CN106606398B - 利用肘部运动控制的电动轮椅 - Google Patents

Abstract

一种利用肘部运动控制的电动轮椅，包括扶手和控制器以及肘部控制机构，肘部控制机构包括肘腔、前后平动机构、摆动机构、基板和连杆，前后平动机构的上部与肘腔的下端可转动相连，前后平动机构的下部与摆动机构的上部滑动相连并可沿摆动机构前后平动，摆动机构的下部与基板的上部可转动相连并可沿基板作圆弧摆动，基板的下部与扶手可拆卸相连。采用本发明的装置，不用手指，而是采用肘部运动即可操纵控制电动轮椅的控制手柄，使电动轮椅实现前后左右运动，适合于手功能障碍、腕部功能障碍、手指残缺、腕部截肢、前臂截肢等残障人员，在其上臂或肩肘关节肌能较好的情况下控制使用电动轮椅。

Description

利用肘部运动控制的电动轮椅

技术领域

本发明涉及电动轮椅，尤其涉及一种利用肘部运动控制的电动轮椅。

背景技术

据全国第二次残疾人抽样调查数据显示，残疾等级为一、二级的重度残疾人为2457万人，占29.62％；残疾等级为三、四级的中度和轻度残疾人为5839万人，占70.38％；肢体残疾2412万人，占29.07％；多重残疾1352万人，占16.30％。2012年3月，根据第六次全国人口普查我国总人口数，及第二次全国残疾人抽样调查我国残疾人占全国总人口的比例和各类残疾人占残疾人总人数的比例，推算了2010年末我国残疾人总人数及各类、不同等级的残疾人数，全国残疾人总数为8502万人，其中重度残疾2518万人，中度和轻度残疾人5984万人；肢体残疾2472万人，多重残疾1386万人。随着我国工业化和城镇化进程的加快，人口流动频繁，人们工作节奏加快，以及生产安全事故、交通事故和环境污染等因素的影响，都不同程度地增加了残疾的风险。

康复是帮助残疾人恢复和补偿功能，增强生活自理和社会适应能力，平等参与社会生活的基础。作为下肢残疾、偏瘫、截瘫患者及行动不便的老年人的常用代步工具——轮椅，是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者和行动不便人士的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。特别是电动轮椅是在传统手动轮椅的基础上，叠加高性能动力驱动装置、智能操纵装置、电池等部件，改造升级而成，它是现代精密机械、智能数控、工程力学等领域相结合的高新科技产品，如今，电动轮椅已成为行动不便的老年人、残疾人不可缺少的代步工具，适用对象十分广泛。

为了做好残疾人康复工作，需要相应的资金、技术、辅具等多方面的支持，因残疾人数量多、困难程度大，残疾人康复事业发展任重而道远。同时，随着我国人口老龄化进入加速发展期，受生理机能衰退、脑血管疾病、骨关节病、痴呆等老年病的影响，发病率和致残几率进一步增高，老年残疾人口数量也呈较快增长态势。当前和今后一个时期，我国残疾人口数量将快速增加，残疾人占总人口比例将持续提高，残疾人工作面临着新的考验。随着社会进步，残疾人事业发展，残疾人生活质量虽然在逐步提高，但由于发展起点低、基础薄弱，残疾人总体生活水平和质量与全社会平均水平差距仍然较大，残疾人家庭负担沉重，特别是农村残疾人生活水平更低，还有相当数量的人口没有脱贫。城镇残疾人失业率始终较高，未就业残疾人的生活来源一直以家庭供养为主，其中城镇主要依靠家庭其他成员供养的比例始终为40％左右，农村主要依靠家庭其他成员供养的比例始终为70％左右，残疾人家庭负担沉重。如2007～2012年度残疾人家庭人均可支配收入相当于全国居民家庭人均可支配收入的55％左右，与全国平均水平差距明显。恩格尔系数(Engel's Coefficient)指食品支出总额占消费支出总额的比重，是衡量居民生活质量最重要指标之一。残疾人家庭恩格尔系数始终高于全国水平，生活质量相对落后。特别是近年来我国食品价格的较大幅度升高，直接影响到低收入人群的基本生活水平，残疾人的生活水平有所下降。不仅如此，残疾人家庭医疗保健支出及其占家庭消费支出比例均远高于全国平均水平。党的十八大提出了2020年全面建成小康社会，实现国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一番的目标。要千方百计促进残疾人就业、提高残疾人社会保障水平、加强残疾人扶贫开发，通过多种渠道努力，加快缩小残疾人家庭人均收入与社会平均水平的差距，同时减少残疾人基本医疗康复等支出。

