CN108904229B - 智能轮式助行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能轮式助行器，包括机架、行走装置和控制装置，其中：行走装置安装在机架下部，控制装置安装在机架上，控制装置用于控制行走装置带动机架行走。通过本发明可以实时检测路面状况，并通过监测使用者与助行器的距离监测使用者的行走状态，进而通过控制装置来及时调整助行器前进后退及速度，防止助行器倾斜，保证使用者安全等。该助行器轻巧简便，可折叠，方便携带，能有效帮助助行，大大提高了安全程度，给使用者带来了极大的便利。

Description

智能轮式助行器

技术领域

本发明涉及一种帮助老年人以及行走功能障碍的患者行走的助行器具，其属于康复辅助器具和移动助行技术领域。

背景技术

一方面，当前的中国社会已经步入老龄化，由于缺乏子女的陪伴，很多老年人都希望出来走走来缓解内心的苦闷，可是由于上了年纪，行走很不方便，所以需要助行器的出现来帮助他们走出家门，同时为了让老年人更放心的出门，相关企业也在对助行器不断改进，希望能为老年人提供更安全更便捷的服务。此外，我国残疾人总数超过八千多万，占人口总数的6.34％，涉及2.6亿家庭人口，这些残疾人中也有相当一部分需要利用助行器具来改善生活质量。助行器的作用，在于它可以增加单个或多个支撑点来增大使用者的身体支撑面，从而有助于保持站立或步行过程中身体的稳定性，同时，减轻对下肢的负荷，降低对关节的负重要求或弥补下肢的肌力不足等。通过助行器，使用者可以提高日常独立活动的能力以及减少对家庭和社会的依赖等，此外，使用助行器还有助于改善使用者的心肺功能、外周血循环以及预防骨质疏松的发生。

本发明提供了一种智能轮式助行器，比现有的助行器有很多优点，它包括：

1、该智能轮式助行器可折叠，携带方便，同时采用锂电池供电，环保无污染。

2、该智能轮式助行器可以适应使用者的速度来不断调节自己的速度，例如在上坡时则给使用者一个推动力，下坡时则减速来缓解惯性的冲击，同时符合人体功效学可为身高不同的使用者来自动调节扶手的高低。除此之外，还也可以采用手刹来制动，更加人性化。

3、该智能轮式助行器控制装置通过红外传感器来监测使用者与助行器之间的距离，这样助行器就可以在使用者要摔倒时立刻停住，给使用者一个支持的力，实现安全防护的目的。

4、该智能轮式助行器驱动装置能够识别上下坡等路况，并且在上坡时能自动增加驱动装置的驱动力，实现助力驱动；在下坡时，能自动增加驱动装置的阻力，实现阻尼驱动，保证了助行器使用者的安全，也方便了看护人员的工作，并在出现突发事件后报警器会发出警报并通知看护人员。

发明内容

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种智能轮式助行器，包括机架、行走装置和控制装置，其中：行走装置安装在机架下部，控制装置安装在机架上，控制装置用于控制行走装置带动机架行走。

所述的助行器，其中：机架包括第一水平支架、第二水平支架、第一焊接钢架、第二焊接钢架。

所述的助行器，其中：行走装置包括主动轮、从动轮、电机。

所述的助行器，其中：第一水平支架和第二水平支架之间间隔预定距离平行排列，第一主动轮通过第一电机安装在第一水平支架的末端，第二主动轮通过第二电机安装在第二水平支架的末端。

所述的助行器，其中：第一水平支架的首端安装有第一转向接头，第一前叉安装在第一转向接头上，第一从动轮与第一前叉连接；第二水平支架的首端安装有第二转向接头，第二前叉安装在第二转向接头上，第二从动轮与第二前叉连接。

