CN103142361B - 一种爬楼轮椅的变形步行轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爬楼轮椅的变形步行轮，其包括轮毂组件、轮盘组件和液压驱动组件，轮毂组件与轮盘组件通过液压驱动组件连接成一个轮子。本发明变形步行轮，通过液压提供的动力带动伸缩杆伸长或者缩短实现轮圈的滑动变形，从而达到整个步行轮的变径。本发明步行轮采用类三角形变径模式来实现轮子变形到达座椅调平；轮盘采用模块化的重构零件自组装；在液压驱动组件与轮盘组件的组合下，步行轮在运动过程中将轮子重心的阶跃性运动转化为较为平缓的运动，从而实现越障。

Description

一种爬楼轮椅的变形步行轮

技术领域

本发明涉及一种变形轮，更特别地说，是指一种适用于爬楼轮椅的变形步行轮。

背景技术

目前市场上同类产品只能实现半自动爬楼，必须由他人帮助才能完成动作并保证安全，而且机构较为复杂，价格昂贵。

轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，但是普通轮椅不具备攀登楼梯和跨越路障的功能，大大限制了其使用范围。世界上爬楼梯轮椅的研究已有近百年的历史，国内外现有的爬楼梯装置和专利种类众多，不同的爬楼梯装置适用于不同的环境和条件，各有利弊。按照爬楼梯装置爬楼执行机构的类型，主要可归结为轮组式、履带式和多足式三类。

轮组式的爬楼梯轮椅特点是每个轮组依照星形轮的方式进行运动：平地行驶时，各小轮绕各自轴线自转；爬楼梯时，各小轮一起绕中心轴公转。爬楼梯装置按照所使用的轮组对数可分为单轮组式和双轮组式。轮组式爬楼装置与其他构型的装置相比，质量轻便，运动灵活，在无障碍环境下具有较好的行动性能。但是上下楼梯时该类型装置重心起伏较大，会使乘坐者感到不适，因此需要设计一种自适应座椅（或轮椅）。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于爬楼轮椅的变形步行轮，该步行轮采用类三角形变径模式来实现轮子变形到达座椅调平；轮盘采用模块化的重构零件自组装；在液压驱动组件与轮盘组件的组合下，步行轮在运动过程中将轮子重心的阶跃性运动转化为较为平缓的运动，从而实现越障。本发明的步行轮能够实现在楼梯上平缓前进，达到通过人力、液压设备或者电机辅助完成轮椅爬楼的功能。

本发明的一种爬楼轮椅的变形步行轮，其包括有一个轮毂组件（1）、六个结构相同的轮盘组件和六个结构相同的液压驱动组件；轮毂组件（1）的装配采用台阶销钉来完成连接；轮盘组件的装配采用圆柱销钉来完成连接；

第一轮盘组件（21）上的第一轮圈（211）的静轮圈端安装在第一轮盘组件（21）的静接头单元上，第一轮盘组件（21）上的第一轮圈（211）的动轮圈端安装在第六轮盘组件（26）的动接头单元上；

第二轮盘组件（22）上的第二轮圈（221）的静轮圈端安装在第二轮盘组件（22）的静接头单元上，第二轮盘组件（22）上的第二轮圈（221）的动轮圈端安装在第一轮盘组件（21）的动接头单元上；

第三轮盘组件（23）上的第三轮圈（231）的静轮圈端安装在第三轮盘组件（23）的静接头单元上，第三轮盘组件（23）上的第三轮圈（231）的动轮圈端安装在第二轮盘组件（22）的动接头单元上；

第四轮盘组件（24）上的第四轮圈（241）的静轮圈端安装在第四轮盘组件（24）的静接头单元上，第四轮盘组件（24）上的第四轮圈（241）的动轮圈端安装在第三轮盘组件（23）的动接头单元上；

第五轮盘组件（25）上的第五轮圈（251）的静轮圈端安装在第五轮盘组件（25）的静接头单元上，第五轮盘组件（25）上的第五轮圈（251）的动轮圈端安装在第第四轮盘组件（24）的动接头单元上；

第六轮盘组件（26）上的第六轮圈（261）的静轮圈端安装在第六轮盘组件（26）的静接头单元上，第六轮盘组件（26）上的第六轮圈（261）的动轮圈端安装在第五轮盘组件（25）的动接头单元上；

第一液压驱动组件（31）通过第一作动器（31A）提供的力使得套筒（313）在伸缩杆（312）上滑动，伸缩杆（312）的伸长与缩短将传递至第一轮盘组件（21）上，通过第一轮盘组件（21）上的第一轮圈（211）在第六轮盘组件（26）上的滑动实现轮径的变化，从而实现爬楼轮椅的前拉后蹬的爬楼效果；同理可得：第二液压驱动组件（32）通过第二作动器提供的力使得第二轮盘组件（22）上的第二轮圈（221）在第一轮盘组件（21）上的滑动；第三液压驱动组件（33）通过第三作动器提供的力使得第三轮盘组件（23）上的第三轮圈（231）在第二轮盘组件（22）上的滑动；第四液压驱动组件（34）通过第四作动器提供的力使得第四轮盘组件（24）上的第四轮圈（241）在第三轮盘组件（23）上的滑动；第五液压驱动组件（35）通过第五作动器提供的力使得第五轮盘组件（25）上的第五轮圈（251）在第四轮盘组件（24）上的滑动；第六液压驱动组件（36）通过第六作动器提供的力使得第六轮盘组件（26）上的第六轮圈（261）在第五轮盘组件（25）上的滑动。

轮毂组件（1）包括有U形卡槽内圈（11）、第一连接圈（12）、第二连接圈（13）、上压板（14）和下压板（15）；第一连接圈（12）与第二连接圈（13）的结构相同；上压板（14）与下压板的结构相同（15）；

