一种基于可变形履带机构的轮椅机器人制造技术

本发明专利技术涉及代步机器人，具体地说是一种基于可变形履带机构的轮椅机器人，包括座椅支撑架及对称安装在座椅支撑架两侧、结构相同的变形履带机构，变形履带机构包括履带、驱动轮、驱动臂、张紧力控制臂、行走电机、张紧力控制臂电机、驱动臂电机及多个导向轮，驱动臂的一端连接有驱动轮，另一端与导向轮相连接，在座椅支撑架上设有驱动臂电机及行走电机；张紧力控制臂的一端与座椅支撑架连接，另一端设有导向轮，该导向轮与张紧力控制臂的另一端连动，在座椅支撑架上设有张紧力控制臂电机；所述座椅支撑架的前下方设有导向轮，各导向轮及驱动轮之间通过履带相连接。本发明专利技术具有越障功能，越障过程平衡，并具有较好的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及代步机器人，具体地说是一种基于可变形履带机构的轮椅机器人。
技术介绍
随着我国社会人口寿命的增长和老龄化程度的加剧，越来越多的老年人在出行时 需要以轮椅作为自己的代步工具。虽然目前的电动轮椅或智能轮椅的出现，节省了乘坐者 或助推者的体力消耗，也方便了乘坐者的使用；然而由于我国城镇居民大部分都住在没有 电梯设备的居民楼中，无论手动或自动轮椅在使用过程中都会受到上下楼梯的限制，这也 在很大程度上影响了老年人或残疾人的出行需要，同时也制约了电动轮椅的发展和应用。随着社会物质文明和精神文明的不断发展，对老年人或残疾人生活质量关注度的 不断提高，老年人或残疾人出行不便的问题正变得越来越突出。研制出具有上下楼梯功能 的轮椅将能够给老年人或残疾人带来极大的便利。
技术实现思路
为了解决目前老年人或残疾人乘坐的轮椅出行不便的问题，本专利技术的目的在于提 供一种具有上下楼梯、越障和在平地移动功能的基于可变形履带机构的轮椅机器人。该轮 椅机器人可以用于老年人或残疾人日常活动的代步工具。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的本专利技术包括座椅支撑架及对称安装在座椅支撑架两侧、结构相同的变形履带机 构，其中变形履带机构包括履带、驱动轮、驱动臂、张紧力控制臂、行走电机、张紧力控制臂 电机、驱动臂电机及多个导向轮，所述驱动臂的一端连接有驱动轮，另一端可相对摆动地与 安装在座椅支撑架上的导向轮相连接，在座椅支撑架上设有带动驱动臂摆动的驱动臂电机 及带动驱动轮转动的行走电机；所述张紧力控制臂的一端可相对摆动地与座椅支撑架连 接，另一端设有导向轮，该导向轮与张紧力控制臂的另一端连动，在座椅支撑架上设有驱动 张紧力控制臂摆动的张紧力控制臂电机；所述座椅支撑架的前下方设有导向轮，各导向轮 及驱动轮之间通过履带相连接。其中所述座椅支撑架安装有第一轴，第一轴的两端分别与两侧的变形履带机构 中的第三导向轮键连接，安装在座椅支撑架上的驱动臂电机的输出轴通过蜗轮蜗杆驱动第 一轴转动；所述驱动臂的另一端与第三导向轮相连，驱动臂一端连接的驱动轮以驱动臂为 半径、绕第一轴摆动；第三导向轮的上方设有安装在座椅支撑架上的第二压轮，履带由第三 导向轮与第二压轮之间通过；所述座椅支撑架的两侧分别设有第二轴，两侧变形履带机构 中的张紧力控制臂的一端分别与两侧的第二轴相连接，张紧力控制臂另一端设有第一导向 轮，第一导向轮以张紧力控制臂为半径、绕第二轴摆动；所述安装在座椅支撑架上的张紧力 控制臂电机的输出轴通过蜗轮蜗杆驱动第二轴转动；第二轴上安装有检测履带张紧力的扭 力传感器；张紧力控制臂的摆动轨迹上设有安装在座椅支撑架上的第一压轮，履带由第一 压轮的下方与第一导向轮的上方通过；所述座椅支撑架前下方的导向轮为第二导向轮，两侧变形履带机构中的第二导向轮通过第四轴相连接，履带由第二导向轮的底部绕过；所述 两侧变形履带机构中的驱动轮通过第三轴相连接，座椅支撑架上设有两个分别带动驱动轮 转动的行走电机；所述驱动臂电机为一个，张紧力控制臂电机为两个。本专利技术的优点与积极效果为1.