CN105726231A - 一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅。包括长方体四轮小车，车体内后上部左右内侧和前部脚踏板中间各装有一个电动伸缩臂，各臂端垂直向下装有离地高度可调的液压缸，前1后2三个液压缸在等同于台阶高度的高差下与伸缩臂协调同步动作，使座椅在始终保持水平并使重心在支撑点以内的状态下完成升、降和前、后方向的位移。小车两后轮移动到楼梯上一级台阶上时，安装在座椅前端内侧的两个微型液压缸活塞向下伸出一个台阶高度将小车前部支撑于前一级台阶上，爬完最后一个台阶时该液压缸活塞收起，自动转换为平地运行模式。

Description

一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅
技术领域
本发明涉及爬楼梯轮椅，尤其是一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅。
背景技术
目前，国内市场上销售的爬楼梯轮椅，多为星轮组件和履带组件两大运行方式组成，存在的主要不足是：星轮组件运转过程中的支撑点与轮椅重心偏离，不能自己保持平衡，安全性较差，只有在他人的帮助操作下乘坐者才能上下楼梯，操作复杂。履带组件和个别进口爬楼四轮轮椅虽然实现了乘坐者自主操作上下楼的功能，但在爬楼过程中需要乘坐者频繁调整座椅倾角才能使其保持水平，体积较大，对楼梯要求苛刻，小一些的楼梯间根本无法通过，而且造价很高，维护成本较大，普通百姓难以承受。
发明内容
为了克服上述不足，本发明采用的基本工作原理是：要将一把椅子平稳地放在楼梯上，必须使其前后腿保持一个等同于台阶高度的高差；要让他平稳地上下楼梯，只需让座椅在水平状态下完成垂直上升、下降和前、后方向的移动，并保持其重心在支撑点以内即可。
本发明所公开的一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅：包括一个长方体四轮小车，车体内后上部左右内侧各安装一个可向正后方伸出的电动伸缩臂，伸缩臂顶端分别连接一个垂直于地面，且距地面高度可调的轻型液压缸；座椅前底部脚踏板中间空隙内装有一个可向正前方水平伸出的电动伸缩臂，其顶端连接一个垂直向下，缸体离地面高度可调的轻型液压缸，前1后2三个电动伸缩臂组件及垂直连接在臂端的液压缸在等同于所跨台阶总高度的高差下协调同步动作，使轮椅主体在始终保持水平的状态下完成升、降和前、后方向的位移。在座椅前端内侧垂直向下安装了两个微型液压缸，小车两后轮移动到楼梯上一级台阶上时，这两个微型液压缸活塞向下伸出一个台阶高度，将小车前部平稳支撑于前一级台阶上，爬完最后一个台阶时活塞收起，自动转换为平地运行模式。由于采用了前后两部分电动伸缩臂组件与液压缸垂直连接后，分别安装在车体内部上下层的结构，使座椅重心在爬楼过程中总是处于前后支撑点以内，运行过程中无需调整座椅重心。
座椅前部下方左右内侧微型支撑液压缸活塞顶端装有小轮，当爬台阶宽度大于35cm的楼梯时，该小轮配合小车两后轮可移动到前一级台阶边缘。爬坡时该微型液压缸活塞在水平传感器动态控制下，伸出合适的长度，支撑起轮椅前端使座椅保持水平，其顶端的小轮配合两后轮完成爬坡动作。
该轮椅后部的两个小轮，采用涡轮蜗杆变速箱分别驱动，使之以无惯性方式运行，断电既停，故整车无刹车装置，进一步保证了轮椅运行的安全性。两后轮在操控台上方向舵的控制下可独立正反转，可实现原地任意转向，故前轮为万向轮，无转向装置。在两后轮的涡轮蜗杆变速箱输出轴上装有解锁手柄，一旦出现供电不足或电路故障，解锁后，即可由人力自由推行。
该轮椅装有前后液压缸相对高差自动检测调整电路，按下【上楼】或【下楼】键时，每一次液压缸活塞伸出前，该电路自动检测一次液压缸下端距台阶面的高度，并自动调整使前后液压缸始终保持前后液压缸所跨台阶的相对高差，确保轮椅在每一级台阶上运行动作准确。