U形卡槽内圈（11）的环体上设有第一圆环挡板（111）、第二圆环挡板（112），第一圆环挡板（111）与第二圆环挡板（112）之间是凹槽（113）；第一圆环挡板（111）的环面端部卡合有第一连接圈（12）；第二圆环挡板（112）的环面端部卡合有第二连接圈（13）；第一圆环挡板（111）的挡面上贴合有上压板（14）；第二圆环挡板（112）的挡面上贴合有下压板（15）；

通过台阶销钉与第一连接圈（12）、第二连接圈（13）、上压板（14）和下压板（15）上的销孔配合，实现轮毂组件（1）与六个液压驱动组件的安装；

第一轮盘组件（21）包括有第一轮圈（211）、中间接头（212）、中间动接头（213）、上第一接头（212A）、上第二接头（212B）、上第三接头（212C）、下第一接头（212D）、下第二接头（212E）、下第三接头（212F）、上第一动接头（213A）、上第二动接头（213B）、上第三动接头（213C）、下第一动接头（213D）、下第二动接头（213E）、下第三动接头（213F）；其中，中间接头（212）、中间动接头（213）、上第一接头（212A）、上第二接头（212B）、上第三接头（212C）、下第一接头（212D）、下第二接头（212E）和下第三接头（212F）构成静接头单元；其中，上第一动接头（213A）、上第二动接头（213B）、上第三动接头（213C）、下第一动接头（213D）、下第二动接头（213E）和下第三动接头（213F）构成动接头单元；

上第一接头（212A）与下第一接头（212D）的结构相同；

上第二接头（212B）与下第二接头（212E）的结构相同；

上第三接头（212C）与下第三接头（212F）的结构相同；

上第一动接头（213A）与下第一动接头（213D）的结构相同；

上第二动接头（213B）与下第二动接头（213E）的结构相同；

上第三动接头（213C）与下第三动接头（213F）的结构相同；

第一轮圈（211）的底部设有平板面（211A），该平板面（211A）用于与定位挡块接触，实现将第一轮圈（211）的一端安装在静接头单元上；第一轮圈（211）的另一端在动接头单元上滑动，实现轮盘直径的放大或者缩小；第一轮圈（211）的上部设有凹槽（211B），凹槽（211B）的两侧设有侧板第一卡槽（211C）和侧板第二卡槽（211D），该凹槽（211B）用于放置轮胎，侧板第一卡槽（211C）和侧板第二卡槽（211D）用于保护轮胎不被滑落；轮胎为多段式的，仅在第一轮圈（211）处放置；第一轮圈（211）的轮圈静端安装在静接头单元上，第一轮圈（211）的轮圈动端安装在动接头单元上，轮径的变化大小通过液压设备带动扣件在伸缩杆上的位置来决定六个轮圈的运动；

中间接头（212）的一端设有第一销孔（212-1），该第一销孔（212-1）用于放置B圆柱销钉（5B）；中间接头（212）上设有第一定位挡块（212-2），该第一定位挡块（212-2）用于放置第一轮圈（211）的一端。第一轮圈（211）的另一端放置在第六轮盘组件（26）的中间接头上。

中间动接头（213）上设有第二定位挡块（213-2），该第二定位挡块（213-2）用于放置第二轮圈（221）的另一端。

上第一接头（212A）的一端设有第二销孔（212A1），该第二销孔（212A1）用于放置B圆柱销钉（5B）；

上第二接头（212B）的一端设有第三销孔（212B1），该第三销孔（212B1）用于放置B圆柱销钉（5B）；上第二接头（212B）上设有第三定位挡块（212B2），该第三定位挡块（212B2）用于放置第一轮圈（211）的一端。

上第三接头（212C）上设有第四定位挡块（212C2），该第四定位挡块（212C2）用于放置第一轮圈（211）的一端。

下第一接头（212D）的一端设有第四销孔（212D1），该第四销孔（212D1）用于放置B圆柱销钉（5B）；

下第二接头（212E）的一端设有第五销孔（212E1），该第五销孔（212E1）用于放置B圆柱销钉（5B）；下第二接头（212E）上设有第五定位挡块（212E2），该第五定位挡块（212E2）用于放置第一轮圈（211）的一端。

下第三接头（212F）上设有第六定位挡块（212F2），该第六定位挡块（212F2）用于放置第一轮圈（211）的一端。

上第一动接头（213A）的一端设有第六销孔（213A1），该第六销孔（213A1）用于放置A圆柱销钉（5A）；

上第二动接头（213B）的一端设有第七销孔（213B1），该第七销孔（213B1）用于放置A圆柱销钉（5A）；上第二动接头（213B）上设有第七定位挡块（213B2），该第七定位挡块（213B2）用于放置第二轮圈（221）的另一端。

上第三动接头（213C）上设有第八销孔（213C1）和第九销孔（213C2），第八销孔（213C1）用于放置A圆柱销钉（5A），第九销孔（213C2）用于放置B圆柱销钉（5B）；上第三动接头（213C）上设有第八定位挡块（213C3），该第八定位挡块（213C3）用于放置第二轮圈（221）的另一端。

下第一动接头（213D）的一端设有第十销孔（213D1），该第十销孔（213D1）用于放置A圆柱销钉（5A）；

下第二动接头（213E）的一端设有第十一销孔（213E1），该第十一销孔（213E1）用于放置A圆柱销钉（5A）；下第二动接头（213E）上设有第九定位挡块（213E2），该第九定位挡块（213E2）用于放置第二轮圈（221）的另一端。

下第三动接头（213F）上设有第十二销孔213F1和第十三销孔（213F2），第十二销孔（213F1）用于放置A圆柱销钉（5A），第十三销孔（213F2）用于放置B圆柱销钉（5B）。下第三动接头（213F）上设有第十定位挡块（213F3），该第十定位挡块（213F3）用于放置第二轮圈（221）的另一端。

