CN109288632A - 一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，包括座椅、行进组件和支撑组件，其中：座椅，座椅用于使用者乘座；行进组件，行进组件包括四个行进轮组，每个行进轮组包括一个三角履带轮和一个圆滚轮，三角履带轮的其中一个顶角的朝向向下设置，三角履带轮的最低点位于圆滚轮的最低点的上方；支撑组件，支撑组件用于连接座椅和行进组件；本发明可在平坦路面上行走，也可快速跨越如楼梯的障碍路面，稳定性好，安全性高。

Description

一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅

技术领域

本发明涉及一种轮椅，特别涉及一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅。

背景技术

国内的轮椅大多数都是普通的电动轮椅，只有简单的电池，电机，轮子组成，只能在平坦的路面上行走。虽然也能上坡，但是会有后翻的危险。如果遇到楼梯等障碍路况，普通轮椅压根没法用。这样对行动不方便的人是一个很不好的体验。他们不能像普通人一样，随意到处走。

国外也有针对爬楼梯的电动轮椅，其是使用直条式的履带进行攀爬楼梯，但是存在一个问题就是上楼梯的时候不能脸朝前面，要背对着楼梯才能爬楼梯，这样对坐在轮椅上的人体验不是很好，就像一个正常的人背对着上楼梯一样，他也会时刻担心会不会撞到别人。而且上楼梯的速度比较慢，不能实现随意自由的功能。

专利201210205979.7公开了一种双履带轮越障轮椅，包括：椅部；切换机构，用于所述双履带轮越障轮椅的滚轮传输与履带轮传输之间的切换，所述履带轮传输具有通过连接支架连接的第一履带轮和第二履带轮。

上述的轮椅需要在履带轮和滚轮之间进行切换，操作繁琐，稳定性不佳，且安全性能不能得到很好的保证。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，可在平坦路面上行走，也可快速跨越如楼梯的障碍路面，稳定性好，安全性高。

具体的技术方案如下：

一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，包括座椅、行进组件和支撑组件，其中：

座椅，座椅用于使用者乘座；

行进组件，行进组件包括四个行进轮组，每个行进轮组包括一个三角履带轮和一个圆滚轮，三角履带轮的其中一个顶角的朝向向下设置，三角履带轮的最低点位于圆滚轮的最低点的上方；

支撑组件，支撑组件用于连接座椅和行进组件。

进一步的，支撑组件包括上支撑板、下支撑板和连接板；

上支撑板用于固定座椅；

下支撑板用于固定四个行进轮组；

上支撑板平行的设置在下支撑板的上方；

连接板的一端可转动的固定在上支撑板的一端，连接板的另一端可转动的固定在下支撑板与上支撑板相反的另一端，使支撑组件整体呈Z字形结构；

下支撑板与连接板之间设有第一直线电机，连接板与上支撑板之间设有第二直线电机，第一直线电机与第二直线电机伸缩配合的实现座椅的抬升或下降。

进一步的，第一直线电机与第二直线电机上分别设有一个避震器。

进一步的，座椅上设有脚踏，脚踏的底部设有第一距离传感器。

进一步的，四个行进轮组以2*2的形式布设在支撑组件上，位于支撑组件两侧的行进轮组分别通过两个驱动组件驱动转动。

进一步的，驱动组件包括传动轴、驱动电机和链轮组件；

传动轴连接同一个行进组件上的圆滚轮和三角履带轮，驱动电机通过链轮组件与位于支撑组件同一侧的两个行进组件上的传动轴实现联动。

进一步的，座椅上设有控制手柄，控制手柄用于控制轮椅前进、轮椅后退、轮椅转弯、座椅抬升或座椅下降。

进一步的，座椅通过平移机构可移动的设置在支撑组件上。

进一步的，平移机构包括设置在支撑组件上的第三直线电机，第三直线电机的输出杆上套设滑套，滑套与座椅固定连接，第三直线电机驱动滑块移动，从而实现座椅移动。

进一步的，支撑组件上设有滑轨，滑轨上可滑动的设有滑块，滑块固定在座椅上。

进一步的，下支撑板的底部设有两个第二距离传感器，两个第二距离传感器分别与接近脚踏的两个进行组件对应设置。

本发明的有益效果为：

(1)本发明将把三角履带轮和圆滚轮结合，使轮椅既具备普通出行工具的平稳行走功能，又具备攀爬楼梯的功能；

(2)支撑组件的结构设置，结合第一直线电机和第二直线电机，能够实现座椅自由抬升和降低；

(3)在第一直线电机和第二直线电机上直接连接避震器，使自动轮椅在行走的过程中，能够过滤掉颠簸的动作，使使用者感觉舒服；

(4)在轮椅上添加了平移机构和导轨，使座椅的调整更加多样化。

附图说明

图1为本发明侧视图。

图2为本发明后视图。

图3为本发明遇到障碍物座椅抬升时的结构示意图。

图4为本发明爬升楼梯时的结构示意图(1)。

图5为本发明爬升楼梯时的结构示意图(2)。

图6为本发明下楼梯时的结构示意图。

图7为图1状态的右视图。

图8为链轮组件结构示意图。

附图标记

座椅1、第一行进轮组2、第二行进轮组3、三角履带轮4、圆滚轮5、上支撑板6、下支撑板7、连接板8、上支撑架9、下支撑架10、第一直线电机11、第二直线电机12、避震器13、第一驱动组件14、第二驱动组件15、传动轴16、驱动电机17、第一传动齿轮18、第二传动齿轮19、第一链条20、脚踏21、第一距离传感器22、控制手柄23、第三直线电机24、滑套25、滑轨26、滑块27、电池组28、第三传动齿轮29、第四传动齿轮30、第二距离传感器31、第五传动齿轮32、第六传动齿轮33。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

