一种用于上下台阶的体感代步装置制造方法及图纸

一种用于上下台阶的体感代步装置，属于代步工具技术领域，解决老年人及残障人士上下台阶的技术问题，本装置包括车架、轮毂电机、伸缩平台、感知系统和剪式升降机构，一方面，提供动力的轮毂电机和体感控制的压力传感器相配合，通过人体重心的改变来控制机器人的前进、转弯、后退和停止；另一方面，提供垂直移动的二级剪式机构和提供推力的电推杆相配合，提供水平移动的丝杠螺母和提供扭矩的减速电机相配合，机器人可以通过传感器检测前面是否有楼梯以及检测楼梯的高度是否可实现上下楼功能，条件满足机器人会根据楼梯高度和宽度来控制垂直和水平的运动距离来适应不同尺寸的楼梯。本体感代步装置性价比高，能够实现代步与辅助上楼的有效结合。的有效结合。的有效结合。

【技术实现步骤摘要】
一种用于上下台阶的体感代步装置


[0001]本技术属于代步工具
，具体涉及一种用于上下台阶的体感代步装置。

技术介绍

[0002]随着世界对老龄化的重视，各方面对老年人的陪护要求越来越高。鉴于目前科技水平和经济水平的限制，传统的老式小区状况在短时间内不会有太大改变。因此，如何设计一款既环保又经济、操作简便的辅助上下楼装置成为一项工程问题。辅助上下楼装置的设计制作，也逐渐成为国内外各个科研机构关注的焦点。
[0003]目前生活中普通使用的多是一些简易的辅助装置，其结构较为简单，仅由扶手和支撑骨架组成，市场上形式多样的此种产品，区别在于选取材料的不同和外形结构的不同，扶手材料多为橡胶、合成塑料，支撑骨架则有合金、不锈钢等几种，但原理都是一样的，即通过人体依附骨架结构的支撑维持自身平衡从而达到上下楼梯的目的。这种类型的辅助产品有着价格便宜、使用便捷的优点，但同时也存在使用寿命低、使用费时费力、稳固性低、对老年人安全上下楼没有保障等缺陷。目前大多数老年人存在骨质疏松、半身不遂等疾病，使用简易辅助装置上下楼虽有锻炼身体的作用，但也存在着摔伤的风险，因此简易辅助装置看起来使用方便、价格低廉，但是从长远看对老年人安全造成的威胁是金钱无法衡量的，其潜在使用成本远远高于一个辅助产品的价格。在倡导老年人安享晚年的当今社会，设计一款安全便捷的辅助产品成为急需解决的问题。
[0004]近几年又兴起了一种安全性较高的电动座椅辅助装置，其工作原理同样也很简单，亦是通过电机驱动载有老人的座椅沿楼梯导轨上下滑动而达到上下楼的目的，与简易辅助产品大不相同，是一款半自动的辅助装置。有楼梯导轨和座椅的设置，可以帮助老年人轻松安全的上下楼，大大减少了时间成本及老年人摔倒的风险。这种新型辅助产品节省时间体力，从安全的角度上看比简易辅助产品优秀很多，但仍存在了一些不可忽视的缺点，比如，占地空间大、安装麻烦且不易拆卸等，而且无法满足随时随地使用的需要。
[0005]随着日常生活中无障碍设施的增多，轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，故还有一种轮椅式上下楼辅助机器，其按照其传动方式可分为：星轮式爬楼机和履带式爬楼机两种。星轮机构由于其星轮轮距和深度固定，而楼梯台阶的高、宽尺寸不一，在爬行中容易出现错位打滑现象，存在的安全隐患；且星轮式爬楼轮椅体积较大，整体比较重，难以在所有住宅楼梯上使用。履带型机构的爬楼梯轮椅采用比星轮机构更为连续的行走方式，当履带每离开上一台阶或行进到下一台阶时会出现因重心偏离而前后倾侧，故履带式爬楼轮椅不适合在楼梯阶沿太光滑以及斜度大于30－35度的环境使用；且履带磨损较大以至后期维修成本高，其平地行走时阻力较大，转角处拐弯不灵活。所以轮椅式上下楼辅助机器，还需要进一步的改进和完善。
[0006]目前市场是存在的老年人上下楼辅助产品基本就上述几种，其他例如全自动辅助产品、步进支持式辅助产品等还在实验室阶段，无法在短时间内形成产品，并且存在使用效
果不理想、制造成本高、技术不成熟等问题。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，解决老年人及残障人士上下台阶的技术问题，本技术提供一种用于上下台阶的体感代步装置。
[0008]本技术通过以下技术方案予以实现。
[0009]一种用于上下台阶的体感代步装置，它包括车架、轮毂电机、伸缩平台、感知系统和剪式升降机构，其中：
[0010]所述车架首部的内壁上固定安装减速电机，减速电机的动力输出轴与丝杠固定连接；所述车架首部的前后两侧分别安装轮毂电机，车轴贯穿车架分别连接轮毂电机的转轴，车架尾部的前后两侧分别安装万向轮毂；所述车架的上方设置踏板，踏板上表面首部的一侧竖直向上设置扶手；
[0011]所述伸缩平台包括顶板、底板、固定设置于伸缩平台首尾两侧的挡板和固定设置于伸缩平台前后两侧的侧板，位于伸缩平台首侧的挡板上设置有通孔，通孔中安装与所述丝杠相配合的丝杠螺母，侧板的外侧壁上分别安装抽屉滑轨，车架的内侧壁上设置有与抽屉滑轨相配合的滑槽，减速电机通过丝杠螺母传动结构驱动伸缩平台沿抽屉滑轨滑出车架或者收回车架；
