CN107913136B - 智能如厕与康复训练多功能轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能如厕与康复训练多功能轮椅，属于智能运动康复家居产品技术领域。包括主控传动箱、侧向三角主框架、传动底座、脚踏、传动伸缩支杆、座椅装置、皮带等，主控传动箱设置于整个设备的后部上方，使得主控箱下方预留空间足以满足目前市场上抽水马桶水箱高度要求，设备安装和使用简单，完全无需改造或破坏家庭卫生间的装修环境，就可以通过本设计的轮椅功能，推着患者直接到达马桶上方，之后通过开启自动辅助如厕动作功能，辅助患者实现坐姿与站姿的转换，并且还可以实现日常站起与坐下康复运动训练功能，填补了智能坐便动作辅助、坐站训练保护和轮椅多功能集成的智能家居产品领域的技术空白。

Description

智能如厕与康复训练多功能轮椅

技术领域

本发明涉及站起、坐下运动辅助和智能运动康复家居产品技术领域，特别涉及一种智能如厕与康复训练多功能轮椅。

背景技术

随着我国老龄化问题的加剧，由于脑卒中等疾病引发下肢运动功能性障碍问题的老龄患者越来越多。在由坐到站的过程中，患者往往因为下肢乏力或瘫痪，无法提供足够动力而存在站起潜在危险或站起困难，尤其老龄患者长时间保持坐姿后站起更加困难。随着社会经济发展水平的提高，为了满足人们日益增长的对美好生活的需求，对存在站起困难的老年人提供安全有效的站起运动辅助与训练和多功能轮椅设备等智能康复医疗器械显得尤为重要。

目前，如厕动作辅助设备基本还停留在墙壁安全扶手等无动力的简单器械阶段，只能安装固定在家庭卫生间的某一位置，需要使用者自行通过上肢辅助支撑实现坐下或站起动作。而目前带动力装置的下肢康复运动设备或动力外骨骼，虽然也可以实现站起辅助作用，但多用于辅助步态行走过程，无法适用于目前我国普遍家庭卫生间并不够宽敞的实际状况，更不能实现自动化的便前辅助坐下和便后辅助站起的功能。并且，一些设备在使用前，需要破坏现有建筑装修才能安装，增加了初装成本并限制了家庭化的使用推广。而目前市场上比较流行，并且已经进入家庭使用的智能马桶坐便系统，只是面向身体健康的使用者进行设计的产品，大多仅提供自动翻盖功能、自动感应喷淋冲洗与坐便圈加热等功能，并没有专门针对行动不便甚至瘫痪的老龄患者设计的智能化轮椅或者智能化如厕设备等智能家居产品。而传统的轮椅产品仅仅能够推动患者移动，在下肢功能障碍患者坐进轮椅和移出轮椅的过程中，必须有人搀扶帮助，患者不能实现独立自主的从站姿接受到自动设备辅助而坐下，也不能独立自主的从坐姿接受到自动设备辅助而进行站起。目前普通的坐便用支架，如果想用于已经安装好的卫生间坐便马桶上，必须从上到下的套入马桶，不能实现用轮椅推着行动不便的患者直接进到马桶上进行如厕。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能如厕与康复训练多功能轮椅，解决现有轮椅技术和如厕辅助器械等功能单一、无动力源驱动并且鲜有考虑坐下和站起动态过程辅助与安全保护的问题，通过选配安装关键部件，实现一机多用的效果。本发明完全符合对标健康人体站起和坐下时的运动学规律，既具有智能坐便动作辅助和坐站保护功能，又可通过安装可选配的轮椅坐板配合机构位置控制，实现轮椅功能。本发明的脚踏抱死装置，在无踏力下压时可自由移动不影响整个设备推进到已经家装固定的坐便马桶上使用，在有踏力下压时通过刹车胶垫提供的摩擦力自动抱死，实现坐姿状态下稳定放置双脚的同时，安全锁死脚踏抱死装置的活动性，保证使用时整个设备的安全稳定。患者坐在该设备上时，由于设备结构设计预留了马桶的空间，轮椅可直接推进到坐便马桶上，在此过程中，底部的脚踏抱死装置，还可以在马桶下方底座的阻挡下自由灵活的前移至患者脚下，提供脚踏的作用。此外，根据大数据统计下的对标健康人体站起和坐下过程中人体肩部、髋关节以及人体质心等关键点的运动学分析，设计了可收缩和伸长的自锁型传动伸缩支杆并合理计算了尺寸、通过传动机构齿轮啮合，带动传动伸缩支杆上升和下降，同时联动扶手支架，行程稳定的动态平衡支撑结构，对座椅装置中的坐便圈(选配轮椅坐板)提供符合健康人体曲线运动轨迹的运动支撑，支撑扶手可实现同步升降，整个设备实现了符合人体工学的坐便动作辅助、坐站运动保护及轮椅功能。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

