CN108078695A - 轮椅 - Google Patents

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Abstract

公开了一种多功能轮椅，该轮椅包括椅身部分、车体部分、发电部分、驱动部分、连接部分，本发明公开的轮椅利用了温差发电技术，将温差发电装置与蓄电池相连，继而利用新能源驱动智能轮椅的工作，具有高性能、高技术特点，操作人性化和智能化，并且能够高精度的控制，平稳的操作，更加经济性、更高的利用率和环保特性等特点。

Description

轮椅
技术领域
本发明涉及轮椅领域，更具体地讲，涉及一种新能源多功能轮椅。
背景技术
智能轮椅将机器人技术和电动轮椅技术结合起来，具有更好的自主能力、交互能力和适应能力，大大提高了其智能化。智能轮椅使用人群通常是老年人和残障人士，主要是作为这个特殊人群的代步工具而设计的，良好的行走能力应是其智能性的基础，轮椅在自主行走过程中，难免会遇到一些障碍物，快速的安全避障是智能轮椅必备的一种基本能力。而老年人和残障人士在行动能力、反应速度和思考能力方面，一般会低于正常人，若是仅仅依靠使用者的实时人为操作，不仅会造成使用者的疲劳，且受使用者行动能力、反应速度以及控制经验的影响，可能会使操控效果较差，严重时甚至造成安全事故的发生。
经过多年的发展，智能轮椅在控制技术的研宄方面有了很大的进步，但大多数智能轮椅在稳定性和安全性方面还有所不足。由于智能轮椅的使用者属于特殊群体，用户的自身情况不同，导致功能需求多样，因此本发明在智能轮椅设计时，充分考虑了用户的自身情况，对智能轮椅采用了模块设计，充分利用了资源，方便添加和更新模块，降低生产成本。
面对日益突出的能源问题和环境压力，人类也不得不面对环境污染和能源紧张的问题，一方面调整能源利用结构，加大对新能源的开采利用，另 一方面利用新型技术，使得能源的利用率上升，特别是加大对低品位热源（如太阳能、海洋差能、地热能及工业余热等）的能源利用率。因此，针对这一现状，迫切需要开发一种新型的新能源智能轮椅，以满足实际使用的需要。
发明内容
因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。
按照本发明提供的技术方案，该轮椅包括椅身部分、车体部分、发电部分、驱动部分、连接部分，所述的椅身部分能够通过连接部分内的液压组件在所述的车体部分上下调节。
所述的椅身部分包括靠背和座位，所述的座位的后部上设有扶手，所述的扶手为四连杆机构，所述的扶手能够上下调节，所述的扶手上设有控制器和握把，所述的座位的前部下方设有护腿板，所述的护腿板上通过连接杆件连接有上脚踏板，所述的护腿板和所述的上脚踏板能够上下左右调节。
所述的车体部分包括车架、前轮、后轮、辅助轮，所述的车架内设有行星齿轮离合装置，所述的行星齿轮离合装置与所述的前轮和后轮相连，车架的前方底部设有下脚踏板，所述的下脚踏板能够前后伸缩。
所述的发电部分位于所述的椅身部分的靠背的后侧，所述的发电部分包括温差发电装置，所述的温差发电装置包括聚光集热模块、集热模块、半导体温差发电模块、散热模块，所述的集热模块包括导热覆盖层、导体电极，所述的半导体温差发电模块包括含有空穴的 P 型半导体和含有电子的 N 型半导体，所述的P 型半导体和N 型半导体相连形成 PN结，所述的散热模块包括内置流道式散热板，所述的流道包括热流道和冷流道，所述的热流道通过聚四氟乙烯管联通，冷热流体的流动方向为顺流。
所述的驱动部分包括与所述的发电部分相连的蓄电池，所述的蓄电池与所述的发动电机相连，所述的发动电机与所述的行星齿轮离合装置通过传动机构相连；
所述的右部扶手的端部设有多组超声波、红外和/或声纳发生器和视频视觉系统，所述的多组发生器阵列分布，每组所述的发生器发出不同频率的信号波，所述的左部扶手的端部设有多组超声波、红外和/或声纳接收器，所述的多组接收器阵列分布，每组所述的接收器接收对应频率的信号波，所述的视频视觉系统包括CCD摄像头、数模转换块和成像块，所述的CCD摄像头以电信号的形式获得外界路径环境信息，再经过所述的数模转换块的数模转换，所述的成像块将电信号转换成数字图像，从而判断与障碍物的距离。