本发明变形步行轮的优点在于：

①变形步行轮采用类三角形变径模式来实现轮子变形到达座椅调平；从而实现轮椅跨越阻碍。

②轮盘采用模块化的重构零件自组装，可以任意组装成不同轮径大小的轮子。

③在轮圈上套接外胎，可使变形步行轮有较长的爬楼使用寿命及较好的爬楼安全性能。

④采用液压设备提供的动力来支撑轮盘，满足了轮子对楼梯等复杂地形的设计要求。

⑤本发明设计的变形步行轮也可以应用到爬楼轮椅、楼间物品运送车、月球车等。

附图说明

图1是本发明变形步行轮的外部结构图。

图1A是本发明变形步行轮的正视面结构图。

图1B是本发明中使用的台阶销钉的结构图。

图1C是本发明中使用的圆柱销钉的结构图。

图2是本发明的轮毂组件的结构图。

图2A是本发明的轮毂组件的剖面图。

图2B是本发明的轮毂组件的分解图。

图3是本发明的第一轮盘组件结构图。

图3A是本发明的第一轮盘组件的分解图。

图3B是本发明的第一轮盘组件中的轮圈的结构图。

图4是本发明的液压驱动组件结构图。

图4A是本发明的第一销钉座的结构图。

图4B是本发明的第二销钉座的结构图。

图4C是本发明的挂件的结构图。

图4D是本发明的扣件的结构图。

图4E是本发明的套筒的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1、图1A所示，本发明的一种爬楼轮椅的变形步行轮，该变形步行轮包括有一个轮毂组件1、六个结构相同的轮盘组件和六个结构相同的液压驱动组件；

六个结构相同的轮盘组件是指第一轮盘组件21、第二轮盘组件22、第三轮盘组件23、第四轮盘组件24、第五轮盘组件25和第六轮盘组件26；为了简明，下面仅用文字说明第一轮盘组件21的结构。

六个结构相同的液压驱动组件是指第一液压驱动组件31、第二液压驱动组件32、第三液压驱动组件33、第四液压驱动组件34、第五液压驱动组件35和第六液压驱动组件36。为了简明，下面仅用文字说明第一液压驱动组件31的结构。

在本发明中，轮毂组件1的装配采用12个台阶销钉来完成连接。轮盘组件的装配采用12个圆柱销钉来完成连接。

所述12个圆柱销钉是指A圆柱销钉5A、B圆柱销钉5B、C圆柱销钉5C、D圆柱销钉5D、E圆柱销钉5E、F圆柱销钉5F、G圆柱销钉5G、H圆柱销钉5H、I圆柱销钉5I、J圆柱销钉5J、K圆柱销钉5K、L圆柱销钉5L。

所述12个台阶销钉是指A台阶销钉4A、B台阶销钉4B、C台阶销钉4C、D台阶销钉4D、E台阶销钉4E、F台阶销钉4F、G台阶销钉4G、H台阶销钉4H、I台阶销钉4I、J台阶销钉4J、K台阶销钉4K、L台阶销钉4L。

参见图1B所示，A台阶销钉4A上设有上端段4A1、下端段4A2和中间段4A3；上端段4A1安装在第一连接圈12的销孔、上压板14的销孔中；下端段4A2安装在第二连接圈13的销孔、下压板15的销孔中；中间段4A3安装在第一液压驱动组件31的第一销钉座6A上。

参见图1C所示，A圆柱销钉5A上设有上端5A1和下端5A2。

（一）轮毂组件1

参见图1、图1A、图2、图2A、图2B所示，轮毂组件1包括有U形卡槽内圈11、第一连接圈12、第二连接圈13、上压板14和下压板15；第一连接圈12与第二连接圈13的结构相同；上压板14与下压板的结构相同15。

U形卡槽内圈11的环体上设有第一圆环挡板111、第二圆环挡板112，第一圆环挡板111与第二圆环挡板112之间是凹槽113。参见图2A所示，第一圆环挡板111的环面端部卡合有第一连接圈12；第二圆环挡板112的环面端部卡合有第二连接圈13；第一圆环挡板111的挡面上贴合有上压板14；第二圆环挡板112的挡面上贴合有下压板15。U形卡槽内圈11在上压板14与下压板15之间是依靠台阶销钉实现前后夹紧不脱落的。

第一连接圈12上设有12个销孔，它们分别是AA销孔12A、AB销孔12B、AC销孔12C、AD销孔12D、AE销孔12E、AF销孔12F、AG销孔12G、AH销孔12H、AI销孔12I、AJ销孔12J、AK销孔12K和AL销孔12L。

第二连接圈13上设有12个销孔，它们分别是BA销孔13A、BB销孔13B、BC销孔13C、BD销孔13D、BE销孔13E、BF销孔13F、BG销孔13G、BH销孔13H、BI销孔13I、BJ销孔13J、BK销孔13K和BL销孔13L。

上压板14上设有12个销孔，它们分别是CA销孔14A、CB销孔14B、CC销孔14C、CD销孔14D、CE销孔14E、CF销孔14F、CG销孔14G、CH销孔14H、CI销孔14I、CJ销孔14J、CK销孔14K和CL销孔14L。

下压板15上设有12个销孔，它们分别是DA销孔15A、DB销孔15B、DC销孔15C、DD销孔15D、DE销孔15E、DF销孔15F、DG销孔15G、DH销孔15H、DI销孔15I、DJ销孔15J、DK销孔15K和DL销孔15L。

在本发明中，通过台阶销钉与第一连接圈12、第二连接圈13、上压板14和下压板15上的销孔配合，实现轮毂组件1与六个液压驱动组件的安装。

A台阶销钉4A的上端段4A1先穿过第一连接圈12上的AA销孔12A、后穿过上压板14上的CA销孔14A；A台阶销钉4A的下端段4A2先穿过第二连接圈13上的BA销孔13A、后穿过下压板15上的DA销孔15A；A台阶销钉4A的中间段4A3上套接在第一销钉座6A上。

B台阶销钉4B的上端段先穿过第一连接圈12上的AB销孔12B、后穿过上压板14上的CB销孔14B；B台阶销钉4B的下端段先穿过第二连接圈13上的BB销孔13B、后穿过下压板15上的DB销孔15B；B台阶销钉4B的中间段上套接在第二销钉座6B上。

