CN101803980B - 无障碍轮椅 - Google Patents

Abstract

一种无障碍轮椅，包括椅架、一对前轮、一对后驱动轮、前撑驱动器、前撑足、连接一对前轮的前轮架、前架驱动器、一对后撑驱动器和一对后撑足；所述前轮架与前架驱动器的驱动件连接，所述前撑驱动器的固定件销接在前轮架的上部，所述前撑足与前撑驱动器的驱动件连接，在前撑驱动器与前轮架上部之间设有前撑摆动机构；所述两后撑驱动器之间由一后连接架连接，两后撑驱动器的固定件均销接在所述后连接架上，所述两后撑足分别与两后撑驱动器的驱动件连接，两后撑驱动器与椅架之间设有后撑摆动机构。本发明是一种普通电动轮椅与现代步行机器人相结合的车辆，稳定性好，能自动适应不同高度、宽度的楼梯的上下，该轮椅的驾驶人可无需他人监护，自行驾驶轮椅上下楼。

Description

无障碍轮椅

技术领域

本发明涉及专门适用于病人或残疾人的运输工具，特别适于爬楼梯用。

背景技术

目前能实现上下楼爬梯的轮椅有两种，一种是轮式的，以美国人迪恩·卡门发明的被称之为“iBOT独立机动系统”的轮椅最为著名。该轮椅共有6个轮子，前面两个万向轮，后面每侧各2个轮子。前轮只在静止时才落下，起支撑作用，行驶时前轮悬空。平地行驶时后面每侧的2个轮子只有一个轮子触地滚动。上下楼时后面每侧的2个轮子交替触地翻转，实现上下楼。可见不论是平地行驶还是上下楼行驶，这种轮椅实际上都构成了只有后面每侧一个轮子触地的2轮车。这种轮椅的控制系统包含有多个陀螺仪，较复杂，售价也较贵。由于这种轮椅行驶时只有左右两点触地，故其上下楼时调节平衡的能力较弱，因此厂家规定轮椅驾驶人上下楼时需双手把握楼梯扶手，且要经专门培训方可驾驶。

另一种可上下楼的轮椅是履带式的，这种轮椅国内外都有生产。这种轮椅的大部分并不用来单独行驶，只是在地铁入口处或公寓楼前设置，用来驮运轮椅上下楼。

中国公开号是CN101073526的发明专利申请公布说明书公开的电动步行式无障碍轮椅是一种轮式爬楼梯轮椅，它是由坐架、靠背架、前轮、后轮和机械腿构成。靠背架位于坐架后方，前轮位于坐架前下方两侧，后轮位于坐架后下方两侧，机械腿位于坐架底部后方；机械腿是完成本发明在楼梯上上下攀登的主要部件，为了保证它在楼梯等台阶路面上行走时的平稳安全和无颠簸冲击及下滑惯性，它的运行方式采用了模拟人类步行的仿生原理，它的结构是由左右各一条上支腿、下支腿、拉杆、牵引臂及曲轴构成，并设有电机及传动部件；上支腿下端与下支腿上端设连轴动装，另在该连轴下方的下支腿适当位置上设轴孔与拉杆下端动装；上支腿中上方适当位置设轴孔与底架后部的机械腿装配轴动装，将机械腿安装在底架两侧。机械腿以下支腿下端作为在地面上的支点，以电机为动力拉动机械腿活动，并与后轮配合带动本发明完成在楼梯的上下起落和前进后退的行程。在楼梯行走过程中需先将靠背架的卡轴提起，将靠背架调至后仰角度，同时二后轮也随着前移，使轮椅重心落在后轮上，前后重量平衡。上述专利申请存在如下问题：a、上述轮椅上下楼过程中与地面同时接触支点的前后距离很小，一般不超过一级台阶的宽度，由此要求“在上下楼时需由护理者监护和把握推把掌握轮椅的水平，并放下前支腿以保安全”，所以轮椅的稳定性很差。b、上述轮椅的步行机构的尺寸不能自动调整，运动轨迹是确定的，因此该专利轮椅不能适应不同高度、宽度的楼梯。

