CN105559984B - 一种护理助动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种护理助动系统，包括主车架、转动地设置在所述主车架正上方的座椅，所述座椅底部与主车架之间设置反馈和调整座椅的角度始终保持预定参数状态的座位自动转动机构，所述主车架的左右两侧分别一前一后地设置有两套可调整自身与地面夹角的电机履带行进机构，每组电机履带行进机构与主车架之间均设置有用于缓冲的主体减震机构，所述座椅上设置有用于控制行驶速度与方向的控制面板，所述主车架内部中间设有电源。本发明结合座位自动转动机构、电机履带行进机构和主体减震机构可以实现稳定上下楼梯，改变行驶模式和调节速度范围，适用于各种地形，使用者可在不需要外界帮助下正常出行，安全可靠、操作方便。

Description

一种护理助动系统
技术领域
本发明涉及一种轮椅，特别是涉及一种电动履带轮椅，主要用于外出独立出行的一种交通工具。尤其是适合残疾人或虚弱的老人使用。
背景技术
在日常生活中残疾人与虚弱的老人总是需要他人的照顾与帮忙才能实现日常的出行，而很难实现自给。在残疾人福利相对发达的西方国家，残疾人通道与滑坡使传统手摇或电动轮椅的独立出行成为可能，但消耗了大量的经费来安装和维护。在中国，现在还不能普及这种福利设施，给大量残疾人出行造成困难，小小的台阶便变成难越的大山，残疾人经常需要有人陪伴外出，还要频繁的上下车搬运轮椅，浪费大量时间同时给家人带来不便。现有的电动轮椅车只能在平坦的路面上行驶，而且无法实现稳定的上下楼梯。
发明内容
本发明的目的在于克服现有轮椅通过性差，舒适性差，速度跨度小的缺点，提供一种使用方便，多地形，通过性极强，可平稳上下楼梯，同时保证最大程度的舒适性，可高速行驶的一种电动履带轮椅车。
解决通过性差，舒适性差，速度跨度小和无法上下楼梯的问题。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种护理助动系统，包括选用铝合金板材的主车架、转动地设置在所述主车架正上方的座椅，所述座椅底部与主车架之间设置反馈和调整座椅的角度始终保持预定参数状态的座位自动转动机构，所述主车架的左右两侧分别一前一后地设置有两套可调整自身与地面夹角的电机履带行进机构，每组电机履带行进机构与主车架之间均设置有用于缓冲的主体减震机构，所述座椅上设置有用于控制行驶速度与方向的控制面板，所述主车架内部中间设有电源。
优选地，所述的座位自动转动机构至少包括座椅舵机、蜗轮、蜗杆和陀螺仪传感器，所述蜗轮固定在座椅底部两侧且分别与蜗杆相啮合，所述座椅舵机与蜗杆驱动连接，所述的陀螺仪传感器设在座椅下部，用于全程反馈座椅的角度，并控制座椅舵机驱动蜗杆及蜗轮，调整座椅角度始终保持预定参数状态。
优选地，所述的电机履带行进机构至少包括轮毂电机、导轮、履带、转动支架、转动支架舵机和扭矩传感器，所述轮毂电机的定子轴与主体减震机构相连接，所述履带由轮毂电机驱动并围绕着轮毂电机外转子和导轮，所述转动支架尾部上有轮齿，所述转动支架的头部一侧与导轮连接，尾部与轮毂电机定子轴连接，所述的转动支架舵机设置在主车架的下部，通过齿轮与转动支架尾部上的轮齿相啮合，所述的扭矩传感器设在转动支架舵机处，用于结合实际扭矩的变化驱动转动支架舵机转动，控制转动支架绕轮毂电机定子轴转动，实现履带始终贴紧接触面。
优选地，所述轮毂电机和导轮上均设有凹槽，与履带内侧的凸槽相互嵌合，所述履带外侧设置有防滑花纹，花纹可为各种形状。