所述的助行器，其中：第一水平支架靠近尾端侧装有第一多功能套筒，第一多功能套筒上插装有第一红外线传感器和刹车片，在第一水平支架靠近首端侧装有第二多功能套筒，第二多功能套筒通过固定板紧固在第一水平支架上,第一套管插装在第二多功能套筒上方，第一伸缩钢管一端固定在该套管内；第二水平支架靠近尾端侧装有第三多功能套筒，第三多功能套筒上插装有第二红外线传感器和刹车片，在第二水平支架靠近首端侧装有第四多功能套筒，第四多功能套筒通过固定板紧固在第二水平支架上，第二套管插装在第四多功能套筒上方，第二伸缩钢管一端固定在第二套管内。

所述的助行器，其中：第一伸缩钢管和第二伸缩钢管上都安装有车把。

所述的助行器，其中：控制装置包括控制面板，控制面板安装在第一套管上，控制面板包括陀螺仪模块、报警器、电源管理模块、电机驱动模块和中央处理模块。

所述的助行器，其中：机架还包括第一水平把手和第二水平把手，第一水平把手和第二水平把手间隔预定距离平行排列，其中第一水平把手紧固在第一焊接钢架上，第二水平把手紧固在第二焊接钢架上。

所述的助行器，其中：机架上还设有座垫，所述座垫通过第一螺钉、第二螺钉、第三螺钉、第四螺钉、第五螺钉、第六螺钉紧固在第一焊接钢架和第二焊接钢架上。

所述的助行器，其中：机架还包括第一连杆和第二连杆，其中第一焊接钢架和第二焊接钢架的中部通过长销轴连接，可以绕着长销轴转动；第一焊接钢架通过短销轴与第一连杆的一端相连，第一连杆的另一端与第一安装座相连，第二焊接钢架通过短销轴与第二连杆的一端相连，第二连杆的另一端与第二安装座相连。

所述的助行器，其中：第一安装座和第二安装座是U型件，在U型件两侧壁安装有销轴，第一连杆和第二连杆连杆端部设有穿孔，安装在销轴上。

所述的助行器，其中：第一支撑架通过第三电机装在第一水平支架外侧面的中间位置；第二支撑架通过第四电机装在第二水平支架外侧面的中间位置，第一支撑架和第二支撑架在不工作时收起。

所述的助行器，其中：电池安装在第二套管上。

所述的助行器，其中：工作时第一电机带动第一主动轮旋转，从而推动第一从动轮旋转，第二电机带动第二主动轮旋转，从而推动第二从动轮旋转，第一红外线传感器、第二红外线传感器检测使用者行走的状态，将信号反馈到控制面板。

所述的助行器，其中：在上下坡时，陀螺仪模块检测路况信息，中央处理模块根据接收的路况信息控制电机驱动模块，自动调整第一电机和第二电机的输出电流，上坡时增加第一电机和第二电机的输出转矩，下坡时减少第一电机和第二电机的输出转矩或输出相反的力矩。

所述的助行器，其中：通过第二红外线传感器检测使用者与车的距离，并将数据传送到中央处理模块，通过中央处理模块控制电机驱动模块，自动调整第一电机和第二电机的输出电流，当使用者与车距离远时，减少第一电机和第二电机的输出转矩或输出相反的力矩，减缓车行走速度；使用者与车距离过近时，增加驱动第一电机和第二电机的输出转矩，适当增加轮式助行器的行走速度。

所述的助行器，其中：红外线传感器感受不到使用者的信息后，将信号传到中央处理模块，中央处理模块将信号传给报警器，报警器报警，发出警报声的同时，通知看护人员。

所述的助行器，其中：当路面倾斜时，助行器向左侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块检测到路况信息，通过中央处理模块控制电机驱动模块，第三电机转动，带动第一支撑架向下旋转预定角度以支撑住地面；助行器向右侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块检测到路况信息，通过中央处理模块控制电机驱动模块，第四电机带动第二支撑架向下旋转预定角度支撑住地面，提高了装置的稳定性，保证了使用者的安全。

