降电机作用下，使平底支脚及轮变支脚伸缩踩到地面或台阶平面,所述的平底支脚及轮变支脚内设置有压力传感器,所述的轮变支脚内设置有微型电动推杆和支脚滚轮;所述的调速电动推杆控制驱动轮角度平衡,实现驱动轮的转向及转速实时变化，调速电动推杆与摇杆控制器电连接;所述的扶手围栏上设置有微型计算机、电容触摸屏、摇杆控制器、前大灯、前转向灯、前摄像机、 前激光测距传感器、后转向灯、后视镜、后尾灯、后摄像机和后激光测距传感器，扶手围栏内还设置有锂电池组、 控制电路板和健康检测装置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多足支撑式爬楼轮椅机器人，其特征在于，本发明采用如下的技术方案:一种多足支撑式爬楼轮椅机器人,包括轮椅架变形装置、轮式驱动装置、多足式爬楼装置及控制系统，其中：轮椅架变形装置包括竖向设置的靠背框架、水平设置的底座框架和坐垫框架、前端设置的踏脚框架和便盆框架、两侧设置的调速框架；所述的靠背框架上设置有扶手围栏、雨篷围栏、雨篷支杆、可调腋托、海绵靠背、海绵头靠、罩型储物箱和旋转机构;所述的雨篷支杆上设置有防雨面料；所述的旋转机构内设置有雨蓬电机、扶手电机、第一蜗轮箱和第二蜗轮箱，靠背框架通过连接杆一与坐垫框架连接；所述的坐垫框架上设置有海绵座面,所述的海绵座面和海绵靠背设置有通风系统、加热系统和按摩系统，坐垫框架通过连接杆二与底座框架连接,站立电动推杆伸缩可调节底座框架及坐垫框架的角度,使坐姿变成站立;所述的踏脚框架两侧通过连接杆二与坐垫框架连接，坐垫框架通过连接杆一与靠背框架连接,踏脚框架中部通过前后推拉杆与靠背框架下端连接,平躺电动推杆伸缩可调节靠背框架及踏脚框架的角度,使坐姿变成平躺;所述的便盆框架通过折叠上翻锁定装置与底座框架连接,手动上翻可锁定为水平位置,便盆框架上设置有便盆盖坐圈,平躺时作为腿托使用,便盆框架内设置有折叠便盆,在折叠便盆内手动放置垃圾袋即可完成如厕；所述的轮式驱动装置设置在轮椅架变形装置下方，包括二个驱动轮和一个转向轮形成倒三轮结构，驱动轮和转向轮均设置有轮罩壳，转向轮可向上翻转;所述的多足式爬楼装置包括设置在轮椅架变形装置下方的4个前支撑足组件及4个后支撑足组件，所述的支撑足组件包括水平设置的丝杆滑台、滑台电机、翻转蜗轮箱、翻转电机、升降杆、升降电机、平底支脚及轮变支脚；所述的控制系统与所述轮椅架变形装置、轮式驱动装置、多足式爬楼装置电性相接并控制，所述的驱动轮内设置有倒立摆系统,在微型计算机的控制下，通过电容触摸屏及微型计算机对系统各种状态参数的实时分析，使系统在水平方向或垂直方向上的位移和角度(角速度)的偏移量控制在允许的范围以内，从而使系统保持平衡,驱动轮连接在调速框架前端,所述的调速框架内安装了前支撑足组件；所述的前支撑足组件的位置上端固定连接有限制轨道槽，所述限制轨道槽的内部滑动条连接有后支撑足组件，所述内部滑动条连接前后电动推杆在限制轨道槽内滑动，在轮式驱动模式时，翻转电机通过翻转蜗轮箱把升降杆翻转至水平状态，内部滑动条带动后支撑足组件向前滑动到轮椅架变形装置下方，以减少轮椅前后总长度空间，在多足式爬楼模式时，翻转电机通过翻转蜗轮箱把升降杆翻转至垂直状态，内部滑动条带动后支撑足组件向后滑动到轮椅架变形装置后方，使轮椅前后总长度伸长，升降杆在升降电机作用下，使平底支脚及轮变支脚伸缩踩到地面或台阶平面,所述的平底支脚及轮变支脚内设置有压力传感器,所述的轮变支脚内设置有微型电动推杆和支脚滚轮;所述的调速电动推杆控制驱动轮角度平衡,实现驱动轮的转向及转速实时变化，调速电动推杆与摇杆控制器电连接;所述的扶手围栏上设置有微型计算机、电容触摸屏、摇杆控制器、前大灯、前转向灯、前摄像机、前激光测距传感器、后转向灯、后视镜、后尾灯、后摄像机和后激光测距传感器，扶手围栏内还设置有锂电池组、控制电路板...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博，吴茂念，金亚东，
申请(专利权)人：常州兰迪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32