CN106859874B - 一种能保持自平衡的智能轮椅 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能保持自平衡的智能轮椅，包括底座、车轮、靠背和中控机构，车轮设置在底座的下方，靠背设置在底座的一侧，车轮的内部设有平衡机构，靠背传动连接有调节机构，平衡机构和调节机构均与中控机构电连接，平衡机构包括平衡组件，平衡组件包括第二电机和第一齿轮，传动组件包括驱动杆、第二支撑杆、第一联动杆、第二联动杆和第三联动杆，该能保持自平衡的智能轮椅，通过第二电机驱动第一齿轮，在驱动车轮前行的同时，还能保持轮椅的动平衡，提高了轮椅在上下坡过程中的安全性，通过第一电机驱动驱动杆移动，带动第二联动杆绕第二支撑杆转动，从而通过第一联动杆和第三联动杆实现靠背的前后调节，提高了伤员乘坐轮椅的舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种能保持自平衡的智能轮椅。
背景技术
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。普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。手摇轮椅在普通轮椅基础上，增加手摇装置。电动轮椅在普通轮椅基础上，增加电子助力系统，减轻了使用者的体力消耗。
一般的轮椅靠背固定在底座上，无法前后调节，导致伤员坐在轮椅上只能长期保持一个坐姿，影响伤员的身体健康，不仅如此，一般的轮椅由四个轮子支撑移动，在上下斜坡时，如果坡度过大，容易造成轮椅翻倒，对伤员造成巨大的伤害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种能保持自平衡的智能轮椅。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能保持自平衡的智能轮椅，包括底座、车轮、靠背和中控机构，所述车轮设置在底座的下方，所述靠背设置在底座的一侧，所述车轮的内部设有平衡机构，所述靠背传动连接有调节机构，所述平衡机构和调节机构均与中控机构电连接；
所述平衡机构包括两个平衡组件，所述平衡组件关于车轮的竖向中心轴线对称，所述平衡组件包括第二电机和第一齿轮，所述第二电机固定在底座上且与第一齿轮传动连接，所述车轮的内壁设有若干驱动齿，所述驱动齿与第一齿轮啮合；
其中，在轮椅移动的过程中，两个第一齿轮通过第二电机与底座连接，两个第一齿轮设置在车轮内侧，并且与车轮内侧的驱动齿啮合，从而对轮椅起到支撑作用，在轮椅移动的过程中，由车轮着地，当轮椅发生前倾的时候，第二电机驱动第一齿轮，使第一齿轮的转速降低，从而使轮椅往后倾斜，回到平衡位置，当轮椅发生后仰时候，第二电机驱动第一齿轮，使第一齿轮的转速升高，从而使轮椅往前倾斜，回到平衡位置，通过第二电机对第一齿轮的转速进行调节，使轮椅达到一个动平衡状态，在上下斜坡的时候，不会发生前倾或者后仰，提高了轮椅的安全性能。
所述调节机构包括驱动组件和传动组件，所述驱动组件通过传动组件与靠背传动连接，所述驱动组件包括第一电机、驱动轴和滑动块，所述滑动块套设在驱动轴的外周，所述第一电机固定在底座的内部且与驱动轴传动连接，所述驱动轴的外周设有若干外螺纹，所述滑动块的内部设有若干内螺纹，所述内螺纹与外螺纹匹配；
所述传动组件包括驱动杆、第二支撑杆、第一联动杆、第二联动杆和第三联动杆，所述驱动杆水平设置，所述驱动杆的一端位于底座的内部且与滑动块固定连接，所述驱动杆的另一端位于底座的外部且与第二联动杆的底端铰接，所述第二支撑杆水平设置在驱动杆的上方，所述第二支撑杆的一端与底座固定，所述第二支撑杆的另一端与第二联动杆铰接，所述第一联动杆的一端与第二联动杆的顶端铰接，所述第一联动杆的另一端与靠背铰接；
其中，当伤员需要调节靠背的时候，第一电机转动，驱动驱动轴转动，从而使滑动块沿驱动轴移动，滑动块在移动的过程中，拉动驱动杆一起移动，由于第二联动杆的下端与驱动杆的一端铰接，并且第二联动杆的下段与第二支撑杆铰接，通过杠杆原理，第二联动杆的下段在驱动杆的作用下发生移动的时候，以第二支撑杆与第二联动杆铰接处为支点，第二联动杆的上段也会发生移动，从而拉动铰接在第二联动杆上半部分的第一联动杆和第三联动杆，从而使靠背绕第一支撑杆的上端转动，实现了靠背的前后调节，提高了伤员的舒适度，降低了伤员因长时间保持一个坐姿对身体造成的不利影响。
