轮/履耦合式自平衡无障碍轮椅制造技术

本发明专利技术涉及一种轮/履耦合式自平衡无障碍轮椅，是由上机架、下机架、主机架、下肢机架、辅轮架、辅轮、重心平衡机构、轮/履变结构移动平台构成，上机架、下机架同主机架的上端轴动装连接，通过重心平衡机构的调节可以绕主机架上端轴自动旋转，下肢机架与下机架动装连接，可以绕下机架外侧轴自动旋转。采用轮/履耦合式移动平台，使轮椅在攀越楼梯或障碍物时具有良好的越障能力。本发明专利技术结构合理、操作方便，将给下肢残障人士的出行、日常生活提供极大的方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种轮/履耦合式自平衡无障碍轮椅，属于一种在平地、楼梯以及凸凹不平的路面上都能安全稳定运行的无障碍轮椅。
技术介绍
自平衡无障碍轮椅是一种集运动机构、动态决策与规划、行为控制等多种技术于一体的综合系统。其中，星型轮式无障碍轮椅和履带式无障碍轮椅最具代表性。无障碍轮椅是老年人和下肢瘫痪病人在日常生活中不可或缺的代步工具，性能优越的轮椅，尤其是智能无障碍轮椅能使他们在完成部分日常活动的同时，重新获得生活能力，增强重新融入社会的信心。 星型轮式无障碍轮椅是目前国际上较为通用，也是研究最多的一种越障轮椅模式，是目前爬楼梯效果较好的轮椅，在一定程度上可以适应多种地形，但是这种星型轮式无障碍轮椅在爬越楼梯时会产生较大的颠簸，对于轮椅使用者来讲感觉很不舒服。而应用普遍使用的轮式轮椅，其越障性能又不强，若使用轮式轮椅爬越楼梯(假如一幢大楼门前并没有轮椅通道)，一般的做法是在整个楼梯铺设平板，这显然是不现实的。另一种做法是在轮式轮椅上安装爬越楼梯的辅助机构等，这样就会造成轮椅的机构相当复杂，而且轮椅也会很重。此外，履带式轮椅能够平稳的进行楼梯攀爬，适合大多数的室内外障碍地形，简单容易操作，相对于其他种类的无障碍轮椅更为安全稳定，无需专人辅助进行楼梯攀爬，但是履带式轮椅在平地上的运动速度缓慢，重量大，使得履带式轮椅在转弯及搬运等方面不方便。
技术实现思路
为了克服现有的无障碍轮椅在攀爬楼梯或攀越障碍物时不稳定、可靠性不高、速度缓慢等的缺陷，本专利技术提供一种安全、方便、稳定地攀爬楼梯或攀越障碍物的轮椅，使用者不需要任何的帮助就可以自由地在平地、楼梯台阶、斜坡上“行走”，将给残障人士的日常生活提供极大的方便。本专利解决技术问题所采用的技术方案是轮/履耦合式自平衡无障碍轮椅，是由上机架、下机架、主机架、下肢机架、辅轮架、辅轮、重心平衡机构、轮/履变结构移动平台构成，上机架、下机架同主机架的上端轴动装连接，通过重心平衡机构的调节可以绕主机架上端俯仰一定角度，下肢机架与下机架动装连接，可以绕下机架外侧轴自动旋转。辅轮架动装连接在下机架上，辅轮安装在辅轮架上，重心平衡机构安装在主机架与上、下机架之间，轮/履耦合式移动平台与主机架动装连接，采用轮/履耦合式移动平台，使轮椅在攀越楼梯或障碍物时具有良好的越障能力。上机架由上机架椅垫、上机架轴、头部支撑机架、头部支撑软垫、扶手、把手构成，椅垫固定在上机架轴上，两个扶手安装在上机架轴的前端，当轮椅攀爬楼梯、障碍物或平地行走时上使用者可手握扶手，以提高其稳定性。为了使老年人或肢体瘫痪病人在使用轮椅时更加舒适、放松，在上机架顶端安装一头部支撑机构，头部支撑机构包括头部支撑机架和头部支撑软垫两部分，头部支撑机架同上机架轴动装连接，可以沿着连接体上下移动，从而调节头部支撑软垫的具体位置。上机架同主机架动装连接，可以绕主机架的上端轴旋转一定的角度，主机架起固定作用，上机架、下机架、两电动推杆通过一定的支点动装连接在主机架上，控制箱和轮履变结构移动平台均固定连接在主机架上。下机架包括下机架轴和下机架椅垫两部分，下机架轴一端同主机架动装连接，另一端同下肢机架动装连接，老年人或者肢体瘫痪病人可根据自己的实际需要自行调节下肢机架同下机架之间的角度。下肢机架由下肢机架轴、脚踏板、护膝套构成，脚踏板和护膝套可以通过下肢机架轴上下调节其位置。