智能如厕与康复训练多功能轮椅，包括主控传动箱1、侧向三角主框架2、传动底座3、脚踏4、传动伸缩支杆5、座椅装置6、三号皮带7、二号皮带8、一号皮带9、车轮10，两个侧向三角主框架2分别与主控传动箱1焊接，两个传动底座3分别与对应的侧向三角主框架2焊接，四个传动伸缩支杆5上端铰接于座椅装置6下方，下端啮合于传动底座3内；车轮10固定在传动底座3的底部。

所述的主控传动箱1包括一号皮带轮101、二号皮带轮102、三号皮带轮103、从动轴104、从动齿轮105、电机106、轴承支座107、主动轴108、主动齿轮109，所述主动轴108、从动轴104通过轴承支座107固定于主控传动箱1内，其上分别销接固定主动齿轮109和从动齿轮105，主动齿轮109与从动齿轮105啮合；电机106固定在主控传动箱1内部并通过主动轴108带动主动齿轮109转动，同时带动从动齿轮105转动，从而带动两侧的一号皮带轮101、二号皮带轮102、三号皮带轮103转动，进而向下传导动力。

所述的侧向三角主框架2包括：弧形推手201、一号轴承202、主支撑管架203、第一丝杠轴204、第一丝杠螺母205、一号锥齿轮206、锥齿轮轴207、二号锥齿轮208、底座方管209、斜支撑架210、扶手支架211、扶手外套管212、扶手内套管213、扶手盖板214和四号皮带轮215，所述主支撑管架203与底座方管209焊接，斜支撑架210两端分别固定于主支撑管架203和底座方管209上，所述弧形推手201竖直管部分直接套入主支撑管架203顶端管内，二者内外径为间隙配合，通过弧形推手201竖直管上两个焊接的卡销与主支撑管架203顶端倒F形开槽配合，实现弧形推手201在主支撑管架203上端管内上下限位和轴向的内外旋转效果；所述第一丝杠轴204上下两端光轴位置的外径与两个一号轴承202内径过盈配合，一体置入主支撑管架203内部，两个一号轴承202外径与主支撑管架203内径过盈配合固定，第一丝杠轴204在主支撑管架203内实现上下限位固定和轴向自由转动；第一丝杠螺母205内螺旋槽套在第一丝杠轴204外螺旋槽上，第一丝杠螺母205外径两个对向凸起与主支撑管架203管壁内径的对向内开槽啮合卡位；所述第一丝杠轴204下端与二号锥齿轮208同轴焊接后与一号锥齿轮206啮合；一号锥齿轮206与四号皮带轮215同轴焊接固定在锥齿轮轴207上，并固定在底座方管209中；一号皮带9套在四号皮带轮215上，四号皮带轮215通过二号锥齿轮208、一号锥齿轮206之间的啮合关系实现第一丝杠轴204的转动；所述扶手外套管212左端上部与扶手盖板214左端下部铆接固定，内径与扶手内套管213外径间隙配合并在顶端开槽，扶手内套管213左端顶部两个间隔凸起穿过扶手外套管212顶部开槽后卡入扶手盖板214下部内开槽的槽内，所述扶手支架211上端与扶手内套管213右端铰接固定，下端与传动伸缩支杆5铰接固定。

所述的传动伸缩支杆5包括S型支架501、外套管502、二号轴承503、第二丝杠螺母504、紧固销505、第二丝杠506、内套管507、三号锥齿轮508、包裹装置509、锥齿轮传动组合510、轴承座511，所述S型支架501通过紧固销505与外套管502固连，所述外套管502套在内套管507外部并且间隙配合，所述第二丝杠506上下两端光轴位置的外径与两个二号轴承503内径过盈配合，一体放置于内套管507内部，两个二号轴承503外径与内套管507内径过盈配合固定，第二丝杠506在内套管507内实现上下限位固定和轴向自由转动；第二丝杠螺母504内螺旋槽套在第二丝杠506外螺旋槽上，其外径上两个对向凸起与内套管507管壁内径的对向内开槽啮合卡位，外径两个对向销座置于内套管507的对向上下通体槽内，第二丝杠螺母504的两个对向销座与套在内套管507之外的外套管502下端的销座固定，所述第二丝杠506下端与三号锥齿轮508焊接固定，外套管502下端置入包裹装置509上端内径，并用紧固销505在销座处紧固成为一体件，三号锥齿轮508与锥齿轮传动组合510中的四号锥齿轮5103啮合实现传动。