所述中控机构包括面板和设置在面板内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块、与中央控制模块连接的按键接收模块、无线通讯模块、工作电源模块、角度检测模块、显示控制模块和电机控制模块，所述中央控制模块为PLC，所述第一电机和第二电机均与电机控制模块电连接。
其中，中央控制模块，是用来控制设备内的各个模块智能化运行的模块，在这里，中央控制模块不仅是PLC，还可以是单片机，从而提高了设备运行的智能化，无线通讯模块，是用来进行无线通讯的模块，在这里，通过天线接收外部无线遥控信号，显示控制模块，是用来控制显示的模块，在这里，用来控制显示屏显示设备的相关工作信息，按键接收模块，是用来接收按键控制信号的模块，在这里，用来接收控制按键发出的控制信号，角度检测模块，是用来检测倾斜角度的模块，在这里，通过倾角传感器检测轮椅的倾斜程度，电机控制模块，是用来控制电机的模块，在这里，用来控制第一电机和第二电机的启停，工作电源模块，是用来控制电源的模块，在这里用来控制蓄电池给各器件供电，通过各器件的控制，增加了轮椅的智能化程度。
作为优选，为了使第三联动杆对靠背的支撑更加可靠，所述第二支撑杆和第一联动杆之间设有加固单元，所述加固单元包括第三联动杆，所述第三联动杆位于第一联动杆的下方且与第一联动杆平行，所述第三联动杆的两端分别与第二联动杆和靠背铰接。
作为优选，为了方便轮椅的控制，提高智能化程度，所述面板上还设有控制按键，所述控制按键与按键接收模块电连接。
作为优选，为了使伤员方便读取轮椅的当前状态，所述面板上还设有显示屏，所述显示屏与显示控制模块电连接。
作为优选，为了检测轮椅的倾斜程度，使轮椅保持动平衡，所述底座上设有倾角传感器，所述倾角传感器与角度检测模块电连接。
作为优选，为了使靠背在调节的过程中增加其牢固度，所述靠背与底座之间设有第一支撑杆，所述靠背与第一支撑杆铰接，所述第一支撑杆竖向固定在底座的上方。
作为优选，为了实现轮椅的远程控制，提高智能化程度，所述面板的内部还设有天线，所述天线与无线通讯模块连接。
作为优选，为了增加轮椅的续航里程，所述面板的内部还设有蓄电池，所述蓄电池与工作电源模块电连接。
作为优选，为了提高伤员乘坐的舒适度，所述底座的上方设有护理垫。
作为优选，为了避免伤员侧倾，所述底座上还设有扶手。
本发明的有益效果是，该能保持自平衡的智能轮椅中，通过第二电机驱动第一齿轮，在驱动车轮前行的过程中，还可以保持轮椅的动平衡，提高了轮椅在上下坡过程中的安全性，不仅如此，通过第一电机驱动使驱动杆移动，从而带动第二联动杆绕第二支撑杆的一端转动，从而通过第一联动杆和第三联动杆实现靠背的前后调节，提高了伤员乘坐轮椅的舒适度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的能保持自平衡的智能轮椅的结构示意图；
图2是本发明的能保持自平衡的智能轮椅的平衡机构的结构示意图；
图3是本发明的能保持自平衡的智能轮椅的调节机构的结构示意图；
图4是本发明的能保持自平衡的智能轮椅的电气控制原理图；
图中：1.第一支撑杆，2.靠背，3.第一联动杆，4.第二联动杆，5.第三联动杆，6.第二支撑杆，7.驱动杆，8.第一齿轮，9.底座，10.倾角传感器，11.控制按键，12.显示屏，13.驱动齿，14.车轮，15.扶手，16.护理垫，17.滑动块，18.驱动轴，19.第一电机，20.第二电机，21.天线，22.按键接收模块，23.无线通讯模块，24.中央控制模块，25.显示控制模块，26.电机控制模块，27.蓄电池，28.角度检测模块，29.工作电源模块。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图4所示，一种能保持自平衡的智能轮椅，包括底座9、车轮14、靠背2和中控机构，所述车轮14设置在底座9的下方，所述靠背2设置在底座9的一侧，所述车轮14的内部设有平衡机构，所述靠背2传动连接有调节机构，所述平衡机构和调节机构均与中控机构电连接；
所述平衡机构包括两个平衡组件，所述平衡组件关于车轮14的竖向中心轴线对称，所述平衡组件包括第二电机20和第一齿轮8，所述第二电机20固定在底座9上且与第一齿轮8传动连接，所述车轮14的内壁设有若干驱动齿13，所述驱动齿13与第一齿轮8啮合；
其中，在轮椅移动的过程中，两个第一齿轮8通过第二电机20与底座9连接，两个第一齿轮8设置在车轮14内侧，并且与车轮14内侧的驱动齿13啮合，从而对轮椅起到支撑作用，在轮椅移动的过程中，由车轮14着地，当轮椅发生前倾的时候，第二电机20驱动第一齿轮18，使第一齿轮18的转速降低，从而使轮椅往后倾斜，回到平衡位置，当轮椅发生后仰时候，第二电机20驱动第一齿轮18，使第一齿轮18的转速升高，从而使轮椅往前倾斜，回到平衡位置，通过第二电机20对第一齿轮8的转速进行调节，使轮椅达到一个动平衡状态，在上下斜坡的时候，不会发生前倾或者后仰，提高了轮椅的安全性能。
