CN103340723B - 一种腿轮复合式结构的电动爬楼轮椅 - Google Patents

Abstract

一种腿轮复合式结构的电动爬楼轮椅，座椅下固定框架，框架左右两侧设支撑板，支撑板上端设移动模块，在移动模块下设电动推杆模块。在框架下设电机保持架C，电机保持架C与第二驱动电机固接，在第二驱动电机的中部设驱动轴，驱动轴上设第二链轮，第二链轮与第一链轮链接，第一链轮外侧设驱动轮，驱动轮与框架固接。以座椅的纵向中心为对称轴，部件两边对称。在框架的下部固接控制箱，控制箱中设电源、PC主板、电机驱动器等电子元件，电源与PC主板、电动机驱动器串联，电机驱动器分别与控制器电路、第一驱动电机电路、第二驱动电机电路并联。本发明运动平稳、价格低廉、操作简单且轮椅的使用不会受到楼梯限制。

Description

一种腿轮复合式结构的电动爬楼轮椅

技术领域 本发明涉及一种轮椅。

背景技术 随着全世界人口老龄化进程的逐步加快，疾病等其他因素引起的残疾人数量的增多，需要轮椅这个代步工具的人也随之增多。目前，已有的轮椅主要包括有：框架、座椅、支撑板、套杆、脚踏板、连接杆、万向轮、驱动轮、第一链轮、第二链轮、第一驱动电机、第二驱动电机和前叉，其中，该座椅的下部固定有大小与之相对应的框架，该框架由下开口的槽钢型组成，该框架后部侧板上设有通孔，后驱动轴穿过上述通孔，两端与驱动轮相连。上述框架的左右两侧分别设有向上延伸的支撑板，在两支撑板前端的下部由上至下依次与空心套杆和连接杆的一端固定连接，该空心套杆的另一端与脚踏板侧面的套筒套接，上述连接杆的另一端与前叉相连，该前叉与万向轮通过轮轴相连。它的不足之处：随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯仍使轮椅的使用受到很大的限制，且运动不平稳，效率低。