所述的助行器，其中：销轴穿过第一水平支架和第二多功能套筒，销轴左侧与第一固定板相连，第一固定板可以绕着销轴转动，第一固定板下方焊有的凸块紧扣在第二多功能套筒上的凸缘的方型孔中；销轴穿过第二水平支架和第四多功能套筒，销轴左侧与第二固定板相连，第二固定板可以绕着销轴转动，第二固定板下方焊有的凸块紧扣在第四多功能套筒上的凸缘的方型孔中。

附图说明

图1为本发明的总体结构轴测图；

图2为本发明的总体结构主视图；

图3为本发明的总体结构俯视图；

图4为本发明的总体结构左视图；

图5为本发明的固定板示意图。

图6为本发明的驱动控制板配置示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的轮式助行器装置。

如图1-6所示，本发明的智能轮式助行器装置包括第一电机1、第一主动轮2、红外线传感器3、第一多功能套筒4、刹车片5、第一从动轮6、轴7、前叉8、第一转向接头9、第一水平支架10、第二多功能套筒11、驱动控制板12、第一水平把手13、套管14、第一伸缩钢管15、第一车把16、第一刹闸17、坐垫18、第二水平把手19、第二车把20、第二刹闸21、第二伸缩钢管22、第一多功能套筒23、第二水平支架24、第二多功能套筒25、红外线传感器26、刹车片27、第二主动轮28、第二电机29、第一安装座30、第一连杆31、第一焊接钢架32、第一短销轴33、长销轴34、第二短销轴35、第二焊接钢架36、第二安装座37、第二连杆38、第一螺钉39、第二螺钉40、第三螺钉41、第四螺钉42、第五螺钉43、第六螺钉44、第一固定板45、第二固定板46、第二从动轮47、轴48、前叉49、第二转向接头50、第一销轴51、第一小螺母53、第二小螺母54、插装杆55、套管56、锂电池57、陀螺仪模块58、报警器59、电源管理模块60、电机驱动模块61和中央处理模块62、第三电机63、第一支撑架64、第四电机65、第二支撑架66，第二销轴67。

其中，在装置左侧，第一主动轮2通过第一电机1装在第一水平支架10的末端，第一支撑架64通过第三电机63装在第一水平支架10外侧面的中间位置，第一支撑架64不工作时收起，整体与第一水平支架10呈平行姿态，如图1所示，不会影响助行器的行走，在第一水平支架10的首端装有第一转向接头9，第一从动轮6通过轴7的过盈配合与第一前叉8相连，第一前叉8通过螺纹与第一转向接头9进行固定，在第一水平支架10靠近尾端侧装有第一多功能套筒4，第一多功能套筒4上插装有红外线传感器3和刹车片5，在第一水平支10架靠近首端侧装有第二多功能套筒11，第二多功能套筒11通过固定板45紧固在第一水平支架10上，第二销轴67穿过第一水平支架10、第二多功能套筒11，右侧不外伸出多功能套筒11，左侧与第一固定板45相连，第一固定板45可以绕着第二销轴67转动，当助行器使用时，第一固定板45下方焊有的小方块，紧扣在套筒11上的凸缘68的方型孔中，使得第二多功能套筒11通过固定板45紧固在第一水平支架10上，也可以防止第二销轴67转动，使装置更稳定，套管14插装在多功能套筒11上方，其上方有第一伸缩钢管15通过插装杆55固定在第一套管14内，并通过插装杆55对车把16进行高度调节，在套管14上装有控制面板12，控制面板上包括陀螺仪模块58、报警器59、电源管理模块60、电机驱动模块61和中央处理模块62。