[0012]所述剪式升降机构设置于伸缩平台中，剪式升降机构包括剪叉臂和剪叉轴，若干剪叉臂“X”字形交叉布置组成单层二级式剪式升降机构，前后两侧剪式升降机构的上端与所述顶板的下表面铰接，前后两侧剪式升降机构的下端与底板的上表面铰接，两侧剪叉臂的最下端之间通过剪叉轴连接；电动推杆的下部与剪叉轴铰接，电动推杆的上部与位于上部的剪叉臂铰接，代步装置上台阶时，电动推杆驱动剪式升降机构向上展开直至顶板的上表面与下一级台阶的上表面平齐；
[0013]所述感知系统包括压力传感器、距离传感器和限位开关，所述压力传感器设置于踏板的下表面上并位于使用者脚踏位置处，距离传感器设置于踏板尾部的下表面上并位于伸缩平台的外侧；所述限位开关包括第一限位开关、第二限位开关和第三限位开关，所述第一限位开关设置于伸缩平台前侧的挡板上，伸缩平台触碰第一限位开关，减速电机停止运动，伸缩平台回收至车架内；所述第二限位开关安装于底板的下表面上，代步装置下台阶时，剪式升降机构驱动底板伸出，第二限位开关触碰下一级台阶的上表面，剪式升降机构展开至下行程终了位置；所述第三限位开关设置于伸缩平台侧板的内壁上，剪式升降机构驱动底板向伸缩平台内部回收直至触碰第三限位开关，剪式升降机构回收至上行程终了位置。
[0014]进一步地，所述踏板的上表面上安装扶手底座，扶手的根部安装于扶手底座上。
[0015]进一步地，所述踏板的上方盖设脚垫。
[0016]进一步地，所述压力传感器为薄膜片式压力传感器，所述距离传感为激光测距传感器。
[0017]进一步地，所述万向轮毂通过轮毂支撑架安装在车架上。
[0018]进一步地，所述底板的上表面上安装蓄电池和控制系统，所述蓄电池的输出电压为24V，电容量为8500mAh，蓄电池与各电气元件电连接，为电气元件提供电源；所述控制系
统包括单片机，所述轮毂电机、电推杆、减速电机与感知系统的信号线分别与单片机电连接。
[0019]进一步地，所述单片机的型号为STM32407VET6型单片机。
[0020]与现有技术相比本技术的有益效果为：
[0021]本体感代步装置结构紧凑、设计合理、自动化程度高、制造成本低、性价比高、使用效果远超普通代步工具，符合老年人的使用需求，解决了现有代步车只能在地面上活动的限制，通过集机械、电子于一体的设计理念，实现了代步与辅助上楼的有效结合。
附图说明
[0022]图1为本技术主视结构示意图；
[0023]图2为图1中A
‑
A面剖视结构示意图；
[0024]图3为图1的俯视结构示意图；
[0025]图4为图3中B
‑
B面剖视结构示意图；
[0026]图5为本技术的运动原理主视图；
[0027]图6为图5的俯视结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于上下台阶的体感代步装置，它包括车架（1）、轮毂电机（2）、伸缩平台（5）、感知系统和剪式升降机构（6），其特征在于：所述车架（1）首部的内壁上固定安装减速电机，减速电机的动力输出轴与丝杠固定连接；所述车架（1）首部的前后两侧分别安装轮毂电机（2），车轴（11）贯穿车架（1）分别连接轮毂电机（2）的转轴，车架（1）尾部的前后两侧分别安装万向轮毂（9）；所述车架（1）的上方设置踏板（3），踏板（3）上表面首部的一侧竖直向上设置扶手（10）；所述伸缩平台（5）包括顶板、底板（8）、固定设置于伸缩平台首尾两侧的挡板和固定设置于伸缩平台前后两侧的侧板，位于伸缩平台首侧的挡板上设置有通孔，通孔中安装与所述丝杠相配合的丝杠螺母，侧板的外侧壁上分别安装抽屉滑轨（4），车架（1）的内侧壁上设置有与抽屉滑轨（4）相配合的滑槽，减速电机通过丝杠螺母传动结构驱动伸缩平台（5）沿抽屉滑轨（4）滑出车架（1）或者收回车架（1）；所述剪式升降机构（6）设置于伸缩平台（5）中，剪式升降机构（6）包括剪叉臂和剪叉轴，若干剪叉臂“X”字形交叉布置组成单层二级式剪式升降机构，前后两侧剪式升降机构（6）的上端与所述顶板的下表面铰接，前后两侧剪式升降机构（6）的下端与底板（8）的上表面铰接，两侧剪叉臂的最下端之间通过剪叉轴连接；电动推杆（7）的下部与剪叉轴铰接，电动推杆的上部与位于上部的剪叉臂铰接，代步装置上台阶时，电动推杆（7）驱动剪式升降机构（6）向上展开直至顶板的上表面与下一级台阶的上表面平齐；所述感知系统包括压力传感器（12）、距离传感器（13）和限位开关，所述压力传感器（12）设置于踏板（3）的下表面上并位于使用者脚踏位置处，距离传感器（13）设置于踏板（3）尾部的下表面上并位于伸缩平台（5）的外侧；所述限位...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋飞，李云帆，王若羽，杜泽宇，余梦成，许晨，李一凡，岳一领，王帆，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：新型
国别省市：