发明内容 本发明的目的是提供一种运动平稳、价格低廉、操作简单且轮椅的使用不会受到楼梯限制的一种腿轮复合式结构的电动爬楼轮椅。

本发明主要包括有：框架、座椅、支撑板、套杆、脚踏板、连接杆、万向轮、驱动轮、第一链轮、第二链轮、第一驱动电机、第二驱动电机、移动模块、控制系统和电动推杆模块。其中，该座椅的下部固定有大小与之相对应的框架，该框架由下开口的槽钢型组成，上述框架的左右两侧分别设有向上延伸的支撑板，在两支撑板前端的下部与空心套杆的一端固定连接，该空心套杆的另一端与脚踏板侧面的套筒套接，该两支撑板的上端分别设有结构相同的移动模块，该移动模块主要包括有：第一移动模块、第一导轨、第一滑块组、第二移动模块、第二导轨、第二滑块组、第三移动模块、第一驱动电机A、第一驱动电机B、电机保持架A、电机保持架B、齿轮A、齿轮B、齿条A和齿条B。上述支撑板上端与该第一移动模块垂直固定连接，在该第一移动模块下部固定连接齿条A和第一滑块组，齿轮A与齿条A相互啮合。第一滑块组由两个滑块组成，上述滑块中部设有通孔，第一导轨的导向杆依次穿过滑块的通孔，该导向杆下部的左右两端设有支撑杆，该支撑杆的下端固定连接第一导轨的底座，上述第一导轨底座的下部设在第二移动模块的上表面。在该第二移动模块的上表面设有电机保持架A，该电机保持架A与第一驱动电机A固定连接，该第一驱动电机与齿轮A同轴相连。在该第二移动模块下部固定连接电机保持架B和第二滑块组，该电机保持架B与第一驱动电机B固定连接，该第一驱动电机B与齿轮B同轴相连，该齿轮B与齿条B相互啮合。第二滑块组由两个滑块组成，上述滑块中部设有通孔，第二导轨的导向杆依次穿过滑块的通孔，该导向杆下部的左右两端设有支撑杆，该支撑杆的下端固定连接第二导轨的底座，上述第二导轨底座的下部设在第三移动模块的上表面。在该第三移动模块的上表面设有齿条B，该齿条B与齿轮B相互啮合，该齿轮B与第一驱动电机B同轴相连，该第一驱动电机B固定连接在电机保持架B上。在第三移动模块的下部与连接杆的一端固定连接，该连接杆的另一端与前叉相连，该前叉与万向轮通过轮轴相连。在该移动模块的下部设有电动推杆模块，该电动推杆模块主要包括第一电动推杆A、第一电动推杆B、第二电动推杆A、第二电动推杆B、第三电动推杆A、第三电动推杆B、第四电动推杆A、第四电动推杆B、加长杆A和加长杆B，上述第二移动模块的下部固定连接第二电动推杆A和加长杆A，在该加长杆A的下端通过活动紧固件与第三电动推杆A连接。为了提高轮椅的稳定性，最好在上述第三电动推杆A与第二电动推杆A间活动连接保持架A。在上述第三移动模块的下部设有第一电动推杆，第四电动推杆与上述框架固定连接。在上述框架下部设有电机保持架C，该电机保持架C与第二驱动电机固定连接，在该第二驱动电机的中部设有驱动轴，该驱动轴上设有第二链轮，上述第二链轮与第一链轮通过链条链接，该第一链轮外侧设有与之同轴的驱动轮，该驱动轮通过固定连接在框架下部的后叉与框架固定连接。以座椅的纵向中心为对称轴，上述部件两边对称，其中第一电动推杆B、第二电动推杆B、第三电动推杆B、第四电动推杆B及第二驱动电机B安装分别与第一电动推杆A、第二电动推杆A、第三电动推杆A、第四电动推杆A及第二驱动电机A对称。在该框架的下部固定连接控制箱，该控制箱中设有电源、PC主板、电机驱动器等电子元件，该电源与PC主板、电动机驱动器串联，该电机驱动器分别与控制器电路、第一驱动电机电路、第二驱动电机电路并联。该控制器电路由电动推杆内的控制器和触摸屏串联组成。该第一驱动电机的电路由第一驱动电机A和第一驱动电机B并联组成。该第二驱动电机的电路由第二驱动电机A和第二驱动电机B并联，再与操纵杆串联组成。上述操纵杆和触摸屏分别固定在一对第一移动模块上。上述全部电动推杆型号均为TG100，深圳市博世高电子有限公司生产。

本发明在使用时，爬楼动作分为上楼动作和下楼动作两种。

上楼动作包括准备上楼、开始上楼、上楼和结束上楼等四部分。

准备过程：电动爬楼轮椅背向楼梯，与第一个台阶保持半个台阶宽度的距离。启动所有电动推杆使电动推杆末端着地。电动爬楼轮椅转换为上楼模式。

开始上楼：启动轮椅外侧四个电动推杆和内侧前面两个电动推杆，伸长一个台阶加20mm的高度，使内侧后面两个电动推杆末端超过第一个台阶的上表面，且在移动模块平移过程中不接触地面。第三移动模块后移一个台阶的宽度，其余两个模块不动。启动内侧四个电动推杆伸长使末端着地，形成稳定的步态四边形。然后，与座椅固连的第一移动模块后移一个台阶的宽度。启动外侧四个电动推杆收缩至末端不接触地面。第二移动模块后移一个台阶的宽度。同时平移第一移动模块使其保持相对地面位置不变。启动内侧四个电动推杆收缩至外侧四个电动推杆末端着地。然后，再重复执行上述动作一次。完成开始上楼动作。

上楼：启动外侧四个电动推杆伸长一个台阶加20mm的高度，形成稳定的步态四边形。第三移动模块后移一个台阶的宽度。启动内侧四个电动推杆至末端着地。形成稳定的步态四边形。第一移动模块后移一个台阶的宽度。启动外侧四个电动推杆收缩一个台阶加20mm的高度。第二移动模块后移一个台阶的宽度。同时平移第一移动模块使其保持相对地面位置不变。然后，启动内侧四个电动推杆收缩至外侧四个电动推杆末端着地。重复上述操作，上楼。上楼至最后两个台阶时，开始执行结束上楼。