优选地，所述转动支架从头部到尾部逐渐增大，以减少转动支架的自重。
优选地，所述的主体减震机构至少包括减震器和减震拍动三角架，所述减震拍动三角架对称地设置在每套电机履带行进机构两侧，其中，减震拍动三角架的一个角活动连接主车架，另一角连接电机履带行进机构相连接，第三角通过减震器与主车架相连接，使得电机履带行进机构相对主车架独立进行减震运动。
优选地，所述的控制面板包括摇杆，所述的摇杆通过使电机在不同功率的情况下运转及左右轮的差速控制车的行驶速度与方向，同时支持原地转向。
优选地，所述的控制面板还包括触摸控制板，用于行进模式转化、设定调节重力方向倾角，每种行进模式对应的最大速度和转动支架相对地面的角度、显示速度、剩余电量、所剩公里数，摇杆控制速度的极限为所选行进模式最大速度，不推满则按比例计算。
优选地，所述的行进模式包括高速模式、低速模式、上楼梯模式和下楼梯模式。
优选地，所述的座椅为带有左右扶手的软座后靠背椅，结合人体学设计形状，所述的控制面板设置于所述座椅的任一侧扶手上，左右扶手均可。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
1）本发明结合了传感器自动反馈矫正与使用者人为控制的共同控制方式，在满足使用者不同要求的同时保证使用者的安全与舒适性。
2）本发明结合电机履带行进机构和主体减震机构，可在各种地形行驶；两对四个减震器结合减震拍动三角架，全方位实现稳定行驶；具有快速登上普通的台阶和上下楼的功能。
3）本发明四条履带相对主体可以进行独立减震运动、独立旋转和四轮独立驱动。
4）本发明履带内侧有凸槽，外侧有花纹；在受电机带动的转动同时，自身方向可受转动支架控制而改变。
5）本发明轮毂电机转速受控制主板控制，由左右差速实现转向与直行，可在触摸控制板上设置限速。
6）本发明转动支架通过主板控制转动支架舵机，转动支架上有轮齿，转动方向的角度可在允许摆动范围内进行调节；转动支架舵机的摆动根据扭矩传感器的反馈进行变化。
7）本发明控制四个履带的方向，可以决定轮椅越过障碍物的高度，相应楼梯倾斜角度以及与地面接触面积。
8）本发明座椅上安装有可调节座椅舵机和陀螺仪传感器，座椅舵机接收陀螺仪传感器的反馈而进行校正座椅设定角度，使座位始终与重力方向成一定角度；上楼梯时座椅可以保持竖直方向。
9）本发明在触摸控制板上进行速度模式的选择，基本参数设置界面，液晶屏用来显示速度电量和设置参数。
10）本发明速度方面可以进行多档调节包，括高速行驶（如需逃离危险），低速行驶和上下楼梯模式。
附图说明
图1为本发明实施例的立体结构示意图。
图2为本发明实施例的立体结构细节示意图。
图3为本发明实施例的低速行驶状态示意图。
图3-1为本发明实施例的低速行驶状态立体示意图。
图4为本发明实施例的高速行驶状态示意图。
图4-1为本发明实施的例高速行驶状态立体示意图。
图5为本发明实施例的上楼梯前状态示意图。
图6为本发明实施例的上楼梯过程状态示意图。
图7为本发明实施例的下楼梯过程状态示意图。
图中所示为：1-座椅；2-扶手；3-减震器；4-减震拍动三角架；5-轮毂电机；6-导轮；7-履带；8-主车架；9-电源；10-转动支架舵机；11-转动支架；12-摇杆；13-触摸控制板；14-陀螺仪传感器；15-座椅舵机；16-蜗轮；17-蜗杆；18-扭矩传感器。
具体实施方式