所述的传动底座3包括四号皮带301、底座槽钢架302、五号皮带303、五号皮带轮304、摩擦带305和脚踏抱死装置306，所述脚踏抱死装置306包括四轮滚动件3061、弹簧3062、摩擦盖板3063、内螺纹方垫片3064、螺栓3065和螺母3066，所述摩擦带305粘接于底座槽钢架302内的左侧底部对应凸起位上，所述四轮滚动件3061内嵌于底座槽钢架302内的左侧中部两个沟槽内并可以前后自由移动，所述弹簧3062上下两端分别与四轮滚动件3061和摩擦盖板3063固连，所述内螺纹方垫片3064内嵌于摩擦盖板3063下面内开槽，所述螺栓3065从下向上依次穿过脚踏4的圆孔、底座槽钢架302左侧底面通槽、内螺纹方垫片3064、摩擦盖板3063圆孔，与螺母3066紧固，通过四轮滚动件3061在沟槽内滚动，吊着脚踏抱死装置306和脚踏4一起沿底座槽钢架302的左侧底面通槽前后自由平动。

所述的锥齿轮传动组合510包括滚轮5101、皮带拉环5102、四号锥齿轮5103、三号轴承5104、阶梯轴5105、圆齿轮5106、销键5107，所述滚轮5101、三号轴承5104与阶梯轴5105过盈配合，所述皮带拉环5102与阶梯轴5105间隙配合，所述圆齿轮5106、四号锥齿轮5103通过销键5107与阶梯轴5105同轴固连实现一体共轴转动；所述锥齿轮传动组合510的三号轴承5104装配于包裹装置509内部固定的轴承座511内，滚轮5101内置于底座槽钢架302的内部，四号皮带301套在底座槽钢架302前后端固定的两个五号皮带轮304上，两个端点汇合于锥齿轮传动组合510内部的皮带拉环5102上，并结节紧固。

所述的座椅装置6包括坐便圈座601、调姿弹簧602、固定销603、靠背604，坐便圈座601底面上的四个一体成型的销座与传动伸缩支杆5的四个S型支架501铰接，靠背604通过固定销603与坐便圈座601铰接，并且通过中间固连的调姿弹簧602调节靠背604的姿态。

本发明的有益效果在于：充分考虑了我国普遍家庭中卫生间并不够宽敞的实际状况，机械机构设计尺寸完全满足目前市场上抽水马桶水箱高度要求，设备安装和使用简单，完全无需改造或破坏家庭卫生间的装修环境，就可以使用本设备的轮椅功能，推着患者直接到达马桶上方，之后通过开启自动辅助如厕动作功能，实现了自动化的便前辅助坐下和便后辅助站起的功能，不需要破坏家庭现有建筑装修就可以使用，尤其针对行动不便甚至瘫痪的老龄患者设计的智能化轮椅功能，在使用过程中，患者接受坐便圈座的支撑辅助，能够独立自主的从站姿坐下，或者独立自主的从坐姿向上站起。联动扶手支架形成稳定的动态平衡支撑结构，可与坐便圈座实现同步升降，为患者手臂抓握施力提供支撑位置和升降助力，减少上肢肌肉力消耗，解决了在下肢功能障碍患者坐进轮椅和移出轮椅的过程中必须有人搀扶帮助的问题。设备的结构设计充分的分析了对标健康人体站起和坐下过程中的运动学规律，根据人体肩部、髋关节以及人体质心在站起过程中的位置变化，对坐、站动作姿态进行拟合，是一款符合对标健康人体工程学的智能坐便动作辅助和坐站保护型轮椅设备。设备中多组丝杠和丝杠螺母的自锁角螺纹啮合，也彻底解决了设备动态运转使用过程中，如果使用者突然下跌或设备断电导致电机停止运转，由于螺纹间自锁效应，支撑杆不会被压缩，保证了结构的动态稳定性和设备使用的安全性。另外，本发明也可辅助患者实现坐姿与站姿的转换，除了轮椅和如厕功能外，还可以实现日常站起与坐下康复运动训练功能，填补了智能坐便动作辅助、坐站训练保护和轮椅等多功能集成的智能家居产品领域的技术空白。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的等轴视图；

图2为本发明的主控传动箱的等轴视图；

图3为本发明的侧向三角主框架的局部剖视图；

图4为本发明的传动伸缩支杆带有局部放大的结构爆炸图；

图5为本发明的传动底座带局部剖开的等轴视图；

图6为本发明的脚踏抱死装置的结构爆炸图；

图7为本发明的锥齿轮传动组合和底座槽钢架的剖视图；

图8、图9为本发明的座椅装置的双视角结构爆炸图。

图1中各零部件明细表

序号	部件名称	序号	部件名称	序号	部件名称
						1	主控传动箱	5	传动伸缩支杆	9	一号皮带
2	侧向三角主框架	6	座椅装置	10	车轮
						3	传动底座	7	三号皮带
4	脚踏	8	二号皮带

