CN107233168B - 一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构 - Google Patents

Abstract

本发明旨在开发一种更智能、友善、安全的电动轮椅，让驾驶轮椅更简单省力又不失车辆的灵敏和可靠是本发明的重点，骑乘配置本发明的车辆只要用手前后摇动把手就能完全操作行驶，包括前进、后退、刹车、停止、转向及速度控制，就因为把手被连接到一个传感器，由它去感知把手的推拉方向和力道大小并对应比例的输出电子讯号给控制器，驱使车辆前进后退、加减速和刹车停止，此外，骑者对左右把手的使力不同会让左右轮产生速差进而带动把手转向，车辆转向就有如动力方向盘一般的轻巧，直观的把手朝向就是车行方向，以上便是所谓的体感操控，也就是：直观的用手去感知，直接用手推拉去控制行车，当车辆丧失电源时靠把手仍能安全操控行车也是发明重点。

Description

一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构

技术领域 本发明公开了一种利用体感操控的电动轮椅，具体为一种附有体感操控把手的前车架机构。

背景技术 本发明旨在开发一种更智能、友善、安全的电动轮椅车辆，使用轮椅助行的人其肢体心神反应本就不那么灵活，如何让驾驶轮椅更简单省力又不失车辆的灵敏和安全可靠是本发明的重点，配置本发明的车辆骑乘者只要利用手前后摇动把手就能完全操作行驶车辆，包括前进、后退、刹车、停止、转向及速度等控制，就因为把手被连接到一个传感器，由它去感知车辆把手被推拉的方向和力道大小并对应比例的输出电子讯号给电气控制器，驱使车辆前进后退、加减速和刹车停止，此外，骑乘者左右手对左右把手的使力不同会让左右轮产生速差进而带动把手转向，使得车辆转向有如动力方向盘一般的轻巧，直观的把手朝向便是车辆的行进方向，以上便是所谓的体感操控，直观的用手去感知，直接靠把手的推拉去控制行车，骑乘便更形简单、省力、灵敏、安全可靠。

发明内容 本发明公开了一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构，骑者可以用手直接感受把手的操作方向和力道，只要用手推拉把手便可完全操控车辆的行驶要求，如前进、后退、转弯、加减速、刹车、停车等，达到体感操控的效果，当丧失电源或控制系统失灵仍可用把手操控车辆直到停止，驾驶配置本发明的车辆便能更简单、省力、灵敏、安全可靠的运行。

本发明的目的通过下述技术予以实现，它包括；

一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构，其特征是它适用于两轮式 前车架，它包括；一个前车架，其上设有前轮固定部用以固定两个前车轮，还设有后桥架枢接部用以枢接后桥架，还设有左把手枢接部和右把手枢接部分别枢接左把手和右把手，其上还设有左侧和右侧两个传感器下固定部用以连接下述传感器，一个右把手，它的下端和上述前车架右把手枢接部连接以容许右把手能以此为支点被推拉前后摆动并和前车架同步同方向转动，它的中段设有一个右侧传感器上固定点连接下述传感器以便传达把手被推拉的力量给传感器，上述右把手的上端是骑乘着的推拉操控部，一个右侧传感器，它的一端连接到上述右把手上的右侧传感器上固定点，它的另一端连接到上述前车架上的右侧传感器下固定点，以便接受上述右把手的推前或拉后的位移并转变成对应比例的电气讯号，输出给电气控制器驱动右前轮前进后退和速度变化，一个左把手，它的下端和上述前车架左把手枢接部连接以容许左把手能以此为支点被推拉前后摆动并和前车架同步同方向转动，它的中段设有一个左侧传感器上固定点连接下述传感器以便传达把手被推拉的力量给传感器，上述左把手的上端是骑乘者的推拉操控部，一个左侧传感器，它的一端连接到上述前左把手的左侧传感器上固定点，它的另一端连接到上述前车架上的左侧传感器下固定点，以便接受上述左把手的推前或拉后的位移并转变成对应比例的电气讯号，输出给电气控制器驱动左前轮前进后退和速度变化。

还有，一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构，其特征是它适用于单轮式前车架，它包括；一个前车叉，它的下端设有前轮轴固定部用以固定前轮轴，使前轮和上述前车叉同步同方向转动，它的中段设有一个前车叉上支轴，用以枢接后车架的头管，它的上端设有一个把手枢接部，用以枢接下述把手，容许把手能以此为支点被前后推动并和上述前车叉同步转向，它的前端还设有一个传感器下固点用以连接下述传感器的下支点，一个把手，它的下端和上述 前车叉的把手枢接部枢接，使把手和上述前车叉同步转向并且以把手枢接部作支点被推拉前后摆动并和前车叉同步同方向转动，它的中段设有传感器上支点用以固定下述传感器，以便传达把手被推或拉的力量给传感器，上述把手的上端是骑乘者的推拉操控部，一个传感器，它的一端连接到上述把手中段的传感器上支点，它的另一端连接到上述前车叉的传感器下固定点，以便接收上述把手被推前或拉后的位移并转换成对应比例的电气讯号，输出给电气控制器操控车轮前进后退和速度变化。