对于上下肢功能障碍的多重残疾患者，常常需要选择使用智能轮椅作为代步工具(此处主要指不用人手操作的电动轮椅。因为，中枢神经损伤如中风、脑外伤、脑瘫等所造成的肢体瘫痪是世界性难题，其中又以上肢手的康复尤为困难，这是由于手是人们劳动与日常生活不可缺少的器官，结构精细，功能复杂，动作灵巧，功能恢复难度大，因此手功能障碍是脑卒中偏瘫患者的主要问题之一。另一方面，生活中难免磕磕碰碰，相比其它身体部位，手部往往是首当其冲的部位，手外伤临床发生率较高，最容易碰伤，而且手部损伤后不但容易感染，还易造成不同程度的功能障碍，影响日常生活与工作)，但电动轮椅本身价格就已不便宜，作为语音控制等高端智能轮椅更是一般家庭所不能承受的。对于肘部关节、上臂机能、或者肩关节肌力仍存在且功能较好的患者，虽然他们下肢功能障碍、手部功能障碍、前臂截肢、腕部截肢或手指残缺，却并不能使用常规电动轮椅作为代步工具。而如何使该类患者充分利用自身残存功能，来控制使用常规电动轮椅，节约社会资源，减轻家庭负担，为相关技术人员提出了新的研究课题。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于为手功能障碍患者、手指残缺、上臂截肢等患者(肘或上臂肌力较好)，提供一种利用肘部运动控制的电动轮椅。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种利用肘部运动控制的电动轮椅，包括扶手和控制器，控制器连接在扶手前端，控制器上设有控制手柄，还包括肘部控制机构，该肘部控制机构安装在扶手上并与控制器上的控制手柄相连，通过肘部运动带动控制手柄实现万向摆动。

所述肘部控制机构包括肘腔、前后平动机构、摆动机构、基板和连杆，前后平动机构的上部与肘腔的下端可转动相连，前后平动机构的下部与摆动机构的上部滑动相连并可沿摆动机构前后平动，摆动机构的下部与基板的上部可转动相连并可沿基板作圆弧摆动，基板的下部与扶手可拆卸相连。

所述肘腔包括与人体肘部适配的弧形开口腔，在弧形开口腔的下部设有用于与前后平动机构可转动相连的球腔。

所述前后平动机构包括平动体，平动体的后端连接有高度可调的立柱，立柱顶端设有球状体，所述肘腔上的球腔与该球状体可转动相连；平动体的前端设有连杆座，所述连杆的后端与该连杆座可转动相连；平动体的下部设有T型槽，所述摆动机构与该T型槽滑动相连。

所述摆动机构包括摆动体，摆动体的后部设有T型导轨，所述前后平动机构与该T型导轨滑动相连；摆动体的前部设有上下贯通的槽形体，槽形体两侧分别设有长槽孔，控制器的控制手柄伸入该槽形体并与连杆的前端相连，连杆的前端还与槽形体两侧的长槽孔活动相连；摆动体的下部设有摆动轴，所述基板与该摆动轴活动相连。