本专利技术通过调整驱动臂及张紧力控制臂的摆动角度，实现了对履带张紧力的控 制，便得履带具有对“凸，，形地面产生“凹”形变形的适应能力。2.本专利技术通过驱动臂及张紧力控制臂的摆动，机器人能够翻越台阶、楼梯、斜坡等 障碍，越障过程平衡，并具有较好的稳定性。3.本专利技术保证轮椅在上下楼梯的过程中具有较大的支撑面，从而保证了乘坐者具 有较好的稳定性和安全性。4.本专利技术操作简单灵活，不需要其他人的辅助，适合老年人和残疾人使用。 附图说明图1为本专利技术正面的立体结构示意图；图2为本专利技术背面的立体结构示意图；图3为本专利技术的结构原理图；图如为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之一；图4b为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之二 ；图如为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之三；图4d为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之四；图如为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之五；图4f为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之六；图4g为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之七；图4h为专利技术应用于上楼梯过程的示意图之八；其中1为座椅支撑架，2为变形履带机构，3为履带，4为驱动轮，5为驱动臂，6为 张紧力控制臂，7为行走电机，8为张紧力控制臂电机，9为驱动臂电机，10为第一导向轮，11 为第二导向轮，12为第三导向轮，13为第一压轮，14为第二压轮，15为第一轴，16为第二轴， 17为第三轴，18为扭力传感器，19为第四轴。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1 3所示，本专利技术包括座椅支撑架1及对称安装在座椅支撑架1两侧、结构 相同的变形履带机构2，其中变形履带机构2包括履带3、驱动轮4、驱动臂5、张紧力控制臂 6、行走电机7、张紧力控制臂电机8、驱动臂电机9及第一 三导向轮10 12，座椅支撑架 1的椅背后面安装有第一轴15，第一轴15的两端是分别通过轴承安装在座椅支撑架1上 的、并由座椅支撑架1穿出与两侧的变形履带机构2中的第三导向轮12键连接；驱动臂电 机9通过电机座安装在座椅支撑架1上，驱动臂电机9的输出轴通过蜗轮蜗杆驱动第一轴 15转动。驱动臂5的一端连接有驱动轮4，另一端与第三导向轮12相连，驱动臂5 —端连 接的驱动轮4以驱动臂5为半径、绕第一轴15摆动。在第三导向轮12的上方设有第二压轮14，第二压轮14的轮轴安装在座椅支撑架1上，履带3由第三导向轮12与第二压轮14 之间通过。两侧变形履带机构2中的驱动轮4通过第三轴17相连接，座椅支撑架1上设有 两个分别带动两侧驱动轮4转动的行走电机7。在第三导向轮12的侧下方，设有通过轴承安装在座椅支撑架1上的第二轴16，张 紧力控制臂6的一端与第二轴16的一端相连接，另一端设有第一导向轮10，第一导向轮10 以张紧力控制臂6为半径、绕第二轴16摆动；第二轴16的另一端连接有检测履带张紧力的 扭力传感器18。张紧力控制臂电机8通过电机座安装在座椅支撑架1上，张紧力控制臂电 机8的输出轴通过蜗轮蜗杆驱动第二轴16转动。张紧力控制臂电机8为两个，分别安装在 座椅支撑架1的两侧。在张紧力控制臂6的摆动轨迹上设有第一压轮13，第一压轮13的轮 轴安装在座椅支撑架1上，履带3由第一压轮13的下方与第一导向轮10的上方通过。