进一步的，所述的轮椅为后轮差分驱动方式，所述的左右两个后轮分别通过所述的传动机构与所述的发动电机相连，所述的传动机构的驱动轴上安装有光电编码器，当所述的左轮转速大于所述的右轮转速时，所述的轮椅向右转，当所述的右轮转速大于所述的左轮转速时，所述的轮椅向左转，当所述的两轮转速相同时，所述的轮椅直行。
进一步的，所述的辅助轮为具有自锁功能的万向轮，位于所述的轮椅的后部，所述的辅助轮可升降收起。
进一步的，所述的上脚踏板可向上折叠。
进一步的，所述的控制器位于所述的右部扶手上，包括电源开关、电量显示、方向操纵杆、速度调节器、喇叭，所述的扶手位于所述的左部扶手上。
进一步的，所述的轮椅还包括故障保险制动系统，所述的故障保险制动系统用于轮椅异常时的紧急制动。
进一步的，所述的行星齿轮离合装置的行星齿轮机构包括负号行星排和正号行星排，所述的两个行星排共用一个齿圈和一个行星架，在行星架上安装有互相啮合的长行星轮和短行星轮。
进一步的，所述的座位和所述的扶手上设有压力传感器，所述的压力传感器能把直线或环形的机械位移量转换成电信号，从而使得所述的座位和所述的扶手自动调节。
进一步的，所述的前轮和所述的后轮均为麦克纳姆全向轮。
本发明还公开了另外一种轮椅，所述的轮椅包括椅身部分、车体部分、发电部分、驱动部分、连接部分，所述的椅身部分能够通过连接部分在所述的车体部分上下调节， 所述的椅身部分包括靠背和座位，所述的座位的后部上设有扶手，所述的扶手能够上下调节，所述的扶手上设有控制器和握把，所述的座位的前部下方设有护腿板，所述的护腿板上通过连接杆件连接有上脚踏板，所述的护腿板和所述的上脚踏板能够上下左右调节；所述的车体部分包括车架、前轮、后轮、防倾轮，所述的车架内设有传动装置，所述的传动装置与所述的前轮和后轮相连，车架的前方底部设有下脚踏板，所述的下脚踏板能够前后伸缩；所述的发电部分位于所述的椅身部分的靠背的后侧，所述的发电部分包括温差发电装置，所述的温差发电装置包括聚光集热模块、集热模块、半导体温差发电模块、散热模块，所述的集热模块包括导热覆盖层、导体电极，所述的半导体温差发电模块包括含有空穴的 P 型半导体和含有电子的 N 型半导体，所述的P 型半导体和N 型半导体相连形成 PN 结，所述的散热模块包括内置流道式散热板，所述的流道包括热流道和冷流道，所述的热流道通过聚四氟乙烯管联通，冷热流体的流动方向为顺流；所述的轮椅还包括虚拟现实部件，所述的虚拟现实部件包括头戴式显示器及其角度传感器，在所述的座位下部设有若干个六自由度摇动装置，在所述的两个后轮上分别设有一个旋转编码器；所述的轮椅还包括自动导航避障模块、视觉跟踪模块、脑电识别模块、语音识别模块，所述的自动导航模块通过超声波传感器检测外部环境的变化，进行自动避障，所述的视觉跟踪模块通过Kinect摄像头采集信息，将所述的轮椅的位置信息传递给所述的自动导航避障模块，所述的脑电识别模块通过脑电采集设备采集脑电信号，将采集的结果与指令数据库中的指令进行比对，所述的语音识别模块通过麦克风采集语音信息，识别语音指令，控制轮椅运动；所述的轮椅还包括智能手机人机交互部件，所述的智能手机人机交互部件包括电机驱动器、中央处理模块、无线模块、人机交互智能手机，所述的中央处理模块输出所述的电机驱动器控制信号，响应所述的人机交互智能手机的无线操作指令。
近几年，温差发电技术成为了人们研究的热点，其利用半导体热电转换材料将热能直接转化为电能的能量转换技术，本发明公开的轮椅正利用了温差发电技术，将温差发电装置与蓄电池相连，继而利用新能源驱动智能轮椅的工作，具有高性能、高技术特点，操作人性化和智能化，并且能够高精度的控制，平稳的操作，更加经济性、更高的利用率和环保特性等特点。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为本发明的侧部示意图。
图3-4为本发明的后部示意图。