所述基板上设有两个轴承座，摆动机构的摆动轴安装在两个轴承座之间。

所述连杆的前端设有手柄套，手柄套上设有左右短轴，控制器上的控制手柄套装在该手柄套内，左右短轴分别穿设在摆动体中槽形体两侧的长槽孔中。

还包括两个压簧，在平动机构的T型槽内设有两个压簧座，摆动机构的T型导轨设置在两个压簧座之间的T型槽内，两个压簧分别设置在T型导轨的两端与两个压簧座之间。

还包括两个扭簧，两个扭簧分别套装在摆动机构的摆动轴两端，扭簧的外端与基板上的轴承座固定相连，扭簧的内端与摆动机构的摆动体固定相连。

本发明的有益效果是：

本发明利用肘部运动控制的电动轮椅，不用手指，而是采用肘部运动即可操纵控制电动轮椅的控制手柄，使电动轮椅实现前后左右运动，适合于手功能障碍、腕部功能障碍、手指残缺、腕部截肢、前臂截肢等残障人员，在其上臂或肩肘关节肌能较好的情况下控制使用电动轮椅。本发明中的肘部控制机构结构相对简单，通用性强，成本低廉、拆装便捷，相比眼控、语音控制等高端智能轮椅具有更加经济实惠、不受环境光线及噪声影响、更可靠的特点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中的肘部控制机构的结构示意图；

图3是本发明中的肘部控制机构的局部结构示意图；

图4是本发明中的前后平动机构的结构示意图；

图5是本发明中的摆动机构的结构示意图；

图6是本发明中的基板的结构示意图；

图7是本发明中的连杆的结构示意图；

图8是本发明的使用状态图。

具体实施方式

参见图1，本发明利用肘部运动控制的电动轮椅，包括扶手1和控制器2，控制器2连接在扶手1前端，控制器2上设有控制手柄3，还包括肘部控制机构4，该肘部控制机构4安装在扶手1上并与控制器2上的控制手柄3相连，通过肘部运动带动控制手柄实现万向摆动。

参见图2、图3，本发明中的肘部控制机构4包括肘腔41、前后平动机构42、摆动机构43、基板44和连杆45，前后平动机构的上部与肘腔的下端可转动相连，前后平动机构的下部与摆动机构的上部滑动相连并可沿摆动机构前后平动，摆动机构的下部与基板的上部可转动相连并可沿基板作圆弧摆动，基板的下部与扶手可拆卸相连。

上述肘腔41包括与人体肘部适配的弧形开口腔，在弧形开口腔的下部设有用于与前后平动机构可转动相连的球腔411。在肘腔的开口部，还可以设置1个或多个自粘带或卡紧装置，以更好的固定人体肘部。

参见图4，本发明中的前后平动机构42包括平动体421，平动体的后端连接有高度可调的立柱422，立柱顶端设有球状体，上述肘腔41上的球腔411与该球状体可转动相连；平动体的前端设有连杆座423，上述连杆45的后端与该连杆座可转动相连；平动体的下部设有T型槽424，上述摆动机构43与该T型槽滑动相连。上述立柱422还可以为L型折弯件，折弯方向为左右折弯，以使立柱422上所连接的肘腔41正好处于人体自然坐姿时的肘部下方，符合人体肘部内外/左右位置的人体工效学要求。

参见图5，本发明中的摆动机构43包括摆动体431，摆动体的后部设有T型导轨432，上述前后平动机构42与该T型导轨滑动相连；摆动体的前部设有上下贯通的槽形体433，槽形体两侧分别设有长槽孔434，控制器的控制手柄3伸入该槽形体并与连杆45的前端相连，连杆的前端还与槽形体两侧的长槽孔434活动相连；摆动体的下部设有摆动轴435，上述基板44与该摆动轴活动相连。

参见图6，本发明中的基板44上设有两个轴承座441，摆动机构的摆动轴435安装在两个轴承座之间。

参见图7，本发明中的连杆45的前端设有手柄套451，手柄套上设有左右短轴452，控制器上的控制手柄3套装在该手柄套451内，左右短轴452分别穿设在摆动体中槽形体两侧的长槽孔434中。