结束上楼：启动外侧四个电动推杆伸长20mm的高度、内侧前面两个电动推杆收缩一个台阶的高度，形成稳定的步态四边形。第三移动模块后移一个台阶的宽度。启动内侧四个电动推杆伸长至末端着地，形成稳定的步态四边形。第一移动模块后移一个台阶的宽度。启动外侧前面两个电动推杆收缩一个台阶加20mm的高度、外侧后面两个电动推杆收缩20mm的高度。第二移动模块后移一个台阶的宽度。同时平移第一移动模块使其保持相对地面位置不变。启动内侧四个电动推杆收缩至外侧四个电动推杆末端着地。然后，再重复执行上述动作一次。完成结束上楼动作。

然后，启动所有电动推杆全部缩回，电动爬楼轮椅转换为轮式移动装置模式。

下楼动作包括准备下楼、开始下楼、下楼和结束下楼等四部分。

准备下楼：电动爬楼轮椅的初始状态是轮椅模式。电动爬楼轮椅面向楼梯，与第一个台阶边沿保持半个台阶宽度的距离。启动所有电动推杆伸长至末端着地。电动爬楼轮椅转换为下楼模式。

开始下楼：启动外侧四个电动推杆伸长20mm的高度，形成稳定的步态四边形。第三移动模块前移一个台阶的宽度。启动内侧前面两个电动推杆伸长一个台阶加20mm的高度、内侧后面两个电动推杆伸长20mm的高度，使四个电动推杆末端着地，形成稳定的步态四边形。第一移动模块前移一个台阶的宽度。启动外侧四个电动推杆均缩短20mm的高度。第二移动模块前移一个台阶的宽度。同时平移第一移动模块使其保持相对地面位置不变。启动外侧前面两个电动推杆伸长一个台阶的高度、内侧四个电动推杆均缩短20mm的高度，使外侧四个电动推杆末端着地。然后，再重复执行上述动作一次。完成开始下楼动作。

下楼：启动外侧四个电动推杆均伸长20mm的高度，形成稳定的步态四边形。第三移动模块前移一个台阶的宽度。启动内侧四个电动推杆均伸长至末端着地。形成稳定的步态四边形。第一移动模块前移一个台阶的宽度。启动外侧四个电动推杆均收缩20mm的高度。第二移动模块前移一个台阶的宽度。同时平移第一移动模块使其保持相对地面位置不变。启动内侧四个电动推杆缩短至外侧四个电动推杆末端着地。重复上述操作，下楼。下楼至最后两个台阶时，开始执行结束下楼。

结束下楼：启动外侧四个电动推杆均伸长20mm的高度。形成稳定的步态四边形。第三移动模块前移一个台阶的宽度。启动内侧四个电动推杆伸长至末端着地。形成稳定的步态四边形。第一移动模块前移一个台阶的宽度。启动外侧四个电动推杆均收缩20mm的高度。第二移动模块前移一个台阶的宽度。同时平移第一移动模块使其保持相对地面位置不变。启动内侧四个电动推杆和外侧前面两个电动推杆缩短至外侧四个电动推杆末端着地。然后，再重复执行上述动作一次。完成结束下楼动作。

然后，启动所有电动推杆全部缩回，电动爬楼轮椅转换为轮式移动装置模式。

轮式移动装置模式完成电动轮椅模式的轮式移动动作。由万向轮、驱动轮、链轮、链条、驱动电机等组成。万向轮、驱动轮、驱动电机与第三移动模块固连，驱动电机通过链轮链条驱动驱动轮转动。

控制两组驱动轮转向相同且转速相等，执行前进和后退。控制左驱动轮速度高于右驱动轮且转向相同，执行右转。控制右驱动轮速度高于左驱动轮且转向相同，执行右转。

在上下楼前后的普通路面，控制全部电动推杆完全收缩，轮式移动装置的万向轮、驱动轮与地面完全接触，从而实现腿式爬楼装置向轮式移动装置的模式转换。同理，控制全部电动推杆伸长至轮式移动装置的万向轮、驱动轮与地面分离，即可实现轮式移动装置向腿式爬楼装置的模式转换。

