CN102429787A

CN102429787A - 水平载人轮椅

Info

Publication number: CN102429787A
Application number: CN2011102725331A
Authority: CN
Inventors: 傅晓锦; 张欢欢; 袁融; 关泽航; 单春波; 张云鹤
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-15
Also published as: CN102429787B

Abstract

本发明公开了一种水平载人轮椅，包括底架、座位、五杆机构、驱动装置，座位设置在五杆机构上，驱动装置驱动五杆机构产生运动。通过五杆机构实现了对履带的大范围精确控制，克服了行星轮、双轮式爬楼轮椅在上下楼梯过程中的不可连续性以及四杆机构在不能完成复杂运动输出的局限，提高了轮椅的安全性和舒适性，迎合更多使用者的需求。

Description

水平载人轮椅

技术领域

本发明涉及轮椅技术领域，尤其涉及一种水平载人轮椅。

背景技术

轮椅是残疾人、病人、年老体弱者常用的一种工具，目前市场上所见的电动爬楼轮椅、越障轮椅大多是运用四杆机构或者行星轮等机构来实现上下楼梯的。中国专利“登楼轮椅”（专利号02205379.4）是一种行星轮型轮椅，行星轮型轮椅结构简单，其利用自锁机构保证轮椅在上下楼梯时不会倾倒，但是，在上下楼梯的时候，不能满足使用者对舒适性和可靠性的需求。中国专利“方便上下楼的履带式轮椅”（专利号201020150690.6）是一种外加履带型轮椅，外加履带型轮椅采用外加履带的方式，保证了上下楼梯过程的连续性。但这种轮椅在每次安装履带时需要他人的帮助，并要完成多达十几个步骤的装配。此外，外加的履带十分笨重，携带很不方便，这就大大限制了轮椅上下楼梯的速度和方便性。双轮型轮椅采用了大小相同的两个轮子，结构简单。但在上下楼梯的时候，也不能满足使用者对舒适性和可靠性的需求。还有一种履带与轮子组合型轮椅，它运用四杆机构，通过升降轮子来实现轮子与履带的转换。但是，四杆机构的自由度只有一个，不能实现高精度的运动输出或完成更复杂的运动规律。

因此，现有技术的轮椅存在以下不足：轮椅在爬楼梯时的不连续性，运动精度差，以及安全性和舒性差等等。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种五杆机构的水平载人轮椅，配合直线电机的控制和履带的作用，以期实现大范围的精确控制。

本发明采取的技术方案是：

一种水平载人轮椅，包括底架、座位、连杆机构、驱动装置，所述座位设置在所述连杆机构上，所述驱动装置驱动所述连杆机构产生运动，其特征是，

所述连杆机构为五杆机构，包括设置在底架上的第一固定点和第二固定点，以及主动杆、固定杆、水平杆、第一角杆、第二角杆、第一导杆和第二导杆，

所述水平杆包括第一竖直杆和第二竖直杆，所述第一竖直杆的第一端固定设置在水平杆上靠近水平杆的中点位置，所述第二竖直杆的第一端固定设置在水平杆上靠近水平杆的中点位置，与所述第一竖直杆保持适当的距离；

所述第一导杆带有第一滑动副；

所述第二导杆带有第二滑动副；

所述主动杆的第一端与所述第一固定点铰链形成第一转动副，所述主动杆的第二端与所述第一角杆的第一端铰链形成第二转动副；

所述第一角杆的角端与所述水平杆的第一端铰链形成第三转动副；

所述第一角杆的第二端与所述第一导杆的第一端铰链形成第四转动副；

所述第一导杆的第二端与所述第一竖直杆的第二端铰链形成第五转动副；

所述固定杆的第一端与所述第二固定点固定连接；

所述固定杆的第二端与所述第二角杆的第一端铰链形成第六转动副；

所述第二角杆的角端与所述水平杆的第二端铰链形成第七转动副；

所述第二角杆的第二端与所述第二导杆的第一端铰链形成第八转动副；

所述第二导杆的第二端与所述第二竖直杆的第二端铰链形成第九转动副。

所述第一连杆机构的水平杆和所述第二连杆机构的水平杆通过结构件连接形成一个框架，所述座位设置在所述框架上，所述驱动装置同时驱动所述两对连杆机构。

进一步，所述第一角杆和所述第二角杆的角度都为90度。

进一步，所述连杆机构在所述驱动装置的驱动下产生运动，所述水平杆始终保持水平。

进一步，所述驱动装置为直线电机，其行程为150mm。

进一步，所述驱动装置为两个直线电机，分别驱动主动杆和第二角杆。

进一步，所述水平载人轮椅还包括履带，设置在所述底架的下方。

所述五杆机构的所谓五杆为，第一杆：主动杆；第二杆：第一角杆；第三杆：水平杆；第四杆：第二角杆；第五杆：固定杆。

本发明的有益效果是：

通过五杆机构实现了对履带的大范围精确控制，克服了行星轮、双轮式爬楼轮椅在上下楼梯过程中的不可连续性以及四杆机构在不能完成复杂运动输出的局限，提高了轮椅的安全性和舒适性，迎合更多使用者的需求。