座椅支撑架1前下方设有第二导向轮11，两侧变形履带机构2中的第二导向轮11 通过第四轴19相连接，履带3由第二导向轮11的底部绕过。本专利技术的履带3由驱动轮4绕过、在第三导向轮12与第二压轮14之间穿过、再由 第一压轮13的底部绕过、依次绕过第一、二导向轮10、11后回到驱动轮4。本专利技术的驱动臂 电机9为一个，张紧力控制臂电机8为两个，行走电机7为两个。本专利技术的工作原理为 本专利技术的第二、三导向轮12、13的位置固定，第一、二压轮13、14的位置固定，驱动 臂5绕第三导向轮12摆动，张紧力控制臂6绕第二轴16摆动，驱动臂5及张紧力控制臂6 的长度固定。两个行走电机7分别带动两侧的驱动轮4转动，用于驱动轮椅机器人移动；两 个张紧力控制臂电机8用于驱动两侧的张紧力控制臂6摆动；驱动臂电机9带动两侧的驱 动臂5摆动。第一导向轮10与张紧力控制臂6共同绕第二轴16摆动。两侧第二轴16上 的两个扭力传感器18对本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于可变形履带机构的轮椅机器人，其特征在于：包括座椅支撑架（１）及对称安装在座椅支撑架（１）两侧、结构相同的变形履带机构（２），其中变形履带机构（２）包括履带（３）、驱动轮（４）、驱动臂（５）、张紧力控制臂（６）、行走电机（７）、张紧力控制臂电机（８）、驱动臂电机（９）及多个导向轮，所述驱动臂（５）的一端连接有驱动轮（４），另一端可相对摆动地与安装在座椅支撑架（１）上的导向轮相连接，在座椅支撑架（１）上设有带动驱动臂（５）摆动的驱动臂电机（９）及带动驱动轮（４）转动的行走电机（７）；所述张紧力控制臂（６）的一端可相对摆动地与座椅支撑架（１）连接，另一端设有导向轮，该导向轮与张紧力控制臂（６）的另一端连动，在座椅支撑架（１）上设有驱动张紧力控制臂（６）摆动的张紧力控制臂电机（８）；所述座椅支撑架（１）的前下方设有导向轮，各导向轮及驱动轮（４）之间通过履带（３）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于可变形履带机构的轮椅机器人，其特征在于包括座椅支撑架(1)及对称 安装在座椅支撑架(1)两侧、结构相同的变形履带机构O)，其中变形履带机构(2)包括履 带(3)、驱动轮(4)、驱动臂(5)、张紧力控制臂(6)、行走电机(7)、张紧力控制臂电机(8)、 驱动臂电机(9)及多个导向轮，所述驱动臂(5)的一端连接有驱动轮G)，另一端可相对摆 动地与安装在座椅支撑架(1)上的导向轮相连接，在座椅支撑架(1)上设有带动驱动臂(5) 摆动的驱动臂电机(9)及带动驱动轮(4)转动的行走电机(7)；所述张紧力控制臂(6)的一 端可相对摆动地与座椅支撑架(1)连接，另一端设有导向轮，该导向轮与张紧力控制臂(6) 的另一端连动，在座椅支撑架(1)上设有驱动张紧力控制臂(6)摆动的张紧力控制臂电机 (8)；所述座椅支撑架(1)的前下方设有导向轮，各导向轮及驱动轮(4)之间通过履带(3) 相连接。2.按权利要求1所述基于可变形履带机构的轮椅机器人，其特征在于所述座椅支撑 架(1)安装有第一轴(15)，第一轴(1 的两端分别与两侧的变形履带机构( 中的第三导 向轮(1 键连接，安装在座椅支撑架(1)上的驱动臂电机(9)的输出轴通过蜗轮蜗杆驱动 第一轴(1 转动；所述驱动臂( 的另一端与第三导向轮(1 相连，驱动臂( 一端连接 的驱动轮以驱动臂(5)为半径、绕第一轴(15)摆动。3.按权利要求2所述基于可变形履带机构的轮椅机器人，其特征在于所述第三导向 轮(1 的上方设有安装在座椅支撑架(1)上的第二压轮(14)，履带C3)由第三导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王挺，姚辰，李小凡，王忠，罗宇，智迪，徐梁，刘敏杰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]