下面结合实例及附图对本发明进一步进行详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1和图2所示，一种护理助动系统，包括主车架8、转动地设置在所述主车架8正上方的座椅1，主车架8由铝合金板材组成，结合三角形稳定性特征，搭建成方形的车架。所述的座椅1为带有左右扶手2的软座后靠背椅，结合人体学设计形状，给予使用者一种舒适感。所述座椅1底部与主车架8之间设置反馈和调整座椅1的角度始终保持预定参数状态的座位自动转动机构，所述主车架8的左右两侧分别一前一后地设置有两套可调整自身与地面夹角的电机履带行进机构，每组电机履带行进机构与主车架8之间均设置有用于缓冲的主体减震机构，所述的控制面板设置于所述座椅1的一侧扶手2上，用于控制行驶速度与方向，所述主车架8内部中间设有电源9，为系统提供动力电源。
具体而言，如图2所示，所述的座位自动转动机构至少包括座椅舵机15、蜗轮16、蜗杆17和陀螺仪传感器14，所述蜗轮16固定在座椅1底部两侧且分别与蜗杆17相啮合，所述座椅舵机15与蜗杆17驱动连接，所述的陀螺仪传感器14设在座椅1下部中央，陀螺仪传感器14根据设置，使得座椅1的角度始终保持设定的参数，进而将信息反馈给座椅舵机15，座椅舵机15根据反馈的信息进行相应的转动，带动蜗杆17和蜗轮16，让座椅1自动校正角度，实现全程反馈座椅1的角度，并控制座椅舵机15驱动蜗杆17及蜗轮16，调整座椅1角度始终保持预定参数状态的目的，默认设定与地面保持平行。
具体而言，如图1和图2所示，所述的电机履带行进机构至少包括轮毂电机5、导轮6、履带7、转动支架11、转动支架舵机10和扭矩传感器18，所述轮毂电机5的定子轴与主体减震机构相连接，所述履带7由轮毂电机5驱动并围绕着轮毂电机5外转子和导轮6，所述的导轮设在履带7的前端，导轮6辅助轮毂电机5，使履带7稳定转动；所述转动支架11从头部到尾部逐渐增大，以减少转动支架11的自重，同时，所述转动支架11尾部上有轮齿，所述转动支架11的头部一侧与导轮6连接，尾部与轮毂电机5定子轴连接，所述的转动支架舵机10设置在主车架8的下部，通过齿轮与转动支架11尾部上的轮齿相啮合，所述的扭矩传感器18设在转动支架舵机10处，用于结合实际扭矩的变化驱动转动支架舵机转动，转动支架舵机10的转动在轮齿的作用下带动转动支架11位置的变化，从而控制转动支架11绕轮毂电机5定子轴转动，实现履带7始终贴紧接触面，所述的轮毂电机5为轮椅行驶的动力，本实施例一共有四个轮毂电机5。
具体而言，所述轮毂电机5和导轮6上均设有凹槽，与履带7内侧的凸槽相互嵌合，所述履带7外侧设置有防滑花纹，花纹可为各种形状，提高履带7与接触面的摩擦力。
如图1所示，所述的主体减震机构至少包括减震器3和减震拍动三角架4，所述减震拍动三角架4对称地设置在每套电机履带行进机构两侧，其中，减震拍动三角架4的一个角活动连接主车架8，另一角连接电机履带行进机构相连接，第三角通过减震器3与主车架8相连接，使得电机履带行进机构相对主车架8独立进行减震运动，本实施例的减震器3一共有四对，主车架8左右两侧各两对，一侧前后各一对；减震器3一端与减震拍动三角架4的上端脚连接，另一端与主车架8相连接。
具体而言，所述的控制面板包括摇杆12和触摸控制板13，摇杆12设在触摸控制板13的前端，所述的摇杆12通过使电机在不同功率的情况下运转及左右轮的差速控制车的行驶速度与方向，同时支持原地转向；触摸控制板13用于行进模式转化、设定调节重力方向倾角，每种行进模式对应的最大速度和转动支架相对地面的角度、显示速度、剩余电量、所剩公里数，摇杆控制速度的极限为所选行进模式最大速度，不推满则按比例计算；所述的行进模式包括高速模式、低速模式、上楼梯模式和下楼梯模式。