附图说明

附图1是本发明水平载人轮椅中五杆机构的初始状态示意图；

附图2是附图1五杆机构运动后的最终状态示意图；

附图3是五杆机构初始状态的立体结构示意图；

附图4是五杆机构运动过程中某一状态的立体结构示意图；

附图5是五杆机构最终状态的立体结构示意图；

附图6是五杆机构应用在轮椅上的一种立体结构示意图；

附图7是五杆机构应用在轮椅上的另一种立体结构示意图。

附图中的标号分别为：

1.连杆机构； 2.包括底架；

3.座位； 4 .履带；

100.第一固定点； 200.第二固定点；

110.主动杆； 111.主动杆的第一端；

112.主动杆的第二端； 120.第一角杆；

121.第一角杆的第一端； 122.第一角杆的角端；

123.第一角杆的第二端； 130.水平杆；

131.水平杆的第一端； 132.水平杆的第二端；

140.第一竖直杆； 141.第一竖直杆的第一端；

142.第一竖直杆的第二端； 150.第二竖直杆；

151.第二竖直杆的第一端； 152.第二竖直杆的第二端；

160.第一导杆； 161.第一导杆的第一端；

162.第一导杆的第二端； 170.第二导杆；

171.第二导杆的第一端； 172.第二导杆的第二端；

180.第二角杆； 181.第二角杆的第一端；

182.第二角杆的角端； 183.第二角杆的第二端；

190.固定杆； 191.固定杆的第一端；

192.固定杆的第二端； 201.第一转动副；

202.第二转动副； 203.第三转动副；

204.第四转动副； 205.第一滑动副；

206.第五转动副； 207.第九转动副；

208.第二滑动副； 209.第八转动副；

210.第七转动副； 211.第六转动副。

具体实施方式

下面结合附图对本发明水平载人轮椅的具体实施方式作详细说明。

参见附图1、6、7，一种水平载人轮椅，包括底架2、座位3、连杆机构1、驱动装置（图中未示出），座位3设置在连杆机构1上，驱动装置驱动连杆机构1产生运动，连杆机构1为五杆机构，包括设置在底架2上的第一固定点100和第二固定点200，以及主动杆110、固定杆190、水平杆130、第一角杆120、第二角杆180、第一导杆160和第二导杆170，水平杆130包括第一竖直杆140和第二竖直杆150，第一竖直杆的第一端141固定设置在水平杆130上靠近水平杆130的中点位置，第二竖直杆的第一端151固定设置在水平杆130上靠近水平杆130的中点位置，与第一竖直杆140保持适当的距离；第一导杆160带有第一滑动副205；第二导杆170带有第二滑动副208；主动杆的第一端111与第一固定点100铰链形成第一转动副201，主动杆的第二端112与第一角杆的第一端121铰链形成第二转动副202；第一角杆的角端122与水平杆的第一端131铰链形成第三转动副203；第一角杆的第二端123与第一导杆的第一端161铰链形成第四转动副204；第一导杆的第二端162与第一竖直杆的第二端142铰链形成第五转动副206；固定杆的第一端191与第二固定点200固定连接；固定杆的第二端192与第二角杆的第一端181铰链形成第六转动副211；第二角杆的角端182与水平杆的第二端132铰链形成第七转动副210；第二角杆的第二端183与第二导杆的第一端171铰链形成第八转动副209；第二导杆的第二端172与第二竖直杆的第二端152铰链形成第九转动副207。上述五杆机构由直线电机驱动，包含8个活动构件（主动杆110、第一角杆120、水平杆130、第一导杆160、第一导杆上的滑动件、第二导杆170、第二导杆上的滑动件、第二角杆180），11个低副（.第一转动副201、第二转动副202、第三转动副203、第四转动副204、第五转动副206、第六转动副211、第七转动副210、第八转动副209、第九转动副207、第一滑动副205、第二滑动副208），自由度F=3×8-2×11=2。两个自由度正好由第一滑动副205和第二滑动副206控制，第一滑动副205和第二滑动副206选用直线电机配合控制。