图2中各零部件明细表

序号	部件名称	序号	部件名称	序号	部件名称
						101	一号皮带轮	104	从动轴	107	轴承支座
102	二号皮带轮	105	从动齿轮	108	主动轴
						103	三号皮带轮	106	电机	109	主动齿轮

图3中各零部件明细表

序号	部件名称	序号	部件名称	序号	部件名称
						201	弧形推手	206	一号锥齿轮	211	扶手支架
202	一号轴承	207	锥齿轮轴	212	扶手外套管
						203	主支撑管架	208	二号锥齿轮	213	扶手内套管
204	第一丝杠轴	209	底座方管	214	扶手盖板
						205	第一丝杠螺母	210	斜支撑架	215	四号皮带轮

图4中各零部件明细表

序号	部件名称	序号	部件名称	序号	部件名称
						501	S型支架	505	紧固销	509	包裹装置
502	外套管	506	第二丝杠	510	锥齿轮传动组合
						503	二号轴承	507	内套管	511	轴承座
504	第二丝杠螺母	508	三号锥齿轮

图5中各零部件明细表

图6中各零部件明细表

序号	部件名称	序号	部件名称	序号	部件名称
						3061	四轮滚动件	3063	摩擦盖板	3065	螺栓
3062	弹簧	3064	内螺纹方垫片	3066	螺母

图7中各零部件明细表

序号	部件名称	序号	部件名称	序号	部件名称
						601	坐便圈座	603	固定销	605	选配座椅盖板
602	调姿弹簧	604	靠背

图8中各零部件明细表

序号	部件名称	序号	部件名称	序号	部件名称
						5101	滚轮	5104	三号轴承	5107	销键
5102	皮带拉环	5105	阶梯轴
						5103	四号锥齿轮	5106	圆齿轮

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图9所示，本发明的智能如厕与康复训练多功能轮椅，包括主控传动箱1、侧向三角主框架2左右两个、传动底座3、脚踏4、传动伸缩支杆5四个、座椅装置6、三号皮带7左右两条、二号皮带8左右两条、一号皮带9左右两条、车轮10，两个侧向三角主框架2分别与主控传动箱1焊接，两个传动底座3分别与对应的侧向三角主框架2焊接，四个传动伸缩支杆5上端铰接于座椅装置6下方，下端啮合于传动底座3内；车轮10固定在传动底座3的底部。

参见图2所示，本发明所述的主控传动箱1包括一号皮带轮101左右两个、二号皮带轮102左右两个、三号皮带轮103左右两个、从动轴104、从动齿轮105、电机106、轴承支座107四个、主动轴108、主动齿轮109，所述主动轴108、从动轴104通过轴承支座107固定于主控传动箱1内，其上分别销接固定主动齿轮109和从动齿轮105，主动齿轮109与从动齿轮105啮合；电机106固定在主控传动箱1内部并通过主动轴108带动主动齿轮109转动，同时带动从动齿轮105转动，从而带动两侧的一号皮带轮101、二号皮带轮102、三号皮带轮103转动，进而向下传导动力。