C台阶销钉4C的上端段先穿过第一连接圈12上的AC销孔12C、后穿过上压板14上的CC销孔14C；C台阶销钉4C的下端段先穿过第二连接圈13上的BC销孔13C、后穿过下压板15上的DC销孔15C；C台阶销钉4C的中间段上套接在第三销钉座上。

D台阶销钉4D的上端段先穿过第一连接圈12上的AD销孔12D、后穿过上压板14上的CD销孔14D；D台阶销钉4D的下端段先穿过第二连接圈13上的BD销孔13D、后穿过下压板15上的DD销孔15D；D台阶销钉4D的中间段上套接在第四销钉座上。

E台阶销钉4E的上端段先穿过第一连接圈12上的AE销孔12E、后穿过上压板14上的CE销孔14E；E台阶销钉4E的下端段先穿过第二连接圈13上的BE销孔13E、后穿过下压板15上的DE销孔15E；E台阶销钉4E的中间段上套接在第五销钉座上。

F台阶销钉4F的上端段先穿过第一连接圈12上的AF销孔12F、后穿过上压板14上的CF销孔14F；F台阶销钉4F的下端段先穿过第二连接圈13上的BF销孔13F、后穿过下压板15上的DF销孔15F；F台阶销钉4F的中间段上套接在第六销钉座上。

G台阶销钉4G的上端段先穿过第一连接圈12上的AG销孔12G、后穿过上压板14上的CG销孔14G；G台阶销钉4G的下端段先穿过第二连接圈13上的BG销孔13G、后穿过下压板15上的DG销孔15G；G台阶销钉4G的中间段上套接在第七销钉座上。

H台阶销钉4H的上端段先穿过第一连接圈12上的AH销孔12H、后穿过上压板14上的CH销孔14H；H台阶销钉4H的下端段先穿过第二连接圈13上的BH销孔13H、后穿过下压板15上的DH销孔15H；H台阶销钉4H的中间段上套接在第八销钉座上。

I台阶销钉4I的上端段先穿过第一连接圈12上的AI销孔12I、后穿过上压板14上的CI销孔14I；I台阶销钉4I的下端段先穿过第二连接圈13上的BI销孔13I、后穿过下压板15上的DI销孔15I；I台阶销钉4I的中间段上套接在第九销钉座上。

J台阶销钉4J的上端段先穿过第一连接圈12上的AJ销孔12J、后穿过上压板14上的CJ销孔14J；J台阶销钉4J的下端段先穿过第二连接圈13上的BJ销孔13J、后穿过下压板15上的DJ销孔15J；J台阶销钉4J的中间段上套接在第十销钉座上。

K台阶销钉4K的上端段先穿过第一连接圈12上的AK销孔12K、后穿过上压板14上的CK销孔14K；K台阶销钉4K的下端段先穿过第二连接圈13上的BK销孔13K、后穿过下压板15上的DK销孔15K；K台阶销钉4K的中间段上套接在第十一销钉座上。

L台阶销钉4L的上端段先穿过第一连接圈12上的AL销孔12L、后穿过上压板14上的CL销孔14L；L台阶销钉4L的下端段先穿过第二连接圈13上的BL销孔13L、后穿过下压板15上的DL销孔15L；L台阶销钉4L的中间段上套接在第十二销钉座上。

（二）第一轮盘组件21

参见图3、图3A、图3B所示，第一轮盘组件21包括有第一轮圈211、中间接头212、中间动接头213、上第一接头212A、上第二接头212B、上第三接头212C、下第一接头212D、下第二接头212E、下第三接头212F、上第一动接头213A、上第二动接头213B、上第三动接头213C、下第一动接头213D、下第二动接头213E、下第三动接头213F；

其中：中间接头212、中间动接头213、上第一接头212A、上第二接头212B、上第三接头212C、下第一接头212D、下第二接头212E和下第三接头212F构成静接头单元；

其中：上第一动接头213A、上第二动接头213B、上第三动接头213C、下第一动接头213D、下第二动接头213E和下第三动接头213F构成动接头单元；

上第一接头212A与下第一接头212D的结构相同；

上第二接头212B与下第二接头212E的结构相同；

上第三接头212C与下第三接头212F的结构相同；

上第一动接头213A与下第一动接头213D的结构相同；

上第二动接头213B与下第二动接头213E的结构相同；

上第三动接头213C与下第三动接头213F的结构相同。

参见图3B所示，第一轮圈211的底部设有平板面211A，该平板面211A用于与定位挡块接触，实现将第一轮圈211的一端安装在静接头单元上；第一轮圈211的另一端在动接头单元上滑动，实现轮盘直径的放大或者缩小；第一轮圈211的上部设有凹槽211B，凹槽211B的两侧设有侧板第一卡槽211C和侧板第二卡槽211D，该凹槽211B用于放置轮胎，侧板第一卡槽211C和侧板第二卡槽211D用于保护轮胎不被滑落。轮胎为多段式的，仅在第一轮圈211处放置。第一轮圈211的一端称为轮圈静端，第一轮圈211的另一端称为轮圈动端；轮圈静端安装在静接头单元上，轮圈动端安装在动接头单元上，轮径的变化大小通过液压设备带动扣件在伸缩杆上的位置来决定六个轮圈的运动。如图1A所示的最大轮径的多自由度变形步行轮，当轮径变小时，在液压泵驱动的条件下，连接在第二轮盘组件22上的第一轮圈211的轮圈动端将向第一轮盘组件21方向（顺时针方向）滑动；当轮径需要变大时，第一轮圈211的轮圈动端将向第二轮盘组件22方向（逆时针方向）滑动。

中间接头212的一端设有第一销孔212-1，该第一销孔212-1用于放置B圆柱销钉5B；中间接头212上设有第一定位挡块212-2，该第一定位挡块212-2用于放置第一轮圈211的一端。第一轮圈211的另一端放置在第六轮盘组件26的中间接头上。