如图1和图2所示的扶手2、减震器3、减震拍动三角架4、轮毂电机5、导轮6、履带7、转动支架舵机10、转动支架11、座椅舵机15、蜗轮16、蜗杆17和扭矩传感器18均为成对设置，其中，减震器3、减震拍动三角架4、轮毂电机5、导轮6、履带7、转动支架舵机10、转动支架11和扭矩传感器18均有两对。
本实施例所述的新型护理助动系统，随电机履带行进机构的结构位置变化，分为高速模式、低速模式、上楼梯模式和下楼梯模式四种状态。
低速模式状态：
如图3和图3-1所示，左右两对履带7中的导轮6均指向天空，此时转动支架11与地面成90度角，减少车体的占地空间，同时能够在较小的空间原地转弯，使在较小空间的楼梯实现车体转弯。
高速模式状态：
如图4和图4-1所示，车体前面一对履带7与地面初始成30度角，此时转动支架11与地面成30度角，结合电机履带行进机构、主体减震机构和通过扭矩传感器18的实时反馈来确保通过不同高度的障碍物。后面一对履带7与地面平行，来保证抓地力与稳定。
上楼梯模式状态：
如图5所示，前面一对履带7与地面初始成45度角，实际的角度变化根据扭矩传感器18的反馈，使前面一对履带7前端先登上楼梯。然后再随转动支架舵机10处的扭矩传感器18信息反馈，转动支架舵机10驱动使前后履带7的转动支架11转动直到与地面保证一定不变的扭矩，此时转动支架11与地面成0度角，且有一定压力。
如图6所示，上楼梯时，结合电机履带行进机构、主体减震机构和通过扭矩传感器18的实时反馈来确保履带7始终与楼梯始终接触。由于转动支架11有相对地面的扭矩，本来四点着地的轮椅现在变为八点支撑，使受力更为均匀。在全程上楼过程中转动支架11始终与地面接触且有一定的支持力，该支持力由转动支架舵机10的扭矩提供并受扭矩传感器18反馈控制。当扭矩大于标准值，转动支架舵机10自动释放力量，当扭矩小于标准值，转动支架舵机10自动添加力量。同时陀螺仪传感器14全程反馈校正座椅1的角度，保证座椅1处于与地面竖直的状态。到达半层转弯处后，如图3-1所示，只需换为低速模式实现转弯后，重新选定上楼梯模式，重复上述过程即可。
下楼梯模式状态：
如图7所示，随转动支架舵机10处的扭矩传感器18信息反馈，转动支架舵机10驱动使前后履带7的转动支架11转动直到与地面保证一定不变的扭矩，此时转动支架11与地面成0度角，且有一定压力。
在全程下楼过程中转动支架11始终与地面接触且有一定的支持力，该支持力由转动支架舵机10的扭矩提供并受扭矩传感器18反馈控制。当扭矩大于标准值，转动支架舵机10自动释放力量，当扭矩小于标准值，转动支架舵机10自动添加力量。同时陀螺仪传感器14全程反馈校正座椅1的角度，保证座椅1处于与地面竖直的状态。到达半层转弯处后，如图3-1所示，只需换为低速模式实现转弯后，重新选定下楼梯模式，重
复上述过程即可。
所述的新型护理助动系统可以同时使用车体上的装置和无线遥控器进行控制。
所述的新型护理助动系统结合传感器自动反馈矫正与使用者人为控制的共同控制方式，在满足使用者不同要求的同时保证使用者的安全与舒适性。
所述的新型护理助动系统结合电机履带行进机构和主体减震机构，可在各种地形行驶；两对四个减震器结合减震拍动三角架，全方位实现稳定行驶；具有快速登上普通的台阶和上下楼的功能。
所述的新型护理助动系统通过左右差速实现转向与直行，可在触摸控制板上设置限速。