参见图3所示，本发明所述的侧向三角主框架2包括：弧形推手201、一号轴承202上下两个、主支撑管架203、第一丝杠轴204、第一丝杠螺母205、一号锥齿轮206、锥齿轮轴207、二号锥齿轮208、底座方管209、斜支撑架210、扶手支架211、扶手外套管212、扶手内套管213、扶手盖板214和四号皮带轮215，所述主支撑管架203与底座方管209焊接，斜支撑架210两端分别固定于主支撑管架203和底座方管209上，起加固作用。所述弧形推手201竖直管部分直接套入主支撑管架203顶端管内，二者内外径为间隙配合，通过弧形推手201竖直管上两个焊接的卡销与主支撑管架203顶端倒F形开槽配合，实现弧形推手201在主支撑管架203上端管内上下限位和轴向的内外旋转效果。当设备作为轮椅使用推动患者移动时，可以将弧形推手201的两个卡销沿倒F形开槽向外旋转90度至垂直于主控传动箱1背板，作为轮椅的推手使用；当不推动整体设备时，可以将弧形推手201的两个卡销沿倒F形开槽向内旋转90度至紧贴主控传动箱1背板以节约空间，尤其是在推入坐便马桶使用时，可使设备与坐便马桶后方的卫生间墙壁贴合增加设备的稳定性，同时不产生阻碍，使空间合理利用。所述第一丝杠轴204上下两端光轴位置的外径与两个一号轴承202内径过盈配合，一体置入主支撑管架203内部，两个一号轴承202外径与主支撑管架203内径过盈配合固定，第一丝杠轴204在主支撑管架203内实现上下限位固定和轴向自由转动；第一丝杠螺母205内螺旋槽套在第一丝杠轴204外螺旋槽上，第一丝杠螺母205外径两个对向凸起与主支撑管架203管壁内径的对向内开槽啮合卡位；所述第一丝杠轴204下端与二号锥齿轮208同轴焊接后与一号锥齿轮206啮合；一号锥齿轮206与四号皮带轮215同轴焊接固定在锥齿轮轴207上，并固定在底座方管209中；一号皮带9套在四号皮带轮215上，将主控传动箱1内的动力传导下来，带动四号皮带轮215通过二号锥齿轮208、一号锥齿轮206之间的啮合关系实现第一丝杠轴204的转动；当第一丝杠轴204开始转动后，通过螺旋槽啮合带动第一丝杠螺母205在主支撑管架203管内发生上下平动而不会发生轴向转动，同时第一丝杠螺母205的凸起销座向外伸出主支撑管架203的上下通槽，与扶手外套管212的左端铰接，带动扶手外套管212、扶手内套管213和扶手盖板214一体同时上下平动。所述扶手外套管212左端上部与扶手盖板214左端下部铆接固定，内径与扶手内套管213外径间隙配合并在顶端开槽，扶手内套管213左端顶部两个间隔凸起穿过扶手外套管212顶部开槽后卡入扶手盖板214下部内开槽的槽内，使扶手内套管213可在扶手外套管212内沿槽向自由滑动并在槽端限位。所述扶手支架211上端与扶手内套管213右端铰接固定，下端与传动伸缩支杆5铰接固定，通过精密计算各构件尺寸关系，扶手支架211被传动伸缩支杆5斜向上顶起的过程中，同步向上顶起扶手内套管213向上运动，同时水平拉动扶手内套管213在扶手外套管212向外滑动，同时扶手盖板214一并向上升起，成功解决各构件间的运动学耦合关系，使整体处于静定运行。

参见图4所示，本发明所述的传动伸缩支杆5包括S型支架501、外套管502、二号轴承503上下两个、第二丝杠螺母504、紧固销505、第二丝杠506、内套管507、三号锥齿轮508、包裹装置509、锥齿轮传动组合510、轴承座511，所述S型支架501通过紧固销505与外套管502固连，所述外套管502套在内套管507外部并且间隙配合，可实现上下自由伸缩。所述第二丝杠506上下两端光轴位置的外径与两个二号轴承503内径过盈配合，一体放置于内套管507内部，两个二号轴承503外径与内套管507内径过盈配合固定，第二丝杠506在内套管507内实现上下限位固定和轴向自由转动；第二丝杠螺母504内螺旋槽套在第二丝杠506外螺旋槽上，其外径上两个对向凸起与内套管507管壁内径的对向内开槽啮合卡位，外径两个对向销座置于内套管507的对向上下通体槽内，第二丝杠螺母504的两个对向销座与套在内套管507之外的外套管502下端的销座固定，因此当第二丝杠506开始转动后，通过螺旋槽啮合带动第二丝杠螺母504在内套管507管内只发生上下平动而不会发生轴向转动，同时第二丝杠螺母504同步带动用紧固销505一体固连的外套管502套在内套管507外，沿轴向上下平动，实现传动伸缩支杆5的伸缩效果。所述第二丝杠506下端与三号锥齿轮508焊接固定，外套管502下端置入包裹装置509上端内径，并用紧固销505在销座处紧固成为一体件，再向下装配，使三号锥齿轮508与锥齿轮传动组合510中的四号锥齿轮5103啮合实现传动。

参见图5及图6所示，本发明所述的传动底座3包括四号皮带301、底座槽钢架302、五号皮带303、五号皮带轮304四个、摩擦带305和脚踏抱死装置306，所述脚踏抱死装置306包括四轮滚动件3061、弹簧3062、摩擦盖板3063、内螺纹方垫片3064、螺栓3065和螺母3066，所述摩擦带305粘接于底座槽钢架302内的左侧底部对应凸起位上，所述四轮滚动件3061内嵌于底座槽钢架302内的左侧中部两个沟槽内并可以前后自由移动，所述弹簧3062上下两端分别与四轮滚动件3061和摩擦盖板3063固连，所述内螺纹方垫片3064内嵌于摩擦盖板3063下面内开槽，所述螺栓3065从下向上依次穿过脚踏4的圆孔、底座槽钢架302左侧底面通槽、内螺纹方垫片3064、摩擦盖板3063圆孔，与螺母3066紧固，使得脚踏抱死装置306成为一体构件，通过四轮滚动件3061在沟槽内滚动，吊着脚踏抱死装置306和脚踏4一起沿底座槽钢架302的左侧底面通槽前后自由平动。当脚踏4受到下压踏力的时候，通过螺栓3065带动摩擦盖板3063向下与摩擦带305紧密贴合，通过摩擦力抱死，限制脚踏抱死装置306的前后移动；当脚踏4不受下压力时，四个弹簧3062同时向上提拉，使得摩擦盖板3063与摩擦带305脱离，释放脚踏抱死装置306自由度，可以任意灵活的调整脚踏4的前后位置。