所述调节机构包括驱动组件和传动组件，所述驱动组件通过传动组件与靠背2传动连接，所述驱动组件包括第一电机19、驱动轴18和滑动块17，所述滑动块17套设在驱动轴18的外周，所述第一电机19固定在底座9的内部且与驱动轴18传动连接，所述驱动轴18的外周设有若干外螺纹，所述滑动块17的内部设有若干内螺纹，所述内螺纹与外螺纹匹配；
所述传动组件包括驱动杆7、第二支撑杆6、第一联动杆3、第二联动杆4和第三联动杆5，所述驱动杆7水平设置，所述驱动杆7的一端位于底座9的内部且与滑动块17固定连接，所述驱动杆7的另一端位于底座9的外部且与第二联动杆4的底端铰接，所述第二支撑杆6水平设置在驱动杆的上方，所述第二支撑杆6的一端与底座9固定，所述第二支撑杆6的另一端与第二联动杆4铰接，所述第一联动杆3的一端与第二联动杆4的顶端铰接，所述第一联动杆3的另一端与靠背2铰接；
其中，当伤员需要调节靠背2的时候，第一电机19转动，驱动驱动轴18转动，从而使滑动块17沿驱动轴19移动，滑动块17在移动的过程中，拉动驱动杆7一起移动，由于第二联动杆4的下端与驱动杆7的一端铰接，并且第二联动杆4的下段与第二支撑杆6铰接，通过杠杆原理，第二联动杆4的下段在驱动杆7的作用下发生移动的时候，以第二支撑杆6与第二联动杆4铰接处为支点，第二联动杆4的上段也会发生移动，从而拉动铰接在第二联动杆4上半部分的第一联动杆3和第三联动杆5，从而使靠背2绕第一支撑杆1的上端转动，实现了靠背1的前后调节，提高了伤员的舒适度，降低了伤员因长时间保持一个坐姿对身体造成的不利影响。
所述中控机构包括面板和设置在面板内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块24、与中央控制模块24连接的按键接收模块22、无线通讯模块23、工作电源模块29、角度检测模块28、显示控制模块25和电机控制模块26，所述中央控制模块24为PLC，所述第一电机19和第二电机20均与电机控制模块26电连接。
其中，中央控制模块24，是用来控制设备内的各个模块智能化运行的模块，在这里，中央控制模块24不仅是PLC，还可以是单片机，从而提高了设备运行的智能化，无线通讯模块23，是用来进行无线通讯的模块，在这里，通过天线21接收外部无线遥控信号，显示控制模块25，是用来控制显示的模块，在这里，用来控制显示屏12显示设备的相关工作信息，按键接收模块22，是用来接收按键控制信号的模块，在这里，用来接收控制按键11发出的控制信号，角度检测模块28，是用来检测倾斜角度的模块，在这里，通过倾角传感器10检测轮椅的倾斜程度，电机控制模块26，是用来控制电机的模块，在这里，用来控制第一电机19和第二电机20的启停，工作电源模块29，是用来控制电源的模块，在这里用来控制蓄电池27给各器件供电，通过各器件的控制，增加了轮椅的智能化程度。
作为优选，为了使第三联动杆5对靠背2的支撑更加可靠，所述第二支撑杆6和第一联动杆3之间设有加固单元，所述加固单元包括第三联动杆5，所述第三联动杆5位于第一联动杆3的下方且与第一联动杆3平行，所述第三联动杆5的两端分别与第二联动杆4和靠背2铰接。
作为优选，为了方便轮椅的控制，提高智能化程度，所述面板上还设有控制按键11，所述控制按键11与按键接收模块22电连接。
作为优选，为了使伤员方便读取轮椅的当前状态，所述面板上还设有显示屏12，所述显示屏12与显示控制模块25电连接。
作为优选，为了检测轮椅的倾斜程度，使轮椅保持动平衡，所述底座9上设有倾角传感器10，所述倾角传感器10与角度检测模块28电连接。
作为优选，为了使靠背2在调节的过程中增加其牢固度，所述靠背2与底座9之间设有第一支撑杆1，所述靠背2与第一支撑杆1铰接，所述第一支撑杆1竖向固定在底座9的上方。
作为优选，为了实现轮椅的远程控制，提高智能化程度，所述面板的内部还设有天线21，所述天线21与无线通讯模块23连接。
作为优选，为了增加轮椅的续航里程，所述面板的内部还设有蓄电池27，所述蓄电池27与工作电源模块29电连接。
作为优选，为了提高伤员乘坐的舒适度，所述底座9的上方设有护理垫16。
作为优选，为了避免伤员侧倾，所述底座9上还设有扶手15。