配合参见图3、图4，本发明还包括两个压簧5，在平动机构的T型槽424内设有两个压簧座，摆动机构的T型导轨432设置在两个压簧座之间的T型槽内，两个压簧5分别设置在T型导轨的两端与两个压簧座之间。

配合参见图2、图3，本发明还包括两个扭簧6，两个扭簧分别套装在摆动机构的摆动轴两端，扭簧的外端与基板上的轴承座固定相连，扭簧的内端与摆动机构的摆动体固定相连。

图8是本发明的使用状态图。

采用本发明利用肘部运动控制的电动轮椅，通过人体肘部的前后移动，可带动前后平动机构42前后移动，通过人体肘部的转动，可带动摆动机构43转动，并通过连杆45传递到电动轮椅控制器的控制手柄上，从而带动控制手柄做相应运动，最终得以控制电动轮椅做相应运动。两种运动还可以叠加在一起，使得电动轮椅的控制手柄做万向摆动，即360°的摆动，以实现通过本发明中的肘部控制机构控制电动轮椅的运动的目的。

Claims (6)

1.一种利用肘部运动控制的电动轮椅，包括扶手和控制器，控制器连接在扶手前端，控制器上设有控制手柄，其特征在于：还包括肘部控制机构，该肘部控制机构安装在扶手上并与控制器上的控制手柄相连，通过肘部运动带动控制手柄实现万向摆动；

所述肘部控制机构包括肘腔、前后平动机构、摆动机构、基板和连杆，前后平动机构的上部与肘腔的下端可转动相连，前后平动机构的下部与摆动机构的上部滑动相连并可沿摆动机构前后平动，摆动机构的下部与基板的上部可转动相连并可沿基板作圆弧摆动，基板的下部与扶手可拆卸相连；

所述肘腔包括与人体肘部适配的弧形开口腔，在弧形开口腔的下部设有用于与前后平动机构可转动相连的球腔；

所述前后平动机构包括平动体，平动体的后端连接有高度可调的立柱，立柱顶端设有球状体，所述肘腔上的球腔与该球状体可转动相连；平动体的前端设有连杆座，所述连杆的后端与该连杆座可转动相连；平动体的下部设有T型槽，所述摆动机构与该T型槽滑动相连。

2.如权利要求1所述的利用肘部运动控制的电动轮椅，其特征在于：所述摆动机构包括摆动体，摆动体的后部设有T型导轨，所述前后平动机构与该T型导轨滑动相连；摆动体的前部设有上下贯通的槽形体，槽形体两侧分别设有长槽孔，控制器的控制手柄伸入该槽形体并与连杆的前端相连，连杆的前端还与槽形体两侧的长槽孔活动相连；摆动体的下部设有摆动轴，所述基板与该摆动轴活动相连。

3.如权利要求1所述的利用肘部运动控制的电动轮椅，其特征在于：所述基板上设有两个轴承座，摆动机构的摆动轴安装在两个轴承座之间。

4.如权利要求1所述的利用肘部运动控制的电动轮椅，其特征在于：所述连杆的前端设有手柄套，手柄套上设有左右短轴，控制器上的控制手柄套装在该手柄套内，左右短轴分别穿设在摆动体中槽形体两侧的长槽孔中。

5.如权利要求1所述的利用肘部运动控制的电动轮椅，其特征在于：还包括两个压簧，在平动机构的T型槽内设有两个压簧座，摆动机构的T型导轨设置在两个压簧座之间的T型槽内，两个压簧分别设置在T型导轨的两端与两个压簧座之间。

6.如权利要求1所述的利用肘部运动控制的电动轮椅，其特征在于：还包括两个扭簧，两个扭簧分别套装在摆动机构的摆动轴两端，扭簧的外端与基板上的轴承座固定相连，扭簧的内端与摆动机构的摆动体固定相连。