参见图7所示，本发明所述的锥齿轮传动组合510包括滚轮5101、皮带拉环5102、四号锥齿轮5103、三号轴承5104、阶梯轴5105、圆齿轮5106、销键5107，所述滚轮5101、三号轴承5104与阶梯轴5105过盈配合，所述皮带拉环5102与阶梯轴5105间隙配合，保证皮带拉环5102能够在轴上自由转动，所述圆齿轮5106、四号锥齿轮5103通过销键5107与阶梯轴5105同轴固连实现一体共轴转动；所述锥齿轮传动组合510的三号轴承5104装配于包裹装置509内部固定的轴承座511内，两者之间为过盈配合，滚轮5101内置于底座槽钢架302的内部对应槽位内。四号皮带301套在底座槽钢架302前后端固定的两个五号皮带轮304上，两个端点汇合于锥齿轮传动组合510内部的皮带拉环5102上，并结节紧固；五号皮带轮304接受三号皮带7的传动后开始逆时针(顺时针)转动，从而带动四号皮带301逆时针(顺时针)转动，接着开始拉动皮带拉环5102同步向后(向前)平动，进而带动光滑间隙配合的阶梯轴5105水平向后(向前)平动，由于与阶梯轴5105销接共轴的圆齿轮5106啮合于底座槽钢架302内部相应位置的齿轮轨道上，啮合关系使得阶梯轴5105跟随皮带拉环5102向后(向前)平动的同时发生逆时针(顺时针)转动，进而带动销接共轴的四号锥齿轮5103发生同步转动，从而向上带动啮合关系的三号锥齿轮508发生转动，同时与三号锥齿轮508同轴焊接一体的第二丝杠506开始同步转动，并带动第二丝杠螺母504和外套管502一起沿内套管507轴向上下平动，实现传动伸缩支杆5的伸缩效果。所述锥齿轮传动组合510在上述传动过程中，同时完成了平动和转动所合成的平面运动效果，既实现了带动传动伸缩支杆5底端位置变化的平动，又通过齿轮传动调节了传动伸缩支杆5的伸缩长度和在竖直面内直立姿态角度的变化，最终通过四个传动伸缩支杆5长度和姿态角的变化，向上支撑并调整了座椅装置6的空间位置和姿态，时间了使用者按照对标健康人体站起或坐下的运动轨迹，保证了下肢功能障碍患者使用过程中，肌肉模拟对标健康人体的施力状态。

参见图8及图9所示，本发明所述的座椅装置6包括坐便圈座601、调姿弹簧602、固定销603、靠背604，坐便圈座601底面上的四个一体成型的销座与传动伸缩支杆5的四个S型支架501铰接，靠背604通过固定销603与坐便圈座601铰接，并且通过中间固连的调姿弹簧602调节靠背604的姿态，在使用者坐下的过程中，通过有足够弹性系数的调姿弹簧602支撑，使得靠背604始终和使用者背部贴合，为使用者提供充足的倚靠作用。选配座椅盖板605与靠背604下压卡接。

参见图1至图9所示，本发明从初始坐姿到站姿的动态使用过程中，四根传动伸缩支杆5开始处于最大倾斜状态，坐便圈座601处于最低位置并保持水平，刚好位于坐便马桶上，此时使用者处于坐姿的如厕坐便状态。之后，如果使用者结束如厕，启动电机106，通过主动齿轮109与从动齿轮108的啮合，将动力传输到从动轴104上，一号皮带轮101及一号皮带9将动力传输到四号皮带轮215，带动一号锥齿轮206转动，通过一号锥齿轮206与二号锥齿轮208的啮合实现第一丝杠轴204的转动，经过螺旋槽啮合，套在第一丝杠轴204上的第一丝杠螺母205转化为向上的平动，从而带动扶手的上下移动。二号皮带8向上和向下平行套在从动轴104上的二号皮带轮102和传动底座3后端的五号皮带轮304上，三号皮带7向上和向下呈8字形套在从动轴104上的三号皮带轮103和传动底座3后端的另一个五号皮带轮304上，二号皮带8和三号皮带7的不同套接方式，使的来自二号皮带轮102和三号皮带轮103的同轴同向转动向下传导后，变成两个五号皮带轮304的反向转动，从而带动四号皮带301和五号皮带303实现反向转动，致使两组锥齿轮传动组合510从传动底座3的两端向中间相向运动，同时向上顶起传动伸缩支杆5，此过程中传动伸缩支杆5也在边长，向上支起坐便圈座601。由于锥齿轮传动组合510内部的圆齿轮5106的齿数不同，使得与齿轨道啮合比不同，所以同一侧的两个传动伸缩支杆5的伸缩长度和平动位置也不同，最终保证了坐便圈座601到达支起最高位置，处于倾斜40度角的同时，位于原水平坐姿位置的前上方，达到符合站起过程中人体工程学的目的。当该装置从站姿再回到初始坐姿的动态使用过程中，电机106反转，传动原理与以上所述过程相反。