本发明与现有技术相比具有如下优点：运动平稳、工作效率高且轮椅的使用不会受到楼梯的限制。

附图说明

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明的后视示意图；

图3是本发明的移动模块的局部放大图；

图4为本发明的侧视图，

图5为本发明的电路图。

具体实施方式 在图1、图2、图3、图4和图5所示的本发明的示意图中，该座椅1的下部固定有大小与之相对应的框架2，该框架2由下开口的槽钢型组成，上述框架的左右两侧分别设有向上延伸的支撑板3，在两支撑板前端的下部与空心套杆4的一端固定连接，该空心套杆的另一端与脚踏板6侧面的套筒5套接，该两支撑板的上端分别设有结构相同的移动模块，该移动模块主要包括有：第一移动模块9、第一导轨10、第一滑块组11、第二移动模块12、第二导轨13、第二滑块组14、第三移动模块15、第一驱动电机A16、第一驱动电机B17、电机保持架A18、电机保持架B19、齿轮A20、齿轮B21、齿条A22和齿条B23。上述支撑板上端与该第一移动模块垂直固定连接，在该第一移动模块下部固定连接齿条A和第一滑块组,其中齿条A与齿轮A相互啮合。第一滑块组由两个滑块组成，上述滑块中部设有通孔，第一导轨的导向杆依次穿过滑块的通孔，该导向杆下部的左右两端设有支撑杆，该支撑杆的下端固定连接第一导轨的底座，上述第一导轨底座的下部设在第二移动模块的上表面。在该第二移动模块的上表面设有电机保持架A，该电机保持架A与第一驱动电机A固定连接，该第一驱动电机与齿轮A同轴相连。在该第二移动模块下部固定连接电机保持架B和第二滑块组，该电机保持架B与第一驱动电机B固定连接，该第一驱动电机B与齿轮B同轴相连，该齿轮B与齿条B相互啮合。第二滑块组由两个滑块组成，上述滑块中部设有通孔，第二导轨的导向杆依次穿过滑块的通孔，该导向杆下部的左右两端设有支撑杆，该支撑杆的下端固定连接第二导轨的底座，上述第二导轨底座的下部设在第三移动模块的上表面。在该第三移动模块的上表面设有齿条B，该齿条B与齿轮B相互啮合，该齿轮B与第一驱动电机B同轴相连，该第一驱动电机B固定连接在电机保持架B上。在第三移动模块的下部与连接杆的一端固定连接，该连接杆的另一端与前叉7相连，该前叉与万向轮8通过轮轴相连。在该移动模块的下部设有电动推杆模块，该电动推杆模块主要包括第一电动推杆A24、第一电动推杆B25、第二电动推杆A26、第二电动推杆B27、第三电动推杆A28、第三电动推杆B29、第四电动推杆A30、第四电动推杆B31、加长杆A32和加长杆B33，上述第二移动模块的下部固定连接第二电动推杆A和加长杆A，在该加长杆A的下端通过活动紧固件与第三电动推杆A连接。为了提高轮椅的稳定性，最好在上述第三电动推杆A与第二电动推杆A间活动连接保持架A34。在上述第三移动模块的下部设有第一电动推杆A，第四电动推杆A与上述框架固定连接。在上述框架下部设有电机保持架C35，该电机保持架C与第二驱动电机固定连接，在该第二驱动电机A36的中部设有驱动轴，该驱动轴上设有第二链轮37，上述第二链轮与第一链轮38通过链条链接，该第一链轮外侧设有与之同轴的驱动轮39，该驱动轮通过固定连接在框架下部的后叉40与框架固定连接。以座椅的纵向中心为对称轴，上述部件两边对称，其中第一电动推杆B、第二电动推杆B、第三电动推杆B、第四电动推杆B及第二驱动电机B安装分别与第一电动推杆A、第二电动推杆A、第三电动推杆A、第四电动推杆A及第二驱动电机A对称。在该框架的下部固定连接控制箱，该控制箱41中设有电源、PC主板、电机驱动器等电子元件，该电源与PC主板、电动机驱动器串联，该电机驱动器分别与控制器电路、第一驱动电机电路、第二驱动电机电路并联。该控制器电路由电动推杆内的控制器和触摸屏42串联组成。该第一驱动电机的电路由第一驱动电机A和第一驱动电机B并联组成。该第二驱动电机的电路由第二驱动电机A和第二驱动电机B并联，再与操纵杆43串联组成。上述操纵杆和触摸屏分别固定在一对第一移动模块上。上述全部电动推杆型号均为TG100，深圳市博世高电子有限公司生产。