所述的新型护理助动系统安装有可调节座椅舵机和陀螺仪传感器，座椅舵机接收陀螺仪传感器的反馈而进行校正座椅设定角度，使座位始终与重力方向成一定角度；上楼梯时座椅可以保持竖直方向。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种护理助动系统，其特征在于：包括主车架(8)、转动地设置在所述主车架(8)正上方的座椅(1)，所述座椅(1)底部与主车架(8)之间设置反馈和调整座椅(1)的角度始终保持预定参数状态的座位自动转动机构，所述主车架(8)的左右两侧分别一前一后地设置有两套可调整自身与地面夹角的电机履带行进机构，每组电机履带行进机构与主车架(8)之间均设置有用于缓冲的主体减震机构，所述座椅(1)上设置有用于控制行驶速度与方向的控制面板，所述主车架(8)内部中间设有电源(9)；所述的电机履带行进机构至少包括轮毂电机(5)、导轮(6)、履带(7)、转动支架(11)、转动支架舵机(10)和扭矩传感器(18)，所述轮毂电机(5)的定子轴与主体减震机构相连接，所述履带(7)由轮毂电机(5)驱动并围绕着轮毂电机(5)外转子和导轮(6)，所述转动支架(11)尾部上有轮齿，所述转动支架(11)的头部一侧与导轮(6)连接，尾部与轮毂电机(5)定子轴连接，所述的转动支架舵机(10)设置在主车架的下部，通过齿轮与转动支架(11)尾部上的轮齿相啮合，所述的扭矩传感器(18)设在转动支架舵机(10)处，用于结合实际扭矩的变化驱动转动支架舵机转动，控制转动支架(11)绕轮毂电机(5)定子轴转动，实现履带(7)始终贴紧接触面。
2.根据权利要求1所述的护理助动系统，其特征在于：所述的座位自动转动机构至少包括座椅舵机(15)、蜗轮(16)、蜗杆(17)和陀螺仪传感器(14)，所述蜗轮(16)固定在座椅(1)底部两侧且分别与蜗杆(17)相啮合，所述座椅舵机(15)与蜗杆(17)驱动连接，所述的陀螺仪传感器(14)设在座椅(1)下部，用于全程反馈座椅(1)的角度，并控制座椅舵机(15)驱动蜗杆(17)及蜗轮(16)，调整座椅(1)角度始终保持预定参数状态。
3.根据权利要求1所述的护理助动系统，其特征在于：所述轮毂电机(5)和导轮(6)上均设有凹槽，与履带(7)内侧的凸槽相互嵌合，所述履带(7)外侧设置有防滑花纹。
4.根据权利要求1所述的护理助动系统，其特征在于：所述转动支架(11)从头部到尾部逐渐增大。
5.根据权利要求1所述的护理助动系统，其特征在于：所述的主体减震机构至少包括减震器(3)和减震拍动三角架(4)，所述减震拍动三角架(4)对称地设置在每套电机履带行进机构两侧，其中，减震拍动三角架(4)的一个角活动连接主车架(8)，另一角连接电机履带行进机构相连接，第三角通过减震器(3)与主车架(8)相连接，使得电机履带行进机构相对主车架(8)独立进行减震运动。
6.根据权利要求1所述的护理助动系统，其特征在于：所述的控制面板包括摇杆，所述的摇杆通过使电机在不同功率的情况下运转及左右轮的差速控制车的行驶速度与方向。
7.根据权利要求6所述的护理助动系统，其特征在于：所述的控制面板还包括触摸控制板，用于行进模式转化、设定调节重力方向倾角，每种行进模式对应的最大速度和转动支架相对地面的角度、显示速度、剩余电量、所剩公里数。
8.根据权利要求7所述的护理助动系统，其特征在于：所述的行进模式包括高速模式、低速模式、上楼梯模式和下楼梯模式。
9.根据权利要求1所述的护理助动系统，其特征在于：所述的座椅(1)为带有左右扶手(2)的软座后靠背椅，所述的控制面板设置于所述座椅(1)的任一侧扶手(2)上。
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