附图说明 图1是本发明一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架组装在四轮式轮椅的示意图。

图1-1是车辆左侧把手用的推拉力量调整及限位装置示意图。

图2是本发明一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架组装在三轮式轮椅的示意图。

具体实施方式 下面结合附图对本发明作进一步描述；

图1所示是本发明一种电动轮椅用的体感操作把手和前车架机构装置在四轮式轮椅的示意图，在图1中前车架1的水平两端各设有前轮固定部2用以固定一般摩托车用的右前轮3左前轮4，在1前车架的中央设有后桥架枢接部5，其上设有一支转轴和后桥架枢轴6枢接，以容许后桥架7和其上的座椅支柱8、座椅9、后轮轴10及其两端的右后轮11和左后轮12等零件一齐随前车架1前进、后退、转向摆动(后桥架的贴地性及缓衡避震不在本发明权利要求之内，这方面不在此详述，以下是直接和本发明权利要求相关的部分)，上述前车架1两端直立部各设有一个车架的延伸，其上设有右把手枢接部13左把手枢接部14分别枢接到对应的右把手15和左把手16的下端，容许上述各别把手被前后推拉摆动，但不能左右摆动只能和前车架1一齐同步转向转动，左右 把手16，15的中段各别设有左侧传感器上固定点18和右侧传感器上固定点17，用以连接对应侧的左侧传感器20和右侧传感器19，该等传感器的下端被分别固定在同侧设置在前车架1上的左侧传感器下固定点22和右侧传感器下固定点21上，当驾驶者推拉任何一侧把手时，透过被固定在上下固定点之间的该侧传感器便会接收感应被挤压或拉伸的位移及力道，进而输出电子讯号给车辆的电气控制器发出驱动命令，驱动该侧车轮做出对应的运动达到驾驶的目的，图1之中右侧传感器19和左侧传感器20是市售的一种推拉兼用的称重传感器(有如中国杭州米科集团代理经销的德国ASMIKInstrument GmbH公司制品，属于S型传感器，荷载范围在0～20Kgf便可适用)，它可将把手推拉的方向和力量转化成正负0～5v或4～20ma的输出讯号给车辆控制器处理，以便命令该传感器对应侧的电动车轮做出对应的运动，如此一来，两手平均推动把手会使两前轮等速运转让车辆直行，把手平均后拉使车辆笔直后退，推动把手的力道不均会使两轮速度不一样，进而带动前车架转向，在此转向是借由轻推把手而得，不须人为加力行之，推动把手转向便有如动力方向盘一般的轻巧，达到轻巧省力的带动车辆转向的目的，反行车方向大幅度齐拉把手是刹车，此外车辆控制器可以设定一个合适的不感带(如正负0.1伏特)，在此范围控制器会忽略传感器讯号并当其为零值不驱动车轮转动，于是把手不被推拉时便可保持车子不动，并防止车辆对周遭环境过敏反应产生共振现象，还有，推动把手的力道会很直观的感受在驾驶者的手上，这个力道也会被传感器接收并对应呈比例方式的输出给控制器，这就是本发明所谓的体感的部分，它可以直接用手感觉把手力道并借之操控车辆速度、方向、前进、后退停止，一切都只用手的推拉力道来达成，可谓直观简单到极致了，本发明适用的传感器不限于上述称重传感器，举凡市面贩售的传感器只要能转换把手推挤和拉伸的位移或力道成为电气控制器 可读的讯号都可采用，如位移式电位计、变形计、电容近接开关都可代替使用，触动传感器的方式也可采用杠杆放大方式或齿轮齿条传动方式代替，本发明适用的把手外形不仅限制如图1所示的几何外形，图1所示的把手有特殊的双重机能，其一是它突出于车前方，一旦碰触外物把手会被反方向推动，使车行自动减缓及停止，具有防撞安全机能，其二是它突出再向后弯曲的造形，目的在大幅转动把手时可避过大腿部，方便大幅度旋转把手及向一侧推开把手方便从侧面下车的机能，若为成本或制造理由改变把手外形都属简单改造，均属本发明述求范围，上述两个把手也可以用一支横梁枢接，成为一个类似平行四连杆的机构，虽然有碍从前方上下车但方便单手操作，亦属本发明一种简单改善，另外，本发明的把手机能不像一般的电动摇杆，当整车失去动力源或控制器失灵时，把手仍能安全使用操控行车直到车辆停止也是特点之一。