采用轮/履耦合式移动平台，由轮式与履带式移动相互转换的变换机构、驱动装置、弾性履带构成，其轮式与履带式移动相互转换的变换机构由主动轮、支撑轮、推杆、六点连接体、六点连接体摆杆、支撑轮摆杆、连杆、曲柄构成，六点连接体与六点连接体摆杆、曲柄、连杆构成一曲柄摇杆机构，六点连接体与推杆动装连接，轮椅上、下楼梯时，控制箱中的ARM控制板通过程序控制推杆推动曲柄摇杆结构，使支撑轮展开一定的角度，从而实现移动平台由轮式移动向履带式移动的转换。平地行走时，移动平台的弾性履带不展开，驱动装置通过控制两个主动轮运转来驱动轮椅行走，调节主动轮的转速差，可以实现轮椅的转弯动作；上、下楼梯吋，控制箱中的ARM控制板控制辅轮自动抬起，通过轮式与履带式移动相互转换的变换机构将弹性履带展开，将座椅调高到适当的位置，通过驱动装置控制主动轮带动弹性履带按照一定的转速运行，从而实现轮椅的上、下楼梯运动。弾性履带附在主动轮上，驱动装置安装在两移动平台之间的主机架下端轴上，由电动机、減速器和联轴器构成。重心平衡机构是由两个电动推杆、两个角度传感器和ー个控制箱构成，控制箱内部装有ARM控制板和电机，两电动推杆底端通过ー支点动装连接在主机架上，另一端分别与上机架和下机架的底部轴相连接。两角度传感器分别装在下机架右侧轴的底部中间位置和上机架右侧轴的后部中间位置。重心平衡机构的控制流程为第一歩，向ARM控制板中输入设定的轮椅中心平衡角度值；第二步，轮椅上、下楼梯的过程中，角度传感器实时测得下机架和上机架右侧轴的倾斜角度，角度传感器将倾斜角度数值发送给ARM控制板，ARM控制板通过与初始设定角度值比较，ARM控制板计算出电动推杆的移动量；第三歩，ARM控制板再控制电动推杆的移动量以推动或回拉下机架和上机架，使下机架和上机架绕主机架的上端轴分别旋转一定的角度，使轮椅的重心达到平衡状态。有益效果I.本专利技术轮/履耦合式移动平台采用六点连接体与六点连接体摆杆、曲柄、连杆构成一曲柄摇杆机构实现了轮式与履带式移动相互转换，使轮式移动与履带式移动的优势有机统一起来；2.重心平衡机构采用角度传感器与控制器实现对电动推杆推力的控制，以达到控制整个轮椅重心的目的，解决了轮椅在进行履带式移动时产生的重心控制难题，保证轮椅 在上下楼梯的安全性；3.本专利技术移动平台的轮/履变换机构结构简单、使用方便，克服了以往无障碍轮椅轮/履变换机构结构复杂、控制系统繁琐的缺陷。附图说明图I是本专利技术的整体结构图。图2是本专利技术的座椅部分机架结构图。图3是本专利技术的无障碍轮椅移动平台主动轮外观结构图。图4是本专利技术的无障碍轮椅移动平台轮/履机构相互转换原理图。图5是本专利技术的无障碍轮椅移动平台轮式转履带式整体结构图。图6是本专利技术的无障碍轮椅平地行走时外观示意图。图7是本专利技术的无障碍轮椅上楼梯时外观示意图。图8是本专利技术的无障碍轮椅下楼梯时外观示意图。图9是本专利技术的运行模式切换图。图中1、上机架，2、重心平衡机构，3、主机架，4、轮/履变结构移动平台，5、辅轮，6、下肢机架，7、辅轮架，8、下机架，9、头部支撑软垫，10、头部支撑机架，11、把手，12、上机架轴，13、电动推杆，14、主机架轴，15、控制箱，16、下机架轴，17、脚踏板，18、下肢机架轴，19、护膝套，20、下机架椅垫，21、扶手，22、上机架椅垫，23、轮环，24、轮毂，25、电动机，26、支撑轮，27、支撑轮摆杆，28、垫片，29、连杆，30、曲柄，31、减速器，32、推杆，33、六点连接体，34、弾性履帯。具体实施例方式结合附图I所示说明本专利技术的整体结构构成。该轮/履耦合式自平衡无障碍轮椅由上机架I、重心平衡机构2、主机架3、轮/履变结构移动平台4、辅轮5、下肢机架6、辅轮架7、下机架8构成，上机架I和下机架8均同主机架3动装连接，通过重心平衡机构2的调节可以绕主机架3自动旋转一定的角度，下肢机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高学山，白阳，王冬晓，宗成国，靳飞，郭文增，李敬一，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：