发明内容

本发明的目的在于提出一种稳定性好、能自动适应不同高度、宽度的楼梯的无障碍轮椅，该轮椅的驾驶人可无需他人监护，自行驾驶轮椅上下楼。

为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：

本发明包括椅架、一对前轮、一对后驱动轮和固定在椅架后部处于椅座下方的蓄电池，还包括前撑驱动器、前撑足、连接一对前轮的前轮架、前架驱动器、一对后撑驱动器和一对后撑足；所述前撑驱动器、前架驱动器和后撑驱动器均具有固定件和相对固定件运动的驱动件；所述前架驱动器的固定件连接在椅架上，所述前轮架与前架驱动器的驱动件连接，所述前撑驱动器的固定件销接在前轮架的上部，所述前撑足与前撑驱动器的驱动件连接，在前撑驱动器与前轮架上部之间设有前撑摆动机构；所述两后撑驱动器分别处于两后驱动轮的内侧，两者之间由一后连接架连接，后连接架固定在椅架上，两后撑驱动器的固定件均销接在所述后连接架上，所述两后撑足分别与两后撑驱动器的驱动件连接，两后撑驱动器与椅架之间设有后撑摆动机构。

所述的前架驱动器具有前架壳体、前架滑套、固定在前架壳体顶部的前架电机、处于前架壳体内由前架电机带动旋转的前架螺杆和在上述前架螺杆上作直线移动的前架螺母，所述前架滑套与前架螺母连接，所述前架壳体的前面设有纵向开口，前架滑套的上端固定有处于前架壳体的纵向开口外部的固定座，所述前轮架的上端固定在固定座上，前轮架的下端通过下连接板固定在前架滑套下部，所述前架滑套即为所述前架驱动器的驱动件，所述前架驱动器壳体即为所述前架驱动器的固定件。

所述前架的上端设有一对上连接板。

所述前撑驱动器具有前撑壳体、前撑滑套、固定在前撑壳体顶部的前撑电机、处于前撑壳体内由前撑电机带动旋转的前撑螺杆和在前撑螺杆上作直线移动的前撑螺母，所述前撑壳体通过销轴销接在两上连接板之间，所述前撑滑套与前撑螺母连接，所述前撑足固定在前撑滑套的下端，前撑滑套即为所述前撑驱动器的驱动件，前撑壳体即为前所述撑驱动器的固定件。

所述后连接架对应两后撑驱动器的部位上各设有后撑销接座。

所述的后撑驱动器具有后撑壳体、后撑滑套、后撑电机、由后撑电机带动旋转的后撑螺杆和在后撑螺杆上作直线移动的后撑螺母，所述后撑壳体的上端通过销轴销接在后撑销接座上，所述后撑滑套的上端连接在上述后撑螺母上，所述后撑足固定在后撑滑套的下端，所述后撑滑套即为所述后撑驱动器的驱动件，后撑壳体即为所述后撑驱动器的固定件。

所述前撑摆动机构具有前摆弹性片、固定在前轮架上部的前摆电机和安装在前摆电机轴上的前摆凸轮，所述前摆弹性片的下端固定在前撑壳体的后侧面上，前摆弹性片的上端与前摆凸轮相贴。

所述两后撑驱动器的后撑壳体之间还连接一前连接板。

所述后撑摆动机构具有后摆弹性片、后摆电机和安装在后摆电机轴上的后摆凸轮，所述后摆弹性片上端固定在后连接架上，后摆弹性片下部向前折形成连接部，所述后摆电机处于前连接板的后侧且连接在后摆弹性片的连接部上，所述后摆凸轮与所述前连接板后侧面相贴。

本发明轮椅是一种普通电动轮椅与现代步行机器人相结合的车辆。平地行驶时它就是一辆普通的电动轮椅，而上下楼或越过障碍时它实际上就是一辆步行与滚动相结合的机器人。本发明轮椅在普通居民住宅楼内上下楼过程中与地面同时接触支点的前后距离将保持跨越3-4级楼梯，即若下支点在第1级台阶上，则上支点在第3或第4级台阶上，因此上下楼过程中稳定性好、安全性好，驾驶人可无需他人监护，自行驾驶轮椅上下楼。由于本发明轮椅的控制器根据接受到的不同位置的传感器信号分别向前撑驱动器和后撑驱动器发出信号，而且前撑驱动器和后撑驱动器彼此独立行动，所以能自动适应不同高度、宽度的楼梯。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的平地行驶状态立体示图；