图1-1所示是车辆左侧把手用的推拉力道调整及限位装置的示意图，为了让骑者推拉把手时不致使力过猛发生过度控制，或让骑者有更好的操作手感更随心的控制，如图1-1所示，可以在左把手16的中段设置一个限位螺固定点20-1用以装置一支限位螺杆20-2，该螺杆上侧装有把手推力调整螺帽20-5用来松紧螺帽下方的推力侧弹簧20-6，该弹簧的下端被一支设置在前车架1之上的左侧限位支架20-3抵住，容许松紧螺帽20-5时可以施压于弹簧20-6，起到增减把手16的推力和限制把手不致过度压紧传感器20产生过大的感应量发生过度控制，限位螺杆20-2下方设有把手拉力调整螺帽20-8，其上抵紧一个拉力侧弹簧20-7，该弹簧上端被左侧限位支架20-3抵住，容许螺帽20-8进行弹簧20-7的松紧力道调整，从而起到增减把手16的拉力和限制把手不致过度拉伸传感器20产生过大的感应量过度控制车辆的表现，同理，在右侧把手也要对称的装置如上述 的调整把手力道和限位机构，使车辆能在左右两侧平衡对称的被操控。

图2所示是本发明一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构组装在三轮式或轮椅的示意图，在图中前车叉23有如传统自行车前叉一般，在下端设有轮轴固定部固定前轮25使之跟随前车叉23转向，前车叉23的中段设有一个前车叉上支轴26枢接固设在后车架27的头管24，使得后车架27连同固设其上的后车轴28带动电摩托车用的电动右后轮29左后轮30，座椅支柱31和座椅32等配件在前车叉上支轴26的轴心保持同轴自由摆转，让后车架29能追随前轮转向和推动前轮运动，前车叉23的上部设有把手枢接部33枢接把手34，使把手能在把手枢接部33的轴心前后摆动并和前车叉23一齐转向，把手34的中段设有传感器上支点35连接一个传感器36，前车叉另设有一个延伸作为传感器下固定点37之用，于是骑乘者推拉把手34上端时，便会把推拉力道传递给固定在把手34与前车叉23之间向的传感器36(这个传感器如同上述德国ASMIK Instrument GmbH公司的传感器规格和功能)，该传感器36随即输出对应于把手施力的电子讯号给车辆控制器，以驱动两个后轮29，30推动前车叉23和前轮25前进后退及刹车停止，车辆的转向则有如一般自行车，由骑者左右转动把手34带动前车叉23和前轮25同步转向，再透过头管24带动整个后车架27一齐转向。

Claims (2)

1.一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构，其特征是所述的电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构适用于两轮式前车架，所述的电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构它包括；一个前车架，所述前车架设有前轮固定部用以固定两个前车轮，所述前车架还设有后桥架枢接部用以枢接后桥架，所述前车架还设有左把手枢接部和右把手枢接部分别枢接左把手和右把手，所述前车架还设有左侧和右侧两个传感器下固定部用以分别连接一个左侧传感器和一个右侧传感器，一个右把手，所述右把手下端和上述前车架右把手枢接部连接以容许右把手能以所述右把手枢接部为支点被推拉前后摆动并和所述前车架同步同方向转动，所述右把手中段设有一个右侧传感器上固定点连接一个右侧传感器以便传达把手被推拉的力量给传感器，上述右把手的上端是骑乘着的推拉操控部，所述右侧传感器的一端连接到上述右把手上的右侧传感器上固定点，所述右侧传感器的另一端连接到上述前车架上的右侧传感器下固定点，以便接受上述右把手被推前或拉后的位移并转变成对应比例的电气讯号，输出给电气控制器驱动右前轮的前进后退和速度变化，一个左把手，所述左把手的下端和上述前车架左把手枢接部连接以容许左把手能以所述左把手枢接部为支点被推拉前后摆动并和前车架同步同方向转动，所述左把手的中段设有一个左侧传感器上固定点连接一个左侧传感器以便传达把手被推拉的力量给传感器，上述左把手的上端是骑乘者的推拉操控部，所述左侧传感器的一端连接到上述左把手的左侧传感器上固定点，所述左侧传感器的另一端连接到上述前车架上的左侧传感器下固定点，以便接受上述左把手被推前或拉后的位移并转变成对应比例的电气讯号，输出给电气控制器驱动左前轮的前进后退和速度变化。

2.一种电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构，其特征是所述的电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构适用于单轮式前车架，所述的电动轮椅用的体感操控把手和前车架机构它包括；一个前车叉，所述的前车叉的下端设有前轮轴固定部用以固定前车轴，使前轮和上述前车叉同步同方向转动，所述的前车叉的中段设有一个前车叉上支轴，用以枢接后车架的头管，所述前车叉的上端设有一个把手枢接部用以枢接一个把手，容许该把手能以所述把手枢接部为支点被前后推动并和上述前车叉同步转向，所述把手的前端设有一个传感器下固点用以连接一个传感器的下支点，所述把手的下端和上述前车叉的把手枢接部枢接，使所述把手和上述前车叉同步转向并且以把手枢接部作支点被推拉前后摆动并和前车叉同步同方向转动，所述把手的中段设有传感器上支点用以固定一个传感器，以便传达把手被推或拉的力量给传感器，上述把手的上端是骑乘者的推拉操控部，所述传感器的一端连接到上述把手中段的传感器上支点，所述传感器的另一端连接到上述前车叉的传感器下固定点，以便接收上述把手被推前或拉后的位移并转换成对应比例的电气讯号，输出给电气控制器操控车轮前进后退和速度变化。