中间动接头213上设有第二定位挡块213-2，该第二定位挡块213-2用于放置第二轮圈221的另一端。

上第一接头212A的一端设有第二销孔212A1，该第二销孔212A1用于放置B圆柱销钉5B；

上第二接头212B的一端设有第三销孔212B1，该第三销孔212B1用于放置B圆柱销钉5B；上第二接头212B上设有第三定位挡块212B2，该第三定位挡块212B2用于放置第一轮圈211的一端。

上第三接头212C上设有第四定位挡块212C2，该第四定位挡块212C2用于放置第一轮圈211的一端。

下第一接头212D的一端设有第四销孔212D1，该第四销孔212D1用于放置B圆柱销钉5B；

下第二接头212E的一端设有第五销孔212E1，该第五销孔212E1用于放置B圆柱销钉5B；下第二接头212E上设有第五定位挡块212E2，该第五定位挡块212E2用于放置第一轮圈211的一端。

下第三接头212F上设有第六定位挡块212F2，该第六定位挡块212F2用于放置第一轮圈211的一端。

上第一动接头213A的一端设有第六销孔213A1，该第六销孔213A1用于放置A圆柱销钉5A；

上第二动接头213B的一端设有第七销孔213B1，该第七销孔213B1用于放置A圆柱销钉5A；上第二动接头213B上设有第七定位挡块213B2，该第七定位挡块213B2用于放置第二轮圈221的另一端。

上第三动接头213C上设有第八销孔213C1和第九销孔213C2，第八销孔213C1用于放置A圆柱销钉5A，第九销孔213C2用于放置B圆柱销钉5B；上第三动接头213C上设有第八定位挡块213C3，该第八定位挡块213C3用于放置第二轮圈221的另一端。

下第一动接头213D的一端设有第十销孔213D1，该第十销孔213D1用于放置A圆柱销钉5A；

下第二动接头213E的一端设有第十一销孔213E1，该第十一销孔213E1用于放置A圆柱销钉5A；下第二动接头213E上设有第九定位挡块213E2，该第九定位挡块213E2用于放置第二轮圈221的另一端。

下第三动接头213F上设有第十二销孔213F1和第十三销孔213F2，第十二销孔213F1用于放置A圆柱销钉5A，第十三销孔213F2用于放置B圆柱销钉5B。下第三动接头213F上设有第十定位挡块213F3，该第十定位挡块213F3用于放置第二轮圈221的另一端。

在本发明中，通过对第一轮盘组件21的结构说明以及与第二轮盘组件22和第六轮盘组件26的连接关系，可知六个轮盘组件的连接。即：

第一轮盘组件21上的第一轮圈211的静轮圈端安装在第一轮盘组件21的静接头单元上，第一轮盘组件21上的第一轮圈211的动轮圈端安装在第六轮盘组件26的动接头单元上；

第二轮盘组件22上的第二轮圈221的静轮圈端安装在第二轮盘组件22的静接头单元上，第二轮盘组件22上的第二轮圈221的动轮圈端安装在第一轮盘组件21的动接头单元上；

第三轮盘组件23上的第三轮圈231的静轮圈端安装在第三轮盘组件23的静接头单元上，第三轮盘组件23上的第三轮圈231的动轮圈端安装在第二轮盘组件22的动接头单元上；

第四轮盘组件24上的第四轮圈241的静轮圈端安装在第四轮盘组件24的静接头单元上，第四轮盘组件24上的第四轮圈241的动轮圈端安装在第三轮盘组件23的动接头单元上；

第五轮盘组件25上的第五轮圈251的静轮圈端安装在第五轮盘组件25的静接头单元上，第五轮盘组件25上的第五轮圈251的动轮圈端安装在第第四轮盘组件24的动接头单元上；

第六轮盘组件26上的第六轮圈261的静轮圈端安装在第六轮盘组件26的静接头单元上，第六轮盘组件26上的第六轮圈261的动轮圈端安装在第五轮盘组件25的动接头单元上。

（三）第一液压驱动组件31

参见图1、图1A、图4所示，第一液压驱动组件31包括有第一作动器31A、挂件311、扣件312、套筒313、伸缩杆314、第一销钉座6A、第二销钉座6B；其中，第二销钉座6B、套筒313、扣件312、伸缩杆314和挂件311组成第一液压驱动组件31的伸缩单元。伸缩杆314的一端设有螺纹（套接在挂件311的螺纹孔内），伸缩杆314的另一端为光杆端。伸缩杆314在套筒313上滑动。

其中，第一作动器31A为液压零件。第一作动器31A的底部安装有第一销钉座6A，第一作动器31A的顶部安装有扣件312。

参见图4A所示，第一销钉座6A上设有第一通孔6A1和第一沉头孔6A2；第一通孔6A1用于第一台阶销钉4A穿过；第一沉头孔6A2用于放置第一作动器31A底部的连接杆。

参见图4B所示，第二销钉座6B上设有第二通孔6B1和第二沉头孔6B2；第二通孔6B1用于第二台阶销钉4B穿过；第二沉头孔6B2用于放置套筒313底部的连接杆313C。

参见图4C所示，挂件311上设有第三通孔311A和螺纹孔311B，第三通孔311A用于安装第一圆柱销钉5B，螺纹孔311B用于连接伸缩杆314的螺纹端。

参见图4D所示，扣件312上设有A扣耳312A、B扣耳312B、紧钉孔312C和第四通孔312D，A扣耳312A与B扣耳312B之间放置第一作动器31A的顶部，并通过一圆柱销实现扣件312与第一作动器31A的顶部的连接。套筒313的一端穿过扣件312上的通孔312D后，通过在紧钉孔312C中安装紧顶钉实现扣件312与套筒313的紧固。

参见图4E所示，套筒313上设有套筒体313A、套筒腔313B和连接杆313C；套筒313的底部是连接杆313C，连接杆313C置于第二销钉座6B的第二沉头孔6B2内；套筒体313A的中心是套筒腔313B，套筒腔313B用于放置伸缩杆314的一端。

第一作动器31A的一端安装在第一销钉座6A上，第一销钉座6A的销孔内安装有A台阶销钉4A；第一作动器31A的另一端安装在扣件312上，扣件312的通孔内套接有套筒313。