该轮椅安装有高精度双轴水平倾角传感器，液压缸管路全部由电磁阀控制，爬楼或平地行走过程中一旦倾斜角度达到保护设定值，保护电路立即动作，停止对驱动单元供电，暂停运行，并提示故障，确保运行安全。
前1后2三个伸缩臂分别安装在车体内上、下两层的独特结构，臂端与液压缸垂直连接，实现了轮椅在运行过程中重心始终在前后支撑点以内，无需调整座椅平衡及重心位置，乘坐者完全可独立操作安全上下楼梯，并使整车尺寸大幅度减小，后部两个伸缩臂缩回时全车长*宽*高尺寸仅为85*50*150cm，可自由进出卫生间等狭窄空间。座椅左右两侧没有伸出的活动部件，故轮椅上可安装能够拆卸的，前部可左右开门的全封闭透明车棚，方便乘坐者雨雪天出行。
该轮椅座椅底部装有可向后移动的滑轨，需要上卫生间时，可将座椅向后移动到马桶上方，鑲套式结构的座椅中间自动留出一个空洞，方便乘坐者独立解决上卫生间的问题。
在轮椅上安装的全封闭车棚顶部装有两组太阳能电池板，在室外既能为轮椅电池充电，又可为乘坐者遮阳。
附图说明
图1为本发明装置立体结构图。
1座椅2透明车棚3操控台4后伸缩臂5后液压缸6前伸缩臂7前液压缸8微型支撑液压缸9支撑液压缸顶端小轮10脚踏板11前小轮12后小轮。
图2为本发装置爬楼动作状态示意图。
图3为本发明装置底盘结构图。
图4为本发明装置伸缩臂组件结构图。
1伸缩臂筒体2伸缩臂3驱动元件4驱动臂。
具体实施方法
上楼梯时，将轮椅后部正对楼梯倒车，当两后轮接触到台阶边缘时，装在后轮旁边的激光距离传感器和微动开关动作，轮椅自动停车，此时按下操控台上的【高差】键，台阶高差测量程序运行，此时连接在后部两个伸缩臂组件顶端的液压缸，从初始的最低位上升到最高位，接下来，伸缩臂向后伸出10cm后在第一级台阶上方停止，然后两个液压缸开始自动下降，当距离台阶面3cm时，装在液压缸侧面的激光距离传感器立即动作，切断高差调整驱动电路供电，使液压缸在此高度自锁，高差调整结束。同一栋楼，该程序只运行一次即可。
接下来，按下【上楼】键，后轮驱动先断电锁死，爬楼动作开始，前后三个液压缸在伸缩臂带动下同步向楼梯方向移动，当后部的两个液压缸接触到第二级台阶边缘时，装在液压缸旁边的激光距离传感器和微动开关动作，伸缩臂停止向后移动。然后三个液压缸活塞向下伸出，当伸出的长度为：台阶高度+3cm时，装在后部一个液压缸上的拉线距离传感器动作，关闭电磁阀，停止给液压缸供油，此时轮椅在三个液压缸的同步作用下垂直上升台阶高度+3cm的距离。接着，安装在座椅前部左右内侧的两个微型支撑液压缸活塞也同时伸出，距地面3cm时停止，（爬完最后一个台阶前半段平移时才能缩回）。接下来三个电动伸缩臂同步动作，后部的两个缩回，前面的一个伸出，把轮椅水平移向第一级台阶，当轮椅后部接触到第二级台阶边缘时，装在后轮旁边的激光距离传感器和微动开关动作，使伸缩臂停止动作。接下来，三个液压缸活塞同时缩回，将轮椅两后轮平稳放到第一级台阶上，轮椅前部靠两个微型液压缸，支撑在第一级台阶前的地面上。此时前部脚踏板中央的液压缸在高差检测电路的控制下自动下降一个台阶的高度后自锁，始终与后部的两个液压缸保持一个台阶的高差，重复前面的动作，开始爬第二个台阶，到最后一级台阶时，前部脚踏板中央的液压缸再上升一个台阶的高度后自锁，完成最后一个台阶后半段的平移，松开【上楼】键，3个液压缸活塞全部缩回，自动解除后轮锁死，转为低速运行，可在楼梯间内低速转弯，继续上楼。