参见附图3、4、5，五杆机构通过两个直线电机驱动时，第一个直线电机驱动主动杆110，这时主动杆的第二端112点的轨迹是以第一固定点100为圆心，主动杆110的长为半径的圆弧，即主动杆110绕第一固定点100逆时针转动，同时第一角杆120随主动杆110转动。第二角杆180在第二个直线电机的驱动下，绕第二角杆的第一端181点转动。在主动杆110和第二角杆180的转动作用下，水平杆130产生上下移动，从而实现了升降的功能。最后达到五杆机构的最终位置，如附图2的状态。直线电机的行程可根据水平载人轮椅的尺寸设为150mm。

参见附图6、7，将相同的两个五杆机构并排设置，第一连杆机构的水平杆130和第二连杆机构的水平杆130通过结构件连接形成一个框架，座位3设置在框架上，直线电机同时驱动所述两对连杆机构1。座位3的这样设置，更加牢靠。在底座2下面设置履带4，通过直线电机驱动后，实现了对水平载人轮椅履带轮的大范围精确调整，补偿了四杆机构的结构误差，实现高精度的运动输出或完成更复杂的运动规律。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种水平载人轮椅，包括底架（2）、座位（3）、连杆机构（1）、驱动装置，所述座位（3）设置在所述连杆机构（1）上，所述驱动装置驱动所述连杆机构（1）产生运动，其特征在于：

所述连杆机构（1）为五杆机构，包括设置在底架（2）上的第一固定点（100）和第二固定点（200），以及主动杆（110）、固定杆（190）、水平杆（130）、第一角杆（120）、第二角杆（180）、第一导杆（160）和第二导杆（170），

所述水平杆（130）包括第一竖直杆（140）和第二竖直杆（150），所述第一竖直杆的第一端（141）固定设置在水平杆（130）上靠近水平杆（130）的中点位置，所述第二竖直杆的第一端（151）固定设置在水平杆（130）上靠近水平杆（130）的中点位置，与所述第一竖直杆（140）保持适当的距离；

所述第一导杆（160）带有第一滑动副（205）；

所述第二导杆（170）带有第二滑动副（208）；

所述主动杆的第一端（111）与所述第一固定点（100）铰链形成第一转动副（201），所述主动杆的第二端（112）与所述第一角杆的第一端（121）铰链形成第二转动副（202）；

所述第一角杆的角端（122）与所述水平杆的第一端（131）铰链形成第三转动副（203）；

所述第一角杆的第二端（123）与所述第一导杆的第一端（161）铰链形成第四转动副（204）；

所述第一导杆的第二端（162）与所述第一竖直杆的第二端（142）铰链形成第五转动副（206）；

所述固定杆的第一端（191）与所述第二固定点（200）固定连接；

所述固定杆的第二端（192）与所述第二角杆的第一端（181）铰链形成第六转动副（211）；

所述第二角杆的角端（182）与所述水平杆的第二端（132）铰链形成第七转动副（210）；

所述第二角杆的第二端（183）与所述第二导杆的第一端（171）铰链形成第八转动副（209）；

所述第二导杆的第二端（172）与所述第二竖直杆的第二端（152）铰链形成第九转动副（207）。

2.根据权利要求1所述的水平载人轮椅，其特征在于：所述连杆机构（1）包括第一连杆机构和第二连杆机构，所述第一连杆机构的水平杆（130）和所述第二连杆机构的水平杆（130）通过结构件连接形成一个框架，所述座位（3）设置在所述框架上，所述驱动装置同时驱动所述第一连杆机构和所述第二连杆机构。

3.根据权利要求1或2所述的水平载人轮椅，其特征在于：所述第一角杆（120）和所述第二角杆（180）的角度都为90度。

4.根据权利要求1或2所述的水平载人轮椅，其特征在于：所述连杆机构（1）在所述驱动装置的驱动下产生运动，所述水平杆（130）始终保持水平。

5.根据权利要求1或2所述的水平载人轮椅，其特征在于：所述驱动装置为直线电机，其行程为150mm。

6.根据权利要求1或2所述的水平载人轮椅，其特征在于：所述驱动装置为两个直线电机，分别驱动主动杆（110）和第二角杆（180）。

7.根据权利要求1或2所述的水平载人轮椅，其特征在于：所述水平载人轮椅还包括履带（4），设置在所述底架（2）的下方。