图5为本发明的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
实施例一
该轮椅包括椅身部分、车体部分、发电部分、驱动部分、连接部分，所述的椅身部分能够通过连接部分内的液压组件在所述的车体部分上下调节。
所述的椅身部分包括靠背和座位，所述的座位的后部上设有扶手，所述的扶手为四连杆机构，所述的扶手能够上下调节，所述的扶手上设有控制器和握把，所述的座位的前部下方设有护腿板，所述的护腿板上通过连接杆件连接有上脚踏板，所述的护腿板和所述的上脚踏板能够上下左右调节。
所述的车体部分包括车架、前轮、后轮、辅助轮，所述的车架内设有行星齿轮离合装置，所述的行星齿轮离合装置与所述的前轮和后轮相连，车架的前方底部设有下脚踏板，所述的下脚踏板能够前后伸缩。
所述的发电部分位于所述的椅身部分的靠背的后侧，所述的发电部分包括温差发电装置，所述的温差发电装置包括聚光集热模块、集热模块、半导体温差发电模块、散热模块，所述的集热模块包括导热覆盖层、导体电极，所述的半导体温差发电模块包括含有空穴的 P 型半导体和含有电子的 N 型半导体，所述的P 型半导体和N 型半导体相连形成 PN结，所述的散热模块包括内置流道式散热板，所述的流道包括热流道和冷流道，所述的热流道通过聚四氟乙烯管联通，冷热流体的流动方向为顺流。
所述的驱动部分包括与所述的发电部分相连的蓄电池，所述的蓄电池与所述的发动电机相连，所述的发动电机与所述的行星齿轮离合装置通过传动机构相连；
所述的右部扶手的端部设有多组超声波、红外和/或声纳发生器和视频视觉系统，所述的多组发生器阵列分布，每组所述的发生器发出不同频率的信号波，所述的左部扶手的端部设有多组超声波、红外和/或声纳接收器，所述的多组接收器阵列分布，每组所述的接收器接收对应频率的信号波，所述的视频视觉系统包括CCD摄像头、数模转换块和成像块，所述的CCD摄像头以电信号的形式获得外界路径环境信息，再经过所述的数模转换块的数模转换，所述的成像块将电信号转换成数字图像，从而判断与障碍物的距离。
进一步的，所述的轮椅为后轮差分驱动方式，所述的左右两个后轮分别通过所述的传动机构与所述的发动电机相连，所述的传动机构的驱动轴上安装有光电编码器，当所述的左轮转速大于所述的右轮转速时，所述的轮椅向右转，当所述的右轮转速大于所述的左轮转速时，所述的轮椅向左转，当所述的两轮转速相同时，所述的轮椅直行。
所述的辅助轮为具有自锁功能的万向轮，位于所述的轮椅的后部，所述的辅助轮可升降收起。
所述的上脚踏板可向上折叠。
所述的控制器位于所述的右部扶手上，包括电源开关、电量显示、方向操纵杆、速度调节器、喇叭，所述的扶手位于所述的左部扶手上。
所述的轮椅还包括故障保险制动系统，所述的故障保险制动系统用于轮椅异常时的紧急制动。
所述的行星齿轮离合装置的行星齿轮机构包括负号行星排和正号行星排，所述的两个行星排共用一个齿圈和一个行星架，在行星架上安装有互相啮合的长行星轮和短行星轮。
所述的座位和所述的扶手上设有压力传感器，所述的压力传感器能把直线或环形的机械位移量转换成电信号，从而使得所述的座位和所述的扶手自动调节。
所述的前轮和所述的后轮均为麦克纳姆全向轮。
所述的蓄电池上还设有外部充电设备接口，当遇到恶劣环境时，温差发电装置无法高效率运作时，已被不时之需。
实施例二
所述的轮椅还包括虚拟现实部件，所述的虚拟现实部件包括头戴式显示器及其角度传感器，在所述的座位下部设有若干个六自由度摇动装置，在所述的两个后轮上分别设有一个旋转编码器。
所述的轮椅还包括自动导航避障模块、视觉跟踪模块、脑电识别模块、语音识别模块，所述的自动导航模块通过超声波传感器检测外部环境的变化，进行自动避障，所述的视觉跟踪模块通过Kinect摄像头采集信息，将所述的轮椅的位置信息传递给所述的自动导航避障模块，所述的脑电识别模块通过脑电采集设备采集脑电信号，将采集的结果与指令数据库中的指令进行比对，所述的语音识别模块通过麦克风采集语音信息，识别语音指令，控制轮椅运动。