如图所示一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，包括座椅1、行进组件和支撑组件，其中：

座椅，座椅用于使用者乘座；

行进组件，行进组件包括两个第一行进轮组2和两个第二行进轮组3，第一行进轮组和两个第二行进轮组均包括一个三角履带轮4和一个圆滚轮5，三角履带轮的其中一个顶角的朝向向下设置，三角履带轮的最低点位于圆滚轮的最低点的上方，即，当圆滚轮与水平面接触时，三角履带轮与水平面分离；

支撑组件，支撑组件用于连接座椅和行进组件；

支撑组件包括上支撑板6、下支撑板7和连接板8；上支撑板用于固定座椅；下支撑板用于固定四个行进轮组；

上支撑板平行的设置在下支撑板的上方；

上支撑板的后端垂直的设有两个上支撑架9，连接板的前端垂直的设有两个下支撑架10；

连接板的后端可转动的固定在上支撑架上，连接板的下支撑架可转动的与下支撑架的前端相连接，使支撑组件整体呈Z字形结构；

下支撑板的后端与连接板的前端之间设有第一直线电机11，连接板的前端与上支撑板的后端之间设有第二直线电机12，第一直线电机与第二直线电机上分别设有一个避震器13，第一直线电机与第二直线电机伸缩配合的实现座椅的抬升或下降；

两个第一行进轮组设置在下支撑板的一侧，两个第二行进轮组设置在下支撑板的另一侧，第一行进轮组和第二行进轮组分别通过第一驱动组件14和第二驱动组件15驱动转动；

第一驱动组件和第二驱动组件均包括传动轴16、驱动电机17和链轮组件；

传动轴的数量为两个，两个传动轴分别连接同一个行进组件上的圆滚轮和三角履带轮的驱动轮，使圆滚轮和三角履带轮实现联动；

链轮组件包括两个第一传动齿轮18、两个第二传动齿轮19、两个第一链条20和齿轮箱，齿轮箱内设有第三传动齿轮29、第四传动齿轮30、第五传动齿轮32和第六传动齿轮33；

在两个第一行进轮组或两个第二行进轮组中：

两个第一传动齿轮分别固定在两个传动轴上，两个第二传动齿轮同轴的固定在齿轮箱的输出轴上，两个第一传动齿轮分别通过两个第一链条与相应的第二传动齿轮相连接，驱动电机与齿轮箱的输入轴相连接；

在齿轮箱中，第三传动齿轮固定在齿轮箱的输出轴上、与第二传动齿轮实现联动，第三传动齿轮与第五传动齿轮相啮合，第五传动齿轮上同轴的固定第四传动齿轮，第四传动齿轮与固定在输入轴上的第六传动齿轮相啮合；

驱动电机驱动两个第二传动齿轮同时转动，从而实现位于同一侧的两个传动轴同时转动，从而实现两个第一行进轮组或两个第二行进轮组中的圆滚轮和三角履带轮同时转动；

座椅上设有脚踏21，脚踏的底部设有第一距离传感器22；座椅上还设有陀螺仪；

下支撑板的底部设有两个第二距离传感器，两个第二距离传感器31分别与接近脚踏的第一行进轮组和第二行进轮组对应设置；

座椅上设有控制手柄23，下支撑板上设有控制模块，控制模块分别与控制手柄、陀螺仪、第一距离传感器、第二距离传感器、第一直线电机、第二直线电机、第三直线电机和驱动电机相连接，控制手柄用于通过控制模块来控制轮椅前进、轮椅后退、轮椅转弯、座椅抬升或座椅下降。

座椅通过平移机构可移动的设置在支撑组件上；

平移机构包括设置在上支撑板上的第三直线电机24，第三直线电机的输出杆上套设滑套25，滑套与座椅固定连接，第三直线电机驱动滑块移动，从而实现座椅移动；支撑组件上设有滑轨26，滑轨上可滑动的设有滑块27，滑块固定在座椅上；

下支撑板上设有电池组28，电池组为控制模块、驱动电机、第一直线电机、第二直线电机、第三直线电机和第一距离传感器提供能源。

本发明的自动轮椅的控制方法如下：

(1)如图1、图2所示，第一驱动组件驱动两个第一行进轮组运行，第二驱动组件驱动两个第二行进轮组运行；踏板上的第一距离传感器用于感应前面是否由障碍物；第一直线电机和第二直线电机做伸缩动作，能够让座椅抬升或者降低高度；第一直线电机和第二直线电机，避震器起到缓冲震动的作用；第三直线电机能够让座椅往前或者往后移动位置；控制手柄控制轮椅前进或者后退；