图2是反映前架驱动器、前撑驱动器和后撑驱动器动作状态示图（省略一后轮）；

图3是前撑驱动器和前架驱动器的连接示图；

图4是前撑驱动器和前撑足的连接示图；

图5是滚轮示图；

图6是前架驱动器、前撑驱动器和前撑摆动机构的连接示图；

图7是图5的A部放大图；

图8是前撑摆动机构示图；

图9是两后撑驱动器和后撑摆动机构的连接示图；

图10是后撑驱动器和后撑足连接示图；

图11是本发明的上下楼行驶状态示图。

具体实施方式

实施例1

附图所示的实施例1包括椅架6、固定在椅架6后部处于椅座下方的蓄电池10，一对是万向轮的前轮5和一对后驱动轮9，一对前轮5之间由前轮架2连接，此外还包括前撑驱动器1、前撑足4、前架驱动器3、一对后撑驱动器7和一对后撑足8。所述前撑驱动器1、前架驱动器3和后撑驱动器7都采用螺旋转动机构，各具有固定件和驱动件。所述前架驱动器3的固定件连接在椅架6上，所述前轮架2与前架驱动器3的驱动件连接，所述前撑驱动器1的固定件销接在前轮架2的上部，所述前撑足4与前撑驱动器1的驱动件连接，在前撑驱动器1与前轮架2上部之间设有前撑摆动机构11。所述两后撑驱动器7分别处于两后驱动轮9的内侧，两后撑驱动器7之间由一后连接架14连接，后连接架14固定在椅架6上，两后撑驱动器7的固定件均销接在所述后连接架14上，所述两后撑足8分别与两后撑驱动器7的驱动件连接，两后撑驱动器7与椅架6之间设有后撑摆动机构12。此外，本无障碍轮椅还具有连接在椅架6前部的扶手16和设置在椅座上的操纵控制器17。

所述的前架驱动器3具有前架壳体3-1、前架滑套3-5、固定在前架壳体3-1顶部的前架电机3-3、处于前架壳体3-1内由前架电机3-3带动旋转的前架螺杆3-2和在上述前架螺杆3-2上作直线移动的前架螺母，所述前架滑套3-5与前架螺母连接，所述前架壳体3-1的前面设有纵向开口，前架滑套3-5的上端固定有处于前架壳体3-1的纵向开口外部的固定座3-4，所述前轮架2的上端固定在固定座3-4上，前轮架2的下端通过下连接板2-2固定在前架滑套3-5下部。所述前架滑套3-5即为所述前架驱动器3的驱动件，所述前架驱动器壳体3-1即为所述前架驱动器3的固定件。当前架螺母在前架螺杆3-2上移动时，通过前架滑套3-5带动两前轮5升降。

所述前轮架2的上端设有一对上连接板2-1。前撑驱动器1具有前撑壳体1-1、前撑滑套1-5、固定在前撑壳体1-1顶部的前撑电机1-3、处于前撑壳体3-1内由前撑电机1-3带动旋转的前撑螺杆1-2和在前撑螺杆1-2上作直线移动的前撑螺母1-4，所述前撑壳体1-1通过销轴1-6销接在两上连接板2-1之间，所述前撑滑套1-5与前撑螺母1-4连接，所述前撑足4固定在前撑滑套1-5的下端，前撑滑套1-5即为所述前撑驱动器1的驱动件，前撑壳体1-1即为所述前撑驱动器1的固定件。

所述前撑摆动机构11具有前撑弹性片11-1、固定在前轮架2上部的前摆电机11-3和安装在前摆电机轴上的前摆凸轮11-2，所述前摆凸轮11-2由支承体11-2-1、滚轮轴11-2-2和安装在滚轮轴11-2-2 上的滚轮11-2-3组成，所述支承体11-2-1固定在前摆电机轴11-3-1上，所述滚轮轴11-2-2平行于上述前摆电机轴11-3-1且连接在支承体的一侧。所述前摆弹性片11-1的下端固定在所述前撑驱动器1的前撑壳体1-1的后侧面上，前摆弹性片11-1的上端与前摆凸轮11-2相贴。

所述前撑驱动器1随前轮架2的升降而升降，当前撑驱动器1的前撑螺母1-4在前撑螺杆1-2上移动时，前撑螺母1-4通过前撑滑套1-5带动两前撑足4升降。当前摆电机11-3旋转带动前撑凸轮11-2转动，前撑凸轮11-2的滚轮11-2-3触及弹性片11-1，弹性片11-1受力带动前撑驱动器1绕销轴1-6摆动。当前撑凸轮11-2转回，前撑驱动器1在本身重力作用下复位。所述前撑壳体1-1为方形或矩形，前撑壳体1-1内处于前撑螺杆的下部设有滚轮18（见图5），其连接杆18-1通过前撑滑套1-5后侧面的槽和壳体1-1的孔伸出。在前撑驱动器1压地下伸的过程中，安装在前撑壳体1-1上的滚轮18将沿前撑滑套1-5的内壁滚动，连接杆18-1在前撑滑套1-5后侧面的槽内滑动，从而保证了前撑螺杆1-2始终在前撑滑套1-5内且与中心平行，避免了前撑螺杆1-2承受弯矩。在前撑驱动器1的前撑壳体1-1和前轮架2之间铰接有由两连杆15-1铰接而成的限位件15，防止前撑驱动器1的过度张开。