所述的轮椅还包括智能手机人机交互部件，所述的智能手机人机交互部件包括电机驱动器、中央处理模块、无线模块、人机交互智能手机，所述的中央处理模块输出所述的电机驱动器控制信号，响应所述的人机交互智能手机的无线操作指令。
本发明公开的轮椅正利用了温差发电技术，将温差发电装置与蓄电池相连，继而利用新能源驱动智能轮椅的工作，具有高性能、高技术特点，操作人性化和智能化，并且能够高精度的控制，平稳的操作，更加经济性、更高的利用率和环保特性等特点。
本说明书中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书中，对技术术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.轮椅，所述的轮椅包括椅身部分（1）、车体部分（2）、发电部分（3）、驱动部分（4）、连接部分（5），所述的椅身部分（1）能够通过连接部分（5）内的液压组件在所述的车体部分（2）上下调节，其特征在于，
所述的椅身部分（1）包括靠背（1-1）和座位（1-2），所述的座位（1-2）的后部上设有扶手（1-3），所述的扶手（1-3）为四连杆机构，所述的扶手（1-3）能够上下调节，所述的扶手（1-3）上设有控制器（1-4）和握把（1-5），所述的座位（1-2）的前部下方设有护腿板（1-6），所述的护腿板（1-6）上通过连接杆件连接有上脚踏板（1-7），所述的护腿板（1-6）和所述的上脚踏板（1-7）能够上下左右调节；
所述的车体部分（2）包括车架（2-1）、前轮（2-2）、后轮（2-3）、辅助轮（2-4），所述的车架（2-1）内设有行星齿轮离合装置，所述的行星齿轮离合装置与所述的前轮（2-2）和后轮（2-3）相连，车架（2-1）的前方底部设有下脚踏板（2-5），所述的下脚踏板（2-5）能够前后伸缩；
所述的发电部分（3）位于所述的椅身部分（1）的靠背（1-1）的后侧，所述的发电部分（3）包括温差发电装置，所述的温差发电装置包括聚光集热模块、集热模块、半导体温差发电模块、散热模块，所述的集热模块包括导热覆盖层、导体电极，所述的半导体温差发电模块包括含有空穴的 P 型半导体和含有电子的 N 型半导体，所述的P 型半导体和N 型半导体相连形成 PN 结，所述的散热模块包括内置流道式散热板，所述的流道包括热流道和冷流道，所述的热流道通过聚四氟乙烯管联通，冷热流体的流动方向为顺流；
所述的驱动部分（4）包括与所述的发电部分（3）相连的蓄电池（4-1），所述的蓄电池（4-1）与所述的发动电机（4-2）相连，所述的发动电机（4-2）与所述的行星齿轮离合装置通过传动机构相连；
所述的右部扶手（1-3）的端部设有多组超声波、红外和/或声纳发生器和视频视觉系统，所述的多组发生器阵列分布，每组所述的发生器发出不同频率的信号波，所述的左部扶手（1-3）的端部设有多组超声波、红外和/或声纳接收器，所述的多组接收器阵列分布，每组所述的接收器接收对应频率的信号波，所述的视频视觉系统包括CCD摄像头、数模转换块和成像块，所述的CCD摄像头以电信号的形式获得外界路径环境信息，再经过所述的数模转换块的数模转换，所述的成像块将电信号转换成数字图像，从而判断与障碍物的距离。
2.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的轮椅为后轮差分驱动方式，所述的左右两个后轮分别通过所述的传动机构与所述的发动电机（4-2）相连，所述的传动机构的驱动轴上安装有光电编码器，当所述的左轮转速大于所述的右轮转速时，所述的轮椅向右转，当所述的右轮转速大于所述的左轮转速时，所述的轮椅向左转，当所述的两轮转速相同时，所述的轮椅直行。
3.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的辅助轮（2-4）为具有自锁功能的万向轮，位于所述的轮椅的后部，所述的辅助轮（2-4）可升降收起。
4.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的上脚踏板（1-7）可向上折叠。