与现有技术相比，该能保持自平衡的智能轮椅中，通过第二电机20驱动第一齿轮8，在驱动车轮14前行的过程中，还可以保持轮椅的动平衡，提高了轮椅在上下坡过程中的安全性，不仅如此，通过第一电机19驱动使驱动杆7移动，从而带动第二联动杆4绕第二支撑杆6的一端转动，从而通过第一联动杆3和第三联动杆5实现靠背2的前后调节，提高了伤员乘坐轮椅的舒适度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，包括底座(9)、车轮(14)、靠背(2)和中控机构，所述车轮(14)设置在底座(9)的下方，所述靠背(2)设置在底座(9)的一侧，所述车轮(14)的内部设有平衡机构，所述靠背(2)传动连接有调节机构，所述平衡机构和调节机构均与中控机构电连接；
所述平衡机构包括两个平衡组件，所述平衡组件关于车轮(14)的竖向中心轴线对称，所述平衡组件包括第二电机(20)和第一齿轮(8)，所述第二电机(20)固定在底座(9)上且与第一齿轮(8)传动连接，所述车轮(14)的内壁设有若干驱动齿(13)，所述驱动齿(13)与第一齿轮(8)啮合；
所述调节机构包括驱动组件和传动组件，所述驱动组件通过传动组件与靠背(2)传动连接，所述驱动组件包括第一电机(19)、驱动轴(18)和滑动块(17)，所述滑动块(17)套设在驱动轴(18)的外周，所述第一电机(19)固定在底座(9)的内部且与驱动轴(18)传动连接，所述驱动轴(18)的外周设有若干外螺纹，所述滑动块(17)的内部设有若干内螺纹，所述内螺纹与外螺纹匹配；
所述传动组件包括驱动杆(7)、第二支撑杆(6)、第一联动杆(3)、第二联动杆(4)和第三联动杆(5)，所述驱动杆(7)水平设置，所述驱动杆(7)的一端位于底座(9)的内部且与滑动块(17)固定连接，所述驱动杆(7)的另一端位于底座(9)的外部且与第二联动杆(4)的底端铰接，所述第二支撑杆(6)水平设置在驱动杆的上方，所述第二支撑杆(6)的一端与底座(9)固定，所述第二支撑杆(6)的另一端与第二联动杆(4)铰接，所述第一联动杆(3)的一端与第二联动杆(4)的顶端铰接，所述第一联动杆(3)的另一端与靠背(2)铰接；
所述中控机构包括面板和设置在面板内部的中控组件，所述中控组件包括中央控制模块(24)、与中央控制模块(24)连接的按键接收模块(22)、无线通讯模块(23)、工作电源模块(29)、角度检测模块(28)、显示控制模块(25)和电机控制模块(26)，所述中央控制模块(24)为PLC，所述第一电机(19)和第二电机(20)均与电机控制模块(26)电连接；
所述第二支撑杆(6)和第一联动杆(3)之间设有加固单元，所述加固单元包括第三联动杆(5)，所述第三联动杆(5)位于第一联动杆(3)的下方且与第一联动杆(3)平行，所述第三联动杆(5)的两端分别与第二联动杆(4)和靠背(2)铰接。
2.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述面板上还设有控制按键(11)，所述控制按键(11)与按键接收模块(22)电连接。
3.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述面板上还设有显示屏(12)，所述显示屏(12)与显示控制模块(25)电连接。
4.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述底座(9)上设有倾角传感器(10)，所述倾角传感器(10)与角度检测模块(28)电连接。
5.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述靠背(2)与底座(9)之间设有第一支撑杆(1)，所述靠背(2)与第一支撑杆(1)铰接，所述第一支撑杆(1)竖向固定在底座(9)的上方。
6.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述面板的内部还设有天线(21)，所述天线(21)与无线通讯模块(23)连接。
7.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述面板的内部还设有蓄电池(27)，所述蓄电池(27)与工作电源模块(29)电连接。
8.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述底座(9)的上方设有护理垫(16)。
9.如权利要求1所述的能保持自平衡的智能轮椅，其特征在于，所述底座(9)上还设有扶手(15)。
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