所述后连接架14对应两后撑驱动器7的部位上各设有后撑销接座14-1（见图9），所述两后撑驱动器7的后撑壳体7-1之间还连接一前连接板13（见图9）。

所述后撑驱动器7具有后撑壳体7-1、后撑滑套7-5、后撑电机7-3、由后撑电机7-3带动旋转的后撑螺杆7-2和在后撑螺杆7-2上作直线移动的后撑螺母7-4，所述各后撑壳体7-1的上端通过销轴7-6销接在对应后撑销接座14-1上，所述后撑滑套7-5的上端连接在对应后撑螺母7-4上，所述后撑足8固定在对应后撑滑套7-5的下端，所述后撑滑套7-5即为所述后撑驱动器7的驱动件，后撑壳体7-1即为所述后撑驱动器7的固定件。

所述后撑摆动机构12具有后摆弹性片12-1、后摆电机12-3和安装在后摆电机轴上的后摆凸轮12-2，后摆凸轮12-2由支承体12-2-1、滚轮轴12-2-2和安装在滚轮轴12-2-2 上的滚轮12-2-3组成。所述后摆弹性片12-1上端固定在后连接架14上，后摆弹性片12-1下部向前折形成连接部，所述后摆电机12-3处于前连接板13的后侧且连接在后摆弹性片12-1的连接部上，所述后摆凸轮12-2与所述前连接板13后侧面相贴。

当后摆电机12-3旋转带动后摆凸轮12-2转动，后摆凸轮12-2的滚轮12-2-3触及前连接板13，后摆弹性片12-1受力进而推动后撑驱动器7绕销轴7-6摆动。

本轮椅平地行驶的方式与普通电动轮椅完全一样。平时由后驱动轮驱动，并通过控制左右轮的转速差实现转向。前轮由两个万向轮构成，仅起支撑作用。本轮椅上、下楼时借助前、后撑驱动器协调动作实现。本轮椅上楼时倒退行驶，下楼时前进行驶。即不论是上楼还是下楼轮椅与驾驶人总是面对楼梯的下方。

见图11，本轮椅在上下楼的过程中，两个后撑驱动器7与前架驱动器3、前撑驱动器1的动作完全决定于传感器检测到的结果。

在上楼开始时，前撑驱动器1在前撑摆动机构11的前摆电机11-3的作用下处于铅直状态，后撑驱动器7在后撑摆动机构12的后摆电机12-3作用下处于与铅垂线成约15度的状态，轮椅倒退行驶。当传感器检测到后驱动轮接近后台阶面，后撑驱动器7驱动后撑足8下伸，并且触地后继续下伸，后驱动轮9同时倒转，直到传感器检测到后驱动轮9已达后一台阶的上方，完成了上一台阶。当传感器检测到前轮5已接近后台阶，则前撑驱动器1驱动前撑足4触地，前架驱动器2驱动前轮5上提，使前轮5略高于下一台阶面，在后撑驱动器7与后驱动轮9的动作下，前轮5完成了上一台阶。

在下楼开始时，前撑驱动器1在前撑摆动机构作用下处于与铅直线成约8度状态，后撑驱动器7在后撑摆动机构作用下处于与铅垂线成约20度的状态。轮椅前进行驶，传感器检测到前轮接近前台阶时，前撑驱动器1驱动前撑足4触下一台阶面，前架驱动器上提前轮5刚离地，在后驱动轮的推动下，前轮逐步向下一台阶面下伸，倾斜的前撑驱动器1逐步回正。当前轮触下一台阶面后，则完成了前轮下一级台阶。同样，当传感器检测到后驱动轮轴心接近前台阶面时，后撑驱动器7驱动后撑足8向前下方下伸，直至传感器检测到触下方台阶面后改为回收，后驱动轮9同时向前下方台阶面正转。直到后驱动轮9已达前下方台阶面上，完成了下一台阶。

另外，在上下楼过程中，座椅的水平通过座架上装有的2维倾角传感器控制。上下楼的过程中通过倾角传感器随时检测座椅是否处于水平状态。座椅面一旦发生倾斜，此时若前后倾斜则通过前撑足或前轮伸缩调节；若左右倾斜则通过两后撑足伸缩调节。

Claims (9)