坐垫18通过第一螺钉39、第二螺钉40、第三螺钉41、第四螺钉42、第五螺钉43、第六螺钉44紧固在第一焊接钢架32、第二焊接钢架36上，第一焊接钢架32、第二焊接钢架36中间通过长销轴34连接，可以绕着长销轴34转动，展开后，二者交叉设置，第一焊接钢架32通过短销轴33与连杆31相连，连杆31另一侧与安装座30相连，可以进行转动，第二焊接钢架36通过短销轴35与连杆38相连，连杆38另一侧与第二安装座37相连，可以进行转动。第一安装座30和第二安装座37可为U型件，在U型件两侧壁安装有销轴，连杆一端有穿孔，可安装在销轴上，由此可围绕销轴转动，U型件的底座分别固定(焊接或螺纹连接)在套管14和56上。通过上述的结构，可方便的开合焊接钢架等部件，从而实现轮式助行器的折叠和打开。

车把16胶装在伸缩钢管15上，车把16下方装有刹闸17，第一水平把手13紧固在第一焊接钢架32上部，第二水平把手19紧固在第二焊接钢架36上部，第一水平车把13以及第二水平车把19平行设置，且其延伸方向与助行器前进方向一致。在装置右侧，第二主动轮28通过第二电机29装在第二水平支架24的末端，第二支撑架66通过第四电机65装在第二水平支架24外侧面的中间位置，第二支撑架66不工作时收起，呈现出整体与第二水平支架24平行的姿态，如图1所示，不会影响助行器的行走，在第二水平支架24的首端装有第二转向器50，第二从动轮47通过轴48的过盈配合与第二前叉49相连，第二前叉49通过螺纹与转向接头50进行固定，在第二水平支架24靠近尾端侧装有第三多功能套筒25，第三多功能套筒25上插装有红外线传感器26和刹车片27，在第二水平支架24靠近首端侧装有第四多功能套筒23，第四多功能套筒23通过固定板46紧固在第二水平支架24上，第一销轴51穿过第二水平支架24、第四多功能套筒23，右侧不外伸出多功能套筒，左侧与第二固定板46相连，第二固定板46可以绕着第一销轴51转动，当助行器使用时，第二固定板46下方焊有的小方块，紧扣在套筒23上的凸缘的方型孔中，使得第四多功能套筒通过固定板46紧固在第二水平支架24上，也可以防止第一销轴51转动，使装置更稳定，套管56插装在多功能套筒23上方，其上方有伸缩钢管22通过插装杆固定在套管56内，并通过插装杆对车把20进行高度调节，车把20胶装在伸缩钢管22上，车把20下方装有刹闸21，套管56上装有锂电池57。

本发明的具体使用方式如下：

本发明在使用时，电机1、电机29进行动力输出，电机1带动主动轮2进行旋转，从而推动从动轮6进行旋转，电机29带动主动轮28进行旋转，从而推动从动轮47进行旋转，达到助行的目的，此时红外线传感器3、红外线传感器26检测使用者行走的状态，将信号反馈到控制面板12，使用者可通过操控控制面板12从而控制助行器前进或者后退，快速或者慢速，在上下坡时，陀螺仪模块58检测到路况信息，通过中央处理模块62控制电机驱动模块61，自动调整电机1、电机29的输出电流，上坡时增加电机1、电机29的输出转矩，对应地，下坡时减少电机1、电机29的输出转矩或输出相反的力矩，从而跟随之前的行进速度，实现助力驱动或阻尼驱动的功能。当路面倾斜时，助行器向左侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块58检测到路况信息，通过中央处理模块62控制电机驱动模块61，第三电机63转动，带动第一支撑架64支撑住地面，助行器向左侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块58检测到路况信息，通过中央处理模块62控制电机驱动模块61，第四电机65带动第二支撑架66支撑住地面，当出现突发状况时，报警器59报警，发出警报声的同时，通过监护管理系统通知到看护人员。使用时可以根据使用者的身高通过插装杆对车把高度进行调节，当使用者走累的时候可以坐在坐垫18上，坐垫18具有极高的舒适性，并且可以握着水平把手13、水平把手19，使休息时更加安全，无需人看护，当无需助行器时，可以通过焊接钢架32,、焊接钢架36进行收缩，对装置进行折叠，节省放置空间。