5.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的控制器（1-4）位于所述的右部扶手（1-3）上，包括电源开关、电量显示、方向操纵杆、速度调节器、喇叭，所述的扶手（1-5）位于所述的左部扶手（1-3）上。
6.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的轮椅还包括故障保险制动系统，所述的故障保险制动系统用于轮椅异常时的紧急制动。
7.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的行星齿轮离合装置的行星齿轮机构包括负号行星排和正号行星排，所述的两个行星排共用一个齿圈和一个行星架，在行星架上安装有互相啮合的长行星轮和短行星轮。
8.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的座位（1-2）和所述的扶手（1-3）上设有压力传感器，所述的压力传感器能把直线或环形的机械位移量转换成电信号，从而使得所述的座位（1-2）和所述的扶手（1-3）自动调节。
9.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于，所述的前轮（2-2）和所述的后轮（2-3）均为麦克纳姆全向轮。
10.轮椅，所述的轮椅包括椅身部分（1）、车体部分（2）、发电部分（3）、驱动部分（4）、连接部分（5），所述的椅身部分（1）能够通过连接部分（5）在所述的车体部分（2）上下调节，其特征在于，
所述的椅身部分（1）包括靠背（1-1）和座位（1-2），所述的座位（1-2）的后部上设有扶手（1-3），所述的扶手（1-3）能够上下调节，所述的扶手（1-3）上设有控制器（1-4）和握把（1-5），所述的座位（1-2）的前部下方设有护腿板（1-6），所述的护腿板（1-6）上通过连接杆件连接有上脚踏板（1-7），所述的护腿板（1-6）和所述的上脚踏板（1-7）能够上下左右调节；
所述的车体部分（2）包括车架（2-1）、前轮（2-2）、后轮（2-3）、防倾轮（2-4），所述的车架（2-1）内设有传动装置，所述的传动装置与所述的前轮（2-2）和后轮（2-3）相连，车架（2-1）的前方底部设有下脚踏板（2-5），所述的下脚踏板（2-5）能够前后伸缩；
所述的发电部分（3）位于所述的椅身部分（1）的靠背（1-1）的后侧，所述的发电部分（3）包括温差发电装置，所述的温差发电装置包括聚光集热模块、集热模块、半导体温差发电模块、散热模块，所述的集热模块包括导热覆盖层、导体电极，所述的半导体温差发电模块包括含有空穴的 P 型半导体和含有电子的 N 型半导体，所述的P 型半导体和N 型半导体相连形成 PN 结，所述的散热模块包括内置流道式散热板，所述的流道包括热流道和冷流道，所述的热流道通过聚四氟乙烯管联通，冷热流体的流动方向为顺流；
所述的轮椅还包括虚拟现实部件，所述的虚拟现实部件包括头戴式显示器及其角度传感器，在所述的座位（1-2）下部设有若干个六自由度摇动装置，在所述的两个后轮（2-3）上分别设有一个旋转编码器；
所述的轮椅还包括自动导航避障模块、视觉跟踪模块、脑电识别模块、语音识别模块，所述的自动导航模块通过超声波传感器检测外部环境的变化，进行自动避障，所述的视觉跟踪模块通过Kinect摄像头采集信息，将所述的轮椅的位置信息传递给所述的自动导航避障模块，所述的脑电识别模块通过脑电采集设备采集脑电信号，将采集的结果与指令数据库中的指令进行比对，所述的语音识别模块通过麦克风采集语音信息，识别语音指令，控制轮椅运动；
所述的轮椅还包括智能手机人机交互部件，所述的智能手机人机交互部件包括电机驱动器、中央处理模块、无线模块、人机交互智能手机，所述的中央处理模块输出所述的电机驱动器控制信号，响应所述的人机交互智能手机的无线操作指令。
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