1.一种无障碍轮椅，包括椅架（6）、一对前轮（5）、一对后驱动轮（9）和固定在椅架（6）后部处于椅座下方的蓄电池（10），其特征在于：还包括前撑驱动器（1）、前撑足（4）、连接一对前轮（5）的前轮架（2）、前架驱动器（3）、一对后撑驱动器（7）和一对后撑足（8）；所述前撑驱动器（1）、前架驱动器（3）和后撑驱动器（7）均具有固定件和相对固定件运动的驱动件；所述前架驱动器（3）的固定件连接在椅架（6）上，所述前轮架（2）与前架驱动器（3）的驱动件连接，所述前撑驱动器（1）的固定件销接在前轮架（2）的上部，所述前撑足（4）与前撑驱动器（1）的驱动件连接，在前撑驱动器（1）与前轮架（2）上部之间设有前撑摆动机构（11）；所述两后撑驱动器（7）分别处于两后驱动轮（9）的内侧，两者之间由一后连接架（14）连接，后连接架（14）固定在椅架（6）上，两后撑驱动器（7）的固定件均销接在所述后连接架（14）上，所述两后撑足（8）分别与两后撑驱动器（7）的驱动件连接，两后撑驱动器（7）与椅架（6）之间设有后撑摆动机构（12）。

2.根据权利要求1所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述的前架驱动器（3）具有前架壳体（3-1）、前架滑套（3-5）、固定在前架壳体（3-1）顶部的前架电机（3-2）、处于前架壳体（3-1）内由前架电机（3-3）带动旋转的前架螺杆（3-2）和在上述前架螺杆（3-2）上作直线移动的前架螺母，所述前架滑套（3-5）与前架螺母连接，所述前架壳体（3-1）的前面设有纵向开口，前架滑套（3-5）的上端固定有处于前架壳体（3-1）的纵向开口外部的固定座（3-4），所述前轮架（2）的上端固定在固定座（3-4）上，前轮架（2）的下端通过下连接板（2-2）固定在前架滑套（3-5）下部，所述前架滑套（3-5）即为所述前架驱动器（3）的驱动件，所述前架驱动器壳体（3-1）即为所述前架驱动器（3）的固定件。

3.根据权利要求1所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述前轮架（2）的上端设有一对上连接板（2-1）。

4.根据权利要求3所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述前撑驱动器（1）具有前撑壳体（1-1）、前撑滑套（1-5）、固定在前撑壳体（1-1）顶部的前撑电机（1-3）、处于前撑壳体（1-1）内由前撑电机（1-3）带动旋转的前撑螺杆（1-2）和在前撑螺杆（1-2）上作直线移动的前撑螺母（1-4），所述前撑壳体（1-1）通过销轴（1-6）销接在两上连接板（2-1）之间，所述前撑滑套（1-5）与前撑螺母（1-4）连接，所述前撑足（4）固定在前撑滑套（1-5）的下端，前撑滑套（1-5）即为所述前撑驱动器（1）的驱动件，前撑壳体（1-1）即为所述前撑驱动器（1）的固定件。

5.根据权利要求1所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述后连接架（14）对应两后撑驱动器（7）的部位上各设有后撑销接座（14-1）。

6.根据权利要求5所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述的后撑驱动器（7）具有后撑壳体（7-1）、后撑滑套（7-5）、后撑电机（7-3）、由后撑电机（7-3）带动旋转的后撑螺杆（7-2）和在后撑螺杆（7-2）上作直线移动的后撑螺母（7-4），所述后撑壳体（7-1）的上端通过销轴（7-6）销接在后撑销接座（14-1）上，所述后撑滑套（7-5）的上端连接在上述后撑螺母（7-4）上，所述后撑足（8）固定在后撑滑套（7-5）的下端，所述后撑滑套（7-5）即为所述后撑驱动器（7）的驱动件，后撑壳体（7-1）即为所述后撑驱动器（7）的固定件。

7.根据权利要求4所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述前撑摆动机构（11）具有前摆弹性片（11-1）、固定在前轮架（2）上部的前摆电机（11-3）和安装在前摆电机轴上的前摆凸轮（11-2），所述前摆弹性片（11-1）的下端固定在所述前撑壳体（1-1）的后侧面上，前摆弹性片（11-1）的上端与前摆凸轮（11-2）相贴。

8.根据权利要求1所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述两后撑驱动器（7）的后撑壳体之间还连接一前连接板（13）。

9.根据权利要求8所述的无障碍轮椅，其特征在于：所述后撑摆动机构（12）具有后摆弹性片（12-1）、后摆电机（12-3）和安装在后摆电机轴上的后摆凸轮（12-2），所述后摆弹性片（12-1）上端固定在后连接架（14）上，后摆弹性片（12-1）下部向前折形成连接部，所述后摆电机（12-3）处于前连接板（13）的后侧且连接在后摆弹性片（12-1）的连接部上，所述后摆凸轮（12-2）与所述前连接板（13）后侧面相贴。

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