本发明根据大数据统计下的对标健康人体站起和坐下过程中的运动学规律，分析人体肩部、髋关节以及人体质心在站起过程中的位置变化。对坐站动作姿态进行拟合，设计了符合对标健康人体工程学的智能坐便动作辅助和坐站保护轮椅设备，其主控箱设置于整个设备的后部上方，使得主控箱下方预留空间足以满足目前市场上抽水马桶水箱高度要求，设备安装和使用简单，完全无需改造或破坏家庭卫生间的装修环境，就可以通过本设计的轮椅功能，推着患者直接到达马桶上方，之后通过开启自动辅助如厕动作功能，辅助患者实现坐姿与站姿的转换，并且还可以实现日常站起与坐下康复运动训练功能，填补了智能坐便动作辅助、坐站训练保护和轮椅多功能集成的智能家居产品领域的技术空白。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种智能如厕与康复训练多功能轮椅，其特征在于：包括主控传动箱（1）、侧向三角主框架（2）、传动底座（3）、脚踏（4）、传动伸缩支杆（5）、座椅装置（6）、三号皮带（7）、二号皮带（8）、一号皮带（9）、车轮（10），两个侧向三角主框架（2）分别与主控传动箱（1）焊接，两个传动底座（3）分别与对应的侧向三角主框架（2）焊接，四个传动伸缩支杆（5）上端铰接于座椅装置（6）下方，下端啮合于传动底座（3）内；车轮（10）固定在传动底座（3）的底部；

所述的主控传动箱（1）包括一号皮带轮（101）、二号皮带轮（102）、三号皮带轮（103）、从动轴（104）、从动齿轮（105）、电机（106）、轴承支座（107）、主动轴（108）、主动齿轮（109），所述主动轴（108）、从动轴（104）通过轴承支座（107）固定于主控传动箱（1）内，其上分别销接固定主动齿轮（109）和从动齿轮（105），主动齿轮（109）与从动齿轮（105）啮合；电机（106）固定在主控传动箱（1）内部并通过主动轴（108）带动主动齿轮（109）转动，同时带动从动齿轮（105）转动，从而带动两侧的一号皮带轮（101）、二号皮带轮（102）、三号皮带轮（103）转动，进而向下传导动力；

所述的侧向三角主框架（2）包括：弧形推手（201）、一号轴承（202）、主支撑管架（203）、第一丝杠轴（204）、第一丝杠螺母（205）、一号锥齿轮（206）、锥齿轮轴（207）、二号锥齿轮（208）、底座方管（209）、斜支撑架（210）、扶手支架（211）、扶手外套管（212）、扶手内套管（213）、扶手盖板（214）和四号皮带轮（215），所述主支撑管架（203）与底座方管（209）焊接，斜支撑架（210）两端分别固定于主支撑管架（203）和底座方管（209）上，所述弧形推手（201）竖直管部分直接套入主支撑管架（203）顶端管内，二者内外径为间隙配合，通过弧形推手（201）竖直管上两个焊接的卡销与主支撑管架（203）顶端倒F形开槽配合，实现弧形推手（201）在主支撑管架（203）上端管内上下限位和轴向的内外旋转效果；所述第一丝杠轴（204）上下两端光轴位置的外径与两个一号轴承（202）内径过盈配合，一体置入主支撑管架（203）内部，两个一号轴承（202）外径与主支撑管架（203）内径过盈配合固定，第一丝杠轴（204）在主支撑管架（203）内实现上下限位固定和轴向自由转动；第一丝杠螺母（205）内螺旋槽套在第一丝杠轴（204）外螺旋槽上，第一丝杠螺母（205）外径两个对向凸起与主支撑管架（203）管壁内径的对向内开槽啮合卡位；所述第一丝杠轴（204）下端与二号锥齿轮（208）同轴焊接后与一号锥齿轮（206）啮合；一号锥齿轮（206）与四号皮带轮（215）同轴焊接固定在锥齿轮轴（207）上，并固定在底座方管（209）中；一号皮带（9）套在四号皮带轮（215）上，四号皮带轮（215）通过二号锥齿轮（208）、一号锥齿轮（206）之间的啮合关系实现第一丝杠轴（204）的转动；所述扶手外套管（212）左端上部与扶手盖板（214）左端下部铆接固定，内径与扶手内套管（213）外径间隙配合并在顶端开槽，扶手内套管（213）左端顶部两个间隔凸起穿过扶手外套管（212）顶部开槽后卡入扶手盖板（214）下部内开槽的槽内，所述扶手支架（211）上端与扶手内套管（213）右端铰接固定，下端与传动伸缩支杆（5）铰接固定；