Claims (2)

1.一种腿轮复合式结构的电动爬楼轮椅，其包括框架、座椅、支撑板、空心套杆、脚踏板、连接杆、万向轮、驱动轮、前叉、后叉、第一链轮、第二链轮、第二驱动电机A、第二驱动电机B、电机保持架C、移动模块、控制系统和电动推杆模块，其特征在于:该座椅的下部固定有大小与之相对应的框架，该框架由下开口的槽钢组成，上述框架的左右两侧分别设有向上延伸的支撑板，两支撑板前端的下部与空心套杆的一端固定连接，该空心套杆的另一端与脚踏板侧面的套筒套接，该两支撑板的上端分别设有结构相同的移动模块，该移动模块包括有：第一移动模块、第一导轨、第一滑块组、第二移动模块、第二导轨、第二滑块组、第三移动模块、第一驱动电机A、第一驱动电机B、电机保持架A、电机保持架B、齿轮A、齿轮B、齿条A和齿条B，上述支撑板上端与该第一移动模块垂直固定连接，在该第一移动模块下部固定连接齿条A和第一滑块组，该齿条A与齿轮A相互啮合，第一滑块组由两个滑块组成，上述滑块中部设有通孔，第一导轨的导向杆依次穿过滑块的通孔，该导向杆下部的左右两端设有支撑杆，该支撑杆的下端固定连接第一导轨的底座，上述第一导轨底座的下部设在第二移动模块的上表面，在该第二移动模块的上表面设有电机保持架A，该电机保持架A与第一驱动电机A固定连接，该第一驱动电机A与齿轮A同轴相连，在该第二移动模块下部固定连接电机保持架B和第二滑块组，该电机保持架B与第一驱动电机B固定连接，第二滑块组由两个滑块组成，第二滑块组的滑块中部设有通孔，第二导轨的导向杆依次穿过第二滑块组的滑块的通孔，该第二导轨的导向杆下部的左右两端设有支撑杆，该支撑杆的下端固定连接第二导轨的底座，上述第二导轨底座的下部设在第三移动模块的上表面，在该第三移动模块的上表面设有齿条B，该齿条B与齿轮B相互啮合，该齿轮B与第一驱动电机B同轴相连，该第一驱动电机B固定连接在电机保持架B上，第三移动模块的下部与连接杆的一端固定连接，该连接杆的另一端与前叉相连，该前叉与万向轮通过轮轴相连，在该移动模块的下部设有电动推杆模块，该电动推杆模块包括第一电动推杆A、第一电动推杆B、第二电动推杆A、第二电动推杆B、第三电动推杆A、第三电动推杆B、第四电动推杆A、第四电动推杆B、加长杆A和加长杆B，上述第二移动模块的下部固定连接第二电动推杆A和加长杆A，在该加长杆A的下端通过活动紧固件与第三电动推杆A连接，在上述第三移动模块的下部设有第一电动推杆A，第四电动推杆A与上述框架固定连接；在上述框架下部设有电机保持架C，该电机保持架C与第二驱动电机A固定连接，在该第二驱动电机A的中部设有驱动轴，该驱动轴上设有第二链轮，上述第二链轮与第一链轮通过链条链接，该第一链轮外侧设有与之同轴的驱动轮，该驱动轮通过固定连接在框架下部的后叉与框架固定连接，以座椅的纵向中心为对称轴，上述部件两边对称，在该框架的下部固定连接控制箱，该控制箱中设有电源、PC主板和电动机驱动器，该电源与PC主板、电动机驱动器串联，该电动机驱动器分别与控制器电路、第一驱动电机电路、第二驱动电机电路并联，该控制器电路由电动推杆内的控制器和触摸屏串联组成，该第一驱动电机电路由第一驱动电机A和第一驱动电机B并联组成，该第二驱动电机电路由第二驱动电机A和第二驱动电机B并联，再与操纵杆串联组成，上述操纵杆和触摸屏分别固定在一对第一移动模块上。

2.根据权利要求1所述的一种腿轮复合式结构的电动爬楼轮椅，其特征在于：所述的电动推杆模块还进一步包括保持架A，在第三电动推杆A与第二电动推杆A间活动连接保持架A。