(2)轮椅的初始状态，座椅处于最低位置，这让人能够方便坐到座椅上；轮椅一旦启动，第一直线电机和第二直线电机会做延伸动作，使上支撑板和下支撑板做摆幅运动，从而提升座椅到一定高度；

(3)当轮椅在平坦的路面上行走的时候，座椅高度可以根据个人需求进行调整，座椅调高的时候，第一直线电机和第二直线电机进行延伸动作，就能把座椅升高；第一直线电机和第二直线电机做收缩动作，座椅降低；

(4)当轮椅在平坦的路面上走的时候，四个圆滚轮和地面接触，三角履带轮是和地面分离的，驱动电机通过链轮组件带动圆滚轮转动，从而使轮椅前进或者后退；由于三角履带轮不和地面接触，所以，自动轮椅移动的时候和普通轮椅一样平稳快速；

(5)轮椅可以原地转动方向；当自动轮椅向右转向的时候，左侧的三角履带轮和圆滚轮顺时针转动，右侧的坦克轮和圆轮逆时针转动，从而实现转向；向左转向时，三角履带轮和圆滚轮的转动方向与右转时相反；

(6)如图3所示，脚踏上设有第一距离传感器，自动轮椅在前行的时候，如果遇到比传感器高度还高的障碍物，座椅会自动抬升，使传感器高度比障碍物高；

(7)如图4所示，座椅抬升之后，轮椅就可以依靠三角履带轮爬升楼梯；三角履带轮的履带受力在楼梯的边缘，产生推力推动自动轮椅往上爬；上楼梯的时候，陀螺仪感应到座椅角度发生变化，第一直线电机或第二直线电机会做伸展动作，使座椅一直处于水平位置；

(8)如图5所示，轮椅继续爬升时，三角履带轮先和阶梯接触，利用履带推动轮椅往上爬；座椅通过控制模块的控制，一直保持在水平位置；

(9)当轮椅爬升到楼梯最后一个阶梯时，通过陀螺仪感应到的数据，控制模块控制第一直线电机或第二直线电机，使座椅一直保持在水平的位置；

(10)如图6所示，下楼梯的时候，前端三角履带轮的履带会与阶梯边缘接触，使轮椅能够平缓的下移；座椅通过控制模块去控制第一直线电机或第二直线电机，使座椅一直保持在水平状态；同时，第二距离传感器用于检测位于两侧前端的第一行进轮组和第二行进轮组与台阶之间的距离，保证第一行进轮组和第二行进轮组同时达到阶梯位置，使两个前轮能够同时下楼梯，避免发生一侧轮椅下滑倾斜的现象。

Claims (10)

1.一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，包括座椅、行进组件和支撑组件，其特征为：

座椅，座椅用于使用者乘座；

行进组件，行进组件包括四个行进轮组，每个行进轮组包括一个三角履带轮和一个圆滚轮，三角履带轮的其中一个顶角的朝向向下设置，三角履带轮的最低点位于圆滚轮的最低点的上方；

支撑组件，支撑组件用于连接座椅和行进组件。

2.如权利要求1所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：支撑组件包括上支撑板、下支撑板和连接板；

上支撑板用于固定座椅；

下支撑板用于固定四个行进轮组；

上支撑板平行的设置在下支撑板的上方；

连接板的一端可转动的固定在上支撑板的一端，连接板的另一端可转动的固定在下支撑板与上支撑板相反的另一端，使支撑组件整体呈Z字形结构；

下支撑板与连接板之间设有第一直线电机，连接板与上支撑板之间设有第二直线电机，第一直线电机与第二直线电机伸缩配合的实现座椅的抬升或下降。

3.如权利要求2所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：第一直线电机与第二直线电机上分别设有一个避震器。

4.如权利要求1、2或3所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：座椅上设有脚踏，脚踏的底部设有第一距离传感器。

5.如权利要求1、2或3所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：四个行进轮组以2*2的形式布设在支撑组件上，位于支撑组件两侧的行进轮组分别通过两个驱动组件驱动转动。

6.如权利要求5所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：驱动组件包括传动轴、驱动电机和链轮组件；

传动轴连接同一个行进组件上的圆滚轮和三角履带轮，驱动电机通过链轮组件与位于支撑组件同一侧的两个行进组件上的传动轴实现联动。

7.如权利要求5或6所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：座椅上设有控制手柄，控制手柄用于控制轮椅前进、轮椅后退、轮椅转弯、座椅抬升或座椅下降。

8.如权利要求1、2或3所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：座椅通过平移机构可移动的设置在支撑组件上。

9.如权利要求8所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：平移机构包括设置在支撑组件上的第三直线电机，第三直线电机的输出杆上套设滑套，滑套与座椅固定连接，第三直线电机驱动滑块移动，从而实现座椅移动。

10.如权利要求2或3所述的一种可爬楼梯可平地行走的无障碍自动轮椅，其特征为：下支撑板的底部设有两个第二距离传感器，两个第二距离传感器分别与接近脚踏的两个进行组件对应设置。