以下描述本发明的动作原理和操作过程。

一个实施例是跟随模式，通过红外线传感器26检测使用者与车的距离，并将数据传送到中央处理模块26，通过中央处理模块26控制电机驱动模块61，自动调整电机1、电机29的输出电流，当人与车距离远时，减少电机1、电机29的输出转矩或输出相反的力矩，减缓车行走速度，对应的，使用者与车距离过近时，增加驱动电机的输出转矩，适当增加轮式助行器的行走速度。从而跟随之前的行进速度，实现助力驱动或阻尼驱动的功能。该跟随模式下，同样适用于护理人员推动轮式助行器，助力驱动装置将跟随护理人员行进快慢对轮式助行器进行驱动。另一个实施例是保护模式，当使用者出现摔倒、体力不支等突发状况时，红外线传感器感受不到使用者的信息后，将信号传到中央处理模块，中央处理模块将信号传给报警器59，报警器59报警，发出警报声的同时，通过监护管理系统通知到看护人员。第三个实施例是智能控制模式，适用于上下坡路况，当上下坡时，陀螺仪模块58测到路况信息，通过中央处理模块62控制电机驱动模块61，自动调整电机1、电机29的输出电流，上坡时增加电机1、电机29的输出转矩，对应地，下坡时减少电机1、电机29的输出转矩或输出相反的力矩，从而跟随之前的行进速度，实现助力驱动或阻尼驱动的功能。如图1、4所示，当路面倾斜时，助行器向左侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块58检测到路况信息，通过中央处理模块62控制电机驱动模块61，第三电机63转动，带动第一支撑架64向下旋转预定角度，如90度，以支撑住地面，助行器向右侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块58检测到路况信息，通过中央处理模块62控制电机驱动模块61，第四电机65带动第二支撑架66向下旋转预定角度，如90度，以支撑住地面，提高了装置的稳定性，保证了使用者的安全。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：可以实时监测使用者的行走的状态，进而通过传感器来及时调整助行器前进后退及速度，使用者也可以自动调节扶手高度，还可以在储物台放置随身的物品，也可以坐在上面休息，更重要的是我们的红外传感器可以通过监测使用者与助行器的距离来实现防跌倒等安全措施。该助行器轻巧简便，可折叠，方便携带，能有效帮助用户行走，大大提高了安全程度，给用户带来了极大的便利。

Claims (3)

1.一种智能轮式助行器，包括机架、行走装置和控制装置，其特征在于：行走装置安装在机架下部，控制装置安装在机架上，控制装置用于控制行走装置带动机架行走；行走装置包括第一主动轮、第二主动轮、第一从动轮、第二从动轮、第一电机、第二电机；机架包括第一水平支架、第二水平支架、第一焊接钢架、第二焊接钢架；控制装置包括控制面板，控制面板包括陀螺仪模块、报警器、电源管理模块、电机驱动模块和中央处理模块；第一水平支架和第二水平支架之间间隔预定距离平行排列，第一主动轮通过第一电机安装在第一水平支架的末端，第二主动轮通过第二电机安装在第二水平支架的末端；第一水平支架的首端安装有第一转向接头，第一前叉安装在第一转向接头上，第一从动轮与第一前叉连接；第二水平支架的首端安装有第二转向接头，第二前叉安装在第二转向接头上，第二从动轮与第二前叉连接；工作时第一电机带动第一主动轮旋转，从而推动第一从动轮旋转，第二电机带动第二主动轮旋转，从而推动第二从动轮旋转；机架还包括第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架通过第三电机装在第一水平支架外侧面的中间位置；所述第二支撑架通过第四电机装在第二水平支架外侧面的中间位置，第一支撑架和第二支撑架在不工作时收起；当路面倾斜时，助行器向左侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块检测到路况信息，通过中央处理模块控制电机驱动模块，第三电机转动，带动第一支撑架向下旋转预定角度以支撑住地面；助行器向右侧发生倾斜角度过大时，陀螺仪模块检测到路况信息，通过中央处理模块控制电机驱动模块，第四电机带动第二支撑架向下旋转预定角度支撑住地面；