挂件311与伸缩杆314连接，挂件311的通孔内安装有B圆柱销钉5B。

套筒313的一端安装在第二销钉座6B上，第二销钉座6B的销孔内安装有B台阶销钉4B；套筒313的另一端的中心沉头孔内安装有伸缩杆314。

在本发明中，第一液压驱动组件31通过第一作动器31A提供的力使得套筒313在伸缩杆312上滑动，伸缩杆312的伸长与缩短将传递至第一轮盘组件21上，通过第一轮盘组件21上的第一轮圈211在第六轮盘组件26上的滑动实现轮径的变化，从而实现爬楼轮椅的前拉后蹬的爬楼效果。同理可得：

第二液压驱动组件32通过第二作动器提供的力使得第二轮盘组件22上的第二轮圈221在第一轮盘组件21上的滑动；

第三液压驱动组件33通过第三作动器提供的力使得第三轮盘组件23上的第三轮圈231在第二轮盘组件22上的滑动；

第四液压驱动组件34通过第四作动器提供的力使得第四轮盘组件24上的第四轮圈241在第三轮盘组件23上的滑动；

第五液压驱动组件35通过第五作动器提供的力使得第五轮盘组件25上的第五轮圈251在第四轮盘组件24上的滑动；

第六液压驱动组件36通过第六作动器提供的力使得第六轮盘组件26上的第六轮圈261在第五轮盘组件25上的滑动。

本发明设计的多自由度变形步行轮，采用类三角形的驱动变径产生轮盘的前拉后蹬的爬楼效果。在轮圈的旋转平面内，产生了多余的自由度（相对于只有转动自由度而言），这个以及这些多余出来的自由度在机构组中便表现为：机构的变形，这样使得轮椅整体的质心的空间坐标得到了局部的有效改善，使得重力不再是突越性的功能交换（这在人体或生物体上）。

Claims (2)

1.一种爬楼轮椅的变形步行轮，其特征在于：变形步行轮包括有一个轮毂组件(1)、六个结构相同的轮盘组件和六个结构相同的液压驱动组件；轮毂组件(1)的装配采用台阶销钉来完成连接；轮盘组件的装配采用圆柱销钉来完成连接；

第一轮盘组件(21)上的第一轮圈(211)的静轮圈端安装在第一轮盘组件(21)的静接头单元上，第一轮盘组件(21)上的第一轮圈(211)的动轮圈端安装在第六轮盘组件(26)的动接头单元上；

第二轮盘组件(22)上的第二轮圈(221)的静轮圈端安装在第二轮盘组件(22)的静接头单元上，第二轮盘组件(22)上的第二轮圈(221)的动轮圈端安装在第一轮盘组件(21)的动接头单元上；

第三轮盘组件(23)上的第三轮圈(231)的静轮圈端安装在第三轮盘组件(23)的静接头单元上，第三轮盘组件(23)上的第三轮圈(231)的动轮圈端安装在第二轮盘组件(22)的动接头单元上；

第四轮盘组件(24)上的第四轮圈(241)的静轮圈端安装在第四轮盘组件(24)的静接头单元上，第四轮盘组件(24)上的第四轮圈(241)的动轮圈端安装在第三轮盘组件(23)的动接头单元上；

第五轮盘组件(25)上的第五轮圈(251)的静轮圈端安装在第五轮盘组件(25)的静接头单元上，第五轮盘组件(25)上的第五轮圈(251)的动轮圈端安装在第第四轮盘组件(24)的动接头单元上；

第六轮盘组件(26)上的第六轮圈(261)的静轮圈端安装在第六轮盘组件(26)的静接头单元上，第六轮盘组件(26)上的第六轮圈(261)的动轮圈端安装在第五轮盘组件(25)的动接头单元上；

第一液压驱动组件(31)通过第一作动器(31A)提供的力使得套筒(313)在伸缩杆(312)上滑动，伸缩杆(312)的伸长与缩短将传递至第一轮盘组件(21)上，通过第一轮盘组件(21)上的第一轮圈(211)在第六轮盘组件(26)上的滑动实现轮径的变化，从而实现爬楼轮椅的前拉后蹬的爬楼效果；同理可得：第二液压驱动组件(32)通过第二作动器提供的力使得第二轮盘组件(22)上的第二轮圈(221)在第一轮盘组件(21)上的滑动；第三液压驱动组件(33)通过第三作动器提供的力使得第三轮盘组件(23)上的第三轮圈(231)在第二轮盘组件(22)上的滑动；第四液压驱动组件(34)通过第四作动器提供的力使得第四轮盘组件(24)上的第四轮圈(241)在第三轮盘组件(23)上的滑动；第五液压驱动组件(35)通过第五作动器提供的力使得第五轮盘组件(25)上的第五轮圈(251)在第四轮盘组件(24)上的滑动；第六液压驱动组件(36)通过第六作动器提供的力使得第六轮盘组件(26)上的第六轮圈(261)在第五轮盘组件(25)上的滑动；

轮毂组件(1)包括有U形卡槽内圈(11)、第一连接圈(12)、第二连接圈(13)、上压板(14)和下压板(15)；第一连接圈(12)与第二连接圈(13)的结构相同；上压板(14)与下压板的结构相同(15)；

U形卡槽内圈(11)的环体上设有第一圆环挡板(111)、第二圆环挡板(112)，第一圆环挡板(111)与第二圆环挡板(112)之间是凹槽(113)；第一圆环挡板(111)的环面端部卡合有第一连接圈(12)；第二圆环挡板(112)的环面端部卡合有第二连接圈(13)；第一圆环挡板(111)的挡面上贴合有上压板(14)；第二圆环挡板(112)的挡面上贴合有下压板(15)；

