CN110279528B - 一种张开轮式电动爬楼车及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种张开轮式电动爬楼车,包括支撑总成、车轮总成和控制总成,所述支撑总成构成电动爬楼车的主体支架,所述车轮总成包括均设有2个的张开轮、随动辅助轮和从动轮,所述控制总成由电源模块供电,其包括升降电缸、万向控制手柄、变速总成箱、陀螺仪、控制按钮、测距传感器和总控制器。本发明还提供一种张开轮式电动爬楼车的运行方法。本发明使行动不便的老年人和残疾人无障碍地独立出行,或者只需要非常少的外部力量协助就可以实现自由出行,并且该电动爬楼车能保证安全自由地上下楼梯或越过其他障碍物,有效的解决了行动不便的老年人和残疾人的出行问题。
Description
技术领域
本发明涉及爬楼车领域,具体地,涉及一种张开轮式电动爬楼车及其运行方法,特别涉及一种可爬楼的电动移动装置。
背景技术
目前,大部分轮椅、电动轮椅能在坡度小于12度平坦的路面上行驶,但遇到楼梯台阶就无法随意上下运动。而中国现有近一半的城市居民居住在7层以下没有电梯的建筑中,这使得行动不便的患者下楼时需要一个身强体壮的人背行,或由至少2人或多人抬着轮椅才能下楼。这一现状给无数残疾人士、老年行动不便的人士的生活带来极大不便,甚至有些家庭由于护理人手不够,家中的残疾人士、老年行动不便的人士一年也难得下几次楼。
现市面上的电动轮椅控制系统实时性不够理想,没有实现真正的智能轮椅产品,而且产品模块化程度不理想,人机界面不够友好;市面上的爬楼电动轮椅做爬楼动作时,颠簸幅度动作较大,给予乘坐者的舒适度和安全系数都不够,遇到没有电梯的楼房,由于轮椅的构造问题,残疾人士、老年行动不便的人士不能自由上下楼,需要依靠别人来推动轮椅才能前进。这一现状给残疾人士、老年行动不便的人士的生活带来了极大的不便和烦恼。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种张开轮式电动爬楼车及其运行方法,本发明使行动不便的老年人和残疾人无障碍地独立出行,或者只需要非常少的外部力量协助就可以实现自由出行,并且该电动爬楼车能保证安全自由地上下楼梯或越过其他障碍物,有效的解决了行动不便的老年人和残疾人的出行问题。
根据本发明的一个方面,提供一种张开轮式电动爬楼车,包括支撑总成、车轮总成和控制总成;
所述支撑总成构成电动爬楼车的主体支架,其包括张开轮支架(1)、随动平衡架(5)和支架连接板(8)、座椅(10),所述张开轮支架(1)、随动平衡架(5)、支架连接板(8)均设有2个,所述随动平衡架(5)的后端与所述张开轮支架(1)垂直连接固定,所述随动平衡架(5)的前端之间、所述张开轮支架(1)的顶端之间均固定设置所述支架连接板(8),所述随动平衡架(5)的上方固定设置所述座椅(10),所述座椅(10)的前端固定连接有搁脚板(7);
所述车轮总成包括均设有2个的张开轮(2)、随动辅助轮(3)和从动轮(4),所述从动轮(4)通过竖向连接杆与所述随动平衡架(5)的前端连接,所述从动轮(4)上连接有随动辅助轮(3),所述张开轮(2)固定在所述张开轮支架(1)的底端;
所述控制总成由电源模块供电,其包括升降电缸(6)、万向控制手柄(9)、变速总成箱(11)、陀螺仪(12)、控制按钮(13)、测距传感器和总控制器;所述升降电缸(6)设置在所述随动平衡架(5)的内侧,所述陀螺仪(12)、变速总成箱(11)、总控制器和电源模块均设置在所述座椅(10)的下方,所述变速总成箱(11)与所述张开轮(2)连接,所述万向控制手柄(9)和控制按钮(13)分别设置在所述座椅(10)的两个扶手上,所述测距传感器设有2个,分别设置在搁脚板(7)和电动爬楼车后端的支架连接板(8)上;所述升降电缸(6)、万向控制手柄(9)、变速总成箱(11)、陀螺仪(12)、控制按钮(13)、测距传感器均与总控制器通过线束连接。
优选的,所述变速总成箱(11)包括设有2个安装孔的第一固定板(111)和第二固定板(118),所述第一固定板(111)的其中一个安装孔的两侧分别设置第一主动齿轮(112)和第一电磁离合器(113),所述第一电磁离合器(113)依次与变速箱(117)、第二电磁离合器(1110)连接,所述第二电磁离合器(1110)与第三主动齿轮(119)分别设置在第二固定板(118)的其中一个安装孔的两侧;所述第一固定板(111)的另一个安装孔中设置连接杆(1112),且位于第一固定板(111)外侧的连接杆(1112)的顶端设置第二主动齿轮(1115),位于第一固定板(111)内侧的连接杆(1112)上依次套设第四电磁离合器(1114)、被动链轮(1113)、第三电磁离合器(1111),所述第三电磁离合