第一水平支架靠近尾端侧装有第一多功能套筒，第一多功能套筒上插装有第一红外线传感器和刹车片，在第一水平支架靠近首端侧装有第二多功能套筒，第二多功能套筒通过第一固定板紧固在第一水平支架上,第一套管插装在第二多功能套筒上方，第一伸缩钢管一端固定在该套管内；第二水平支架靠近尾端侧装有第三多功能套筒，第三多功能套筒上插装有第二红外线传感器和刹车片，在第二水平支架靠近首端侧装有第四多功能套筒，第四多功能套筒通过第二固定板紧固在第二水平支架上，第二套管插装在第四多功能套筒上方，第二伸缩钢管一端固定在第二套管内；销轴穿过第一水平支架和第二多功能套筒，销轴左侧与第一固定板相连，第一固定板可以绕着销轴转动，第一固定板下方焊有的凸块紧扣在第二多功能套筒上的凸缘的方型孔中；销轴穿过第二水平支架和第四多功能套筒，销轴左侧与第二固定板相连，第二固定板可以绕着销轴转动，第二固定板下方焊有的凸块紧扣在第四多功能套筒上的凸缘的方型孔中；

坐垫通过第一螺钉、第二螺钉、第三螺钉、第四螺钉、第五螺钉、第六螺钉紧固在第一焊接钢架、第二焊接钢架上，第一焊接钢架、第二焊接钢架中间通过长销轴连接，可以绕着长销轴转动，展开后，二者交叉设置；机架还包括第一连杆和第二连杆；第一焊接钢架通过短销轴与第一连杆的一端相连，第一连杆的另一端与第一安装座相连，第二焊接钢架通过短销轴与第二连杆的一端相连，第二连杆的另一端与第二安装座相连，第一安装座和第二安装座是U型件，在第一安装座和第二安装座两侧壁安装有销轴，第一连杆和第二连杆端部设有穿孔，安装在销轴上；第一安装座和第二安装座的底座分别固定在第一套管和第二套管上；

所述智能轮式助行器工作模式包括跟随模式，保护模式和智能控制模式，其中：跟随模式，通过第一和第二红外线传感器检测使用者与助行器的距离，并将数据传送到中央处理模块，通过中央处理模块控制电机驱动模块，自动调整第一电机和第二电机的输出电流，当使用者与助行器距离远时，减少第一电机和第二电机的输出转矩或输出相反的力矩，减缓助行器行走速度，对应的，使用者与助行器距离过近时，增加第一电机和第二电机的输出转矩，增加轮式助行器的行走速度，从而跟随之前的行进速度，实现助力驱动或阻尼驱动的功能；保护模式，当使用者出现摔倒、体力不支的突发状况时，第一和第二红外线传感器感受不到使用者的信息后，将信号传到中央处理模块，中央处理模块将信号传给报警器，报警器报警，发出警报声的同时，通过监护管理系统通知到看护人员；智能控制模式，适用于上下坡路况，当上下坡时，陀螺仪模块测到路况信息，通过中央处理模块控制电机驱动模块，自动调整第一电机和第二电机的输出电流，上坡时增加第一电机和第二电机的输出转矩，对应地，下坡时减少第一电机和第二电机的输出转矩或输出相反的力矩，从而跟随之前的行进速度，实现助力驱动或阻尼驱动的功能。

2.根据权利要求1所述的助行器，其特征在于：第一伸缩钢管和第二伸缩钢管上都安装有车把。

3.根据权利要求1所述的助行器，其特征在于：机架还包括第一水平把手和第二水平把手，第一水平把手和第二水平把手间隔预定距离平行排列，其中第一水平把手紧固在第一焊接钢架上，第二水平把手紧固在第二焊接钢架上。

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