通过台阶销钉与第一连接圈(12)、第二连接圈(13)、上压板(14)和下压板(15)上的销孔配合，实现轮毂组件(1)与六个液压驱动组件的安装；

第一轮盘组件(21)包括有第一轮圈(211)、中间接头(212)、中间动接头(213)、上第一接头(212A)、上第二接头(212B)、上第三接头(212C)、下第一接头(212D)、下第二接头(212E)、下第三接头(212F)、上第一动接头(213A)、上第二动接头(213B)、上第三动接头(213C)、下第一动接头(213D)、下第二动接头(213E)、下第三动接头(213F)；其中，中间接头(212)、中间动接头(213)、上第一接头(212A)、上第二接头(212B)、上第三接头(212C)、下第一接头(212D)、下第二接头(212E)和下第三接头(212F)构成静接头单元；其中，上第一动接头(213A)、上第二动接头(213B)、上第三动接头(213C)、下第一动接头(213D)、下第二动接头(213E)和下第三动接头(213F)构成动接头单元；

上第一接头(212A)与下第一接头(212D)的结构相同；

上第二接头(212B)与下第二接头(212E)的结构相同；

上第三接头(212C)与下第三接头(212F)的结构相同；

上第一动接头(213A)与下第一动接头(213D)的结构相同；

上第二动接头(213B)与下第二动接头(213E)的结构相同；

上第三动接头(213C)与下第三动接头(213F)的结构相同；

第一轮圈(211)的底部设有平板面(211A)，该平板面(211A)用于与定位挡块接触，实现将第一轮圈(211)的一端安装在静接头单元上；第一轮圈(211)的另一端在动接头单元上滑动，实现轮盘直径的放大或者缩小；第一轮圈(211)的上部设有凹槽(211B)，凹槽(211B)的两侧设有侧板第一卡槽(211C)和侧板第二卡槽(211D)，该凹槽(211B)用于放置轮胎，侧板第一卡槽(211C)和侧板第二卡槽(211D)用于保护轮胎不被滑落；轮胎为多段式的，仅在第一轮圈(211)处放置；第一轮圈(211)的轮圈静端安装在静接头单元上，第一轮圈(211)的轮圈动端安装在动接头单元上，轮径的变化大小通过液压设备带动扣件在伸缩杆上的位置来决定六个轮圈的运动；

中间接头(212)的一端设有第一销孔(212-1)，该第一销孔(212-1)用于放置B圆柱销钉(5B)；中间接头(212)上设有第一定位挡块(212-2)，该第一定位挡块(212-2)用于放置第一轮圈(211)的一端；第一轮圈(211)的另一端放置在第六轮盘组件(26)的中间接头上；

中间动接头(213)上设有第二定位挡块(213-2)，该第二定位挡块(213-2)用于放置第二轮圈(221)的另一端；

上第一接头(212A)的一端设有第二销孔(212A1)，该第二销孔(212A1)用于放置B圆柱销钉(5B)；

上第二接头(212B)的一端设有第三销孔(212B1)，该第三销孔(212B1)用于放置B圆柱销钉(5B)；上第二接头(212B)上设有第三定位挡块(212B2)，该第三定位挡块(212B2)用于放置第一轮圈(211)的一端；

上第三接头(212C)上设有第四定位挡块(212C2)，该第四定位挡块(212C2)用于放置第一轮圈(211)的一端；

下第一接头(212D)的一端设有第四销孔(212D1)，该第四销孔(212D1)用于放置B圆柱销钉(5B)；

下第二接头(212E)的一端设有第五销孔(212E1)，该第五销孔(212E1)用于放置B圆柱销钉(5B)；下第二接头(212E)上设有第五定位挡块(212E2)，该第五定位挡块(212E2)用于放置第一轮圈(211)的一端；

下第三接头(212F)上设有第六定位挡块(212F2)，该第六定位挡块(212F2)用于放置第一轮圈(211)的一端；

上第一动接头(213A)的一端设有第六销孔(213A1)，该第六销孔(213A1)用于放置A圆柱销钉(5A)；

上第二动接头(213B)的一端设有第七销孔(213B1)，该第七销孔(213B1)用于放置A圆柱销钉(5A)；上第二动接头(213B)上设有第七定位挡块(213B2)，该第七定位挡块(213B2)用于放置第二轮圈(221)的另一端；

上第三动接头(213C)上设有第八销孔(213C1)和第九销孔(213C2)，第八销孔(213C1)用于放置A圆柱销钉(5A)，第九销孔(213C2)用于放置B圆柱销钉(5B)；上第三动接头(213C)上设有第八定位挡块(213C3)，该第八定位挡块(213C3)用于放置第二轮圈(221)的另一端；

下第一动接头(213D)的一端设有第十销孔(213D1)，该第十销孔(213D1)用于放置A圆柱销钉(5A)；

下第二动接头(213E)的一端设有第十一销孔(213E1)，该第十一销孔(213E1)用于放置A圆柱销钉(5A)；下第二动接头(213E)上设有第九定位挡块(213E2)，该第九定位挡块(213E2)用于放置第二轮圈(221)的另一端；

下第三动接头(213F)上设有第十二销孔213F1和第十三销孔(213F2)，第十二销孔(213F1)用于放置A圆柱销钉(5A)，第十三销孔(213F2)用于放置B圆柱销钉(5B)；下第三动接头(213F)上设有第十定位挡块(213F3)，该第十定位挡块(213F3)用于放置第二轮圈(221)的另一端；

A台阶销钉(4A)的上端段(4A1)先穿过第一连接圈(12)上的AA销孔(12A)、后穿过上压板(14)上的CA销孔(14A)；A台阶销钉(4A)的下端段(4A2)先穿过第二连接圈(13)上的BA销孔(13A)、后穿过下压板(15)上的DA销孔(15A)；A台阶销钉(4A)的中间段(4A3)上套接在第一销钉座(6A)上；

B台阶销钉(4B)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AB销孔(12B)、后穿过上压板(14)上的CB销孔(14B)；B台阶销钉(4B)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BB销孔(13B)、后穿过下压板(15)上的DB销孔(15B)；B台阶销钉(4B)的中间段上套接在第二销钉座(6B)上；