所述的传动伸缩支杆（5）包括S型支架（501）、外套管（502）、二号轴承（503）、第二丝杠螺母（504）、紧固销（505）、第二丝杠（506）、内套管（507）、三号锥齿轮（508）、包裹装置（509）、锥齿轮传动组合（510）、轴承座（511），所述S型支架（501）通过紧固销（505）与外套管（502）固连，所述外套管（502）套在内套管（507）外部并且间隙配合，所述第二丝杠（506）上下两端光轴位置的外径与两个二号轴承（503）内径过盈配合，一体放置于内套管（507）内部，两个二号轴承（503）外径与内套管（507）内径过盈配合固定，第二丝杠（506）在内套管（507）内实现上下限位固定和轴向自由转动；第二丝杠螺母（504）内螺旋槽套在第二丝杠（506）外螺旋槽上，其外径上两个对向凸起与内套管（507）管壁内径的对向内开槽啮合卡位，外径两个对向销座置于内套管（507）的对向上下通体槽内，第二丝杠螺母（504）的两个对向销座与套在内套管（507）之外的外套管（502）下端的销座固定，所述第二丝杠（506）下端与三号锥齿轮（508）焊接固定，外套管（502）下端置入包裹装置（509）上端内径，并用紧固销（505）在销座处紧固成为一体件，三号锥齿轮（508）与锥齿轮传动组合（510）中的四号锥齿轮（5103）啮合实现传动；

所述的传动底座（3）包括四号皮带（301）、底座槽钢架（302）、五号皮带（303）、五号皮带轮（304）、摩擦带（305）和脚踏抱死装置（306），所述脚踏抱死装置（306）包括四轮滚动件（3061）、弹簧（3062）、摩擦盖板（3063）、内螺纹方垫片（3064）、螺栓（3065）和螺母（3066），所述摩擦带（305）粘接于底座槽钢架（302）内的左侧底部对应凸起位上，所述四轮滚动件（3061）内嵌于底座槽钢架（302）内的左侧中部两个沟槽内并可以前后自由移动，所述弹簧（3062）上下两端分别与四轮滚动件（3061）和摩擦盖板（3063）固连，所述内螺纹方垫片（3064）内嵌于摩擦盖板（3063）下面内开槽，所述螺栓（3065）从下向上依次穿过脚踏（4）的圆孔、底座槽钢架（302）左侧底面通槽、内螺纹方垫片（3064）、摩擦盖板（3063）圆孔，与螺母（3066）紧固，通过四轮滚动件（3061）在沟槽内滚动，吊着脚踏抱死装置（306）和脚踏（4）一起沿底座槽钢架（302）的左侧底面通槽前后自由平动。

2.根据权利要求1所述的智能如厕与康复训练多功能轮椅，其特征在于：所述的锥齿轮传动组合（510）包括滚轮（5101）、皮带拉环（5102）、四号锥齿轮（5103）、三号轴承（5104）、阶梯轴（5105）、圆齿轮（5106）、销键（5107），所述滚轮（5101）、三号轴承（5104）与阶梯轴（5105）过盈配合，所述皮带拉环（5102）与阶梯轴（5105）间隙配合，所述圆齿轮（5106）、四号锥齿轮（5103）通过销键（5107）与阶梯轴（5105）同轴固连实现一体共轴转动；所述锥齿轮传动组合（510）的三号轴承（5104）装配于包裹装置（509）内部固定的轴承座（511）内，滚轮（5101）内置于底座槽钢架（302）的内部，四号皮带（301）套在底座槽钢架（302）前后端固定的两个五号皮带轮（304）上，两个端点汇合于锥齿轮传动组合（510）内部的皮带拉环（5102）上，并结节紧固。

3.根据权利要求1所述的智能如厕与康复训练多功能轮椅，其特征在于：所述的座椅装置（6）包括坐便圈座（601）、调姿弹簧（602）、固定销（603）、靠背（604），坐便圈座（601）底面上的四个一体成型的销座与传动伸缩支杆（5）的四个S型支架（501）铰接，靠背（604）通过固定销（603）与坐便圈座（601）铰接，并且通过中间固连的调姿弹簧（602）调节靠背（604）的姿态。