下楼时，轮椅正对楼梯口缓慢前进，此时后部的两个伸缩臂缩回，前部的伸缩臂完全伸出。当前部的液压缸移动到楼梯第二个台阶边缘正上方时，安装在其下端正面的激光距离传感器，因激光束离开第二个台阶边缘检测距离超出设定值立即动作，切断后轮驱动供电，轮椅前部两个小轮刚好到第一个台阶边缘。按下【下楼】键，先是切断后轮驱动电路锁死。然后前后三个液压缸活塞伸出台阶高度+3cm的距离，接下来三个电动伸缩臂同步动作，后部的两个伸出，前面的一个缩回，将轮椅水平向前移动一个台阶的距离，此时，座椅前部左右内侧的两个微型支撑液压缸活塞也同时伸出，距地面3cm时停止，（爬完最后一个台阶前半段平移时才能缩回）。接下来，三个轻型液压缸活塞同时缩回，两后轮平稳放到第一级台阶上，轮椅前部靠两个微型液压缸，支撑在第二级台阶上。接下来，后部的伸缩臂缩回，前部的伸缩臂伸出，在第三个台阶边缘正上方使停止，此时高差自动检测调整电路工作，前面的液压缸自动下降一个台阶的高度，重复前面的动作，完成第一级台阶下楼工作，当轮椅后部离开第一级台阶边缘时，装在车体后部边缘的激光距离传感器和行程开关同时动作（该行程开关在按下【下楼】键时自动向下伸出，用于检测轮椅后部是否离开台阶边缘），使伸缩臂停止动作。爬完最后一级台阶时，松开【下楼】键，解除后轮锁死，转为低速运行，可在楼梯间内低速转弯，继续下楼。
上坡时，将轮椅后部正对坡道，按下【坡道】键，轮椅以倒车方式上坡，此时安装在座椅前部左右内侧的两个微型支撑液压缸活塞受水平传感器动态控制，随着后轮的上升，其活塞缓慢伸出使轮椅保持水平状态，由于其顶端装有小轮可配合后轮完成上坡工作。
下坡时，轮椅正对坡道，按下【坡道】键，轮椅同上坡动作方式一样完成下坡工作。
在该轮椅后部两侧及前部脚踏板两侧都装有红色激光定位装置，上下楼或上下坡时可打开激光定位灯及后部摄像头，从操控台上的液晶屏上可看到轮椅是否正对楼梯或坡道中心。
在【上楼】【下楼】两种模式下，轮椅后轮始终处于断电锁死状态，确保在楼梯上的安全。在楼梯间的运行速度也是安全定速，不受调速器控制。只有按下【平路】键时，才可使用调速器，根据路况在安全速度下行驶。
跨越高度低于30cm的门槛、路牙石及通过有宽度≤32cm的沟壑路面时，可打开操控台上的“手动”按钮舱，轮椅所有执行元件转换为手动控制，搬动舱内相应的开关可完成需要的动作，之后关闭“手动”按钮舱，所有传动部件自动复位变为初始状态，接受程序控制。

Claims (3)

1.一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅，主要包括长方体四轮小车，座椅，前后伸缩臂组件及与其连接的液压缸，其特征在于：采用了后2前1三个电动伸缩臂组件分上、下两层安装于车体内上部两侧及下部中央，各有一个液压缸垂直向下与伸缩臂连接，液压缸离地面高度可调，三个液压缸在等同于所跨台阶总高度的高差下与伸缩臂组件协调同步动作，使轮椅主体在始终保持水平的状态下完成升、降和前、后方向的位移，并且使轮椅重心在爬楼过程中总是处于前后支撑点以内，在运行过程中无需调整座椅平衡及重心位置，在轮椅两后轮移动到后一级台阶上时，安装在座椅前端内侧的两个微型液压缸活塞伸出一个台阶的高度，将轮椅前部平稳地支撑在前一级台阶上，爬完最后一个台阶时活塞收起，自动转换为平地运行模式的轮椅爬楼梯方法。
2.根据权利要求1所述的一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅，其特征在于：座椅前部下方左右内侧微型支撑液压缸活塞顶端装有小轮，当爬踏步宽度大于35cm的楼梯时，该小轮配合小车两后轮可移动到前一级台阶边缘，爬坡时该微型液压缸活塞在水平传感器动态控制下，伸出合适的长度支撑起轮椅前端使座椅保持水平，其顶端的小轮配合后轮完成爬坡动作。
3.根据权利要求1所述的一种伸缩臂结构的步进式爬楼梯轮椅，其特征在于：轮椅上安装有能够自由拆卸的前部可左右开门的全封闭透明车棚，方便乘坐者雨雪天出行。
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