C台阶销钉(4C)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AC销孔(12C)、后穿过上压板(14)上的CC销孔(14C)；C台阶销钉(4C)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BC销孔(13C)、后穿过下压板(15)上的DC销孔(15C)；C台阶销钉(4C)的中间段上套接在第三销钉座上；

D台阶销钉(4D)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AD销孔(12D)、后穿过上压板(14)上的CD销孔(14D)；D台阶销钉(4D)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BD销孔(13D)、后穿过下压板(15)上的DD销孔(15D)；D台阶销钉(4D)的中间段上套接在第四销钉座上；

E台阶销钉(4E)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AE销孔(12E)、后穿过上压板(14)上的CE销孔(14E)；E台阶销钉(4E)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BE销孔(13E)、后穿过下压板(15)上的DE销孔15E；E台阶销钉(4E)的中间段上套接在第五销钉座上；

F台阶销钉(4F)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AF销孔(12F)、后穿过上压板(14)上的CF销孔(14F)；F台阶销钉(4F)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BF销孔(13F)、后穿过下压板(15)上的DF销孔(15F)；F台阶销钉(4F)的中间段上套接在第六销钉座上；

G台阶销钉(4G)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AG销孔(12G)、后穿过上压板(14)上的CG销孔(14G)；G台阶销钉(4G)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BG销孔(13G)、后穿过下压板(15)上的DG销孔15G；G台阶销钉(4G)的中间段上套接在第七销钉座上；

H台阶销钉(4H)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AH销孔(12H)、后穿过上压板(14)上的CH销孔(14H)；H台阶销钉(4H)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BH销孔(13H)、后穿过下压板(15)上的DH销孔(15H)；H台阶销钉(4H)的中间段上套接在第八销钉座上；

I台阶销钉(4I)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AI销孔(12I)、后穿过上压板(14)上的CI销孔(14I)；I台阶销钉(4I)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BI销孔(13I)、后穿过下压板(15)上的DI销孔(15I)；I台阶销钉(4I)的中间段上套接在第九销钉座上；

J台阶销钉(4J)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AJ销孔(12J)、后穿过上压板(14)上的CJ销孔(14J)；J台阶销钉(4J)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BJ销孔(13J)、后穿过下压板(15)上的DJ销孔(15J)；J台阶销钉(4J)的中间段上套接在第十销钉座上；

K台阶销钉(4K)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AK销孔(12K)、后穿过上压板(14)上的CK销孔(14K)；K台阶销钉(4K)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BK销孔(13K)、后穿过下压板(15)上的DK销孔15K；K台阶销钉(4K)的中间段上套接在第十一销钉座上；

L台阶销钉(4L)的上端段先穿过第一连接圈(12)上的AL销孔(12L)、后穿过上压板(14)上的CL销孔(14L)；L台阶销钉(4L)的下端段先穿过第二连接圈(13)上的BL销孔(13L)、后穿过下压板(15)上的DL销孔(15L)；L台阶销钉(4L)的中间段上套接在第十二销钉座上；

当轮径变小时，在液压设备驱动的条件下，连接在第二轮盘组件(22)上的第一轮圈(211)的轮圈动端将向第一轮盘组件(21)方向滑动；当轮径需要变大时，第一轮圈(211)的轮圈动端将向第二轮盘组件(22)方向滑动；

第一液压驱动组件(31)包括有第一作动器(31A)、挂件(311)、扣件(312)、套筒(313)、伸缩杆(314)、第一销钉座(6A)、第二销钉座(6B)；其中，第二销钉座(6B)、套筒(313)、扣件(312)、伸缩杆(314)和挂件(311)组成第一液压驱动组件(31)的伸缩单元；伸缩杆(314)的一端设有螺纹，伸缩杆(314)的另一端为光杆端；伸缩杆(314)在套筒(313)上滑动；

第一销钉座(6A)上设有第一通孔(6A1)和第一沉头孔(6A2)；第一通孔(6A1)用于第一台阶销钉(4A)穿过；第一沉头孔(6A2)用于放置第一作动器(31A)底部的连接杆；

第二销钉座(6B)上设有第二通孔(6B1)和第二沉头孔(6B2)；第二通孔(6B1)用于第二台阶销钉(4B)穿过；第二沉头孔(6B2)用于放置套筒(313)底部的连接杆(313C)；

挂件(311)上设有第三通孔(311A)和螺纹孔(311B)，第三通孔(311A)用于安装第一圆柱销钉(5B)，螺纹孔(311B)用于连接伸缩杆(314)的螺纹端；

扣件(312)上设有A扣耳(312A)、B扣耳(312B)、紧钉孔(312C)和第四通孔(312D)，A扣耳(312A)与B扣耳(312B)之间放置第一作动器(31A)的顶部，并通过一圆柱销实现扣件(312)与第一作动器(31A)的顶部的连接；套筒(313)的一端穿过扣件(312)上的通孔(312D)后，通过在紧钉孔(312C)中安装紧顶钉实现扣件(312)与套筒(313)的紧固；

套筒(313)上设有套筒体(313A)、套筒腔(313B)和连接杆(313C)；套筒(313)的底部是连接杆(313C)，连接杆(313C)置于第二销钉座(6B)的第二沉头孔(6B2)内；套筒体(313A)的中心是套筒腔(313B)，套筒腔(313B)用于放置伸缩杆(314)的一端；

第一作动器(31A)的一端安装在第一销钉座(6A)上，第一销钉座(6A)的销孔内安装有A台阶销钉(4A)；第一作动器(31A)的另一端安装在扣件(312)上，扣件(312)的通孔内套接有套筒(313)；

挂件(311)与伸缩杆(314)连接，挂件(311)的通孔内安装有B圆柱销钉(5B)；

套筒(313)的一端安装在第二销钉座(6B)上，第二销钉座(6B)的销孔内安装有B台阶销钉(4B)；套筒(313)的另一端的中心沉头孔内安装有伸缩杆(314)。

2.根据权利要求1所述的爬楼轮椅的变形步行轮，其特征在于：所述变形步行轮能够应用到爬楼轮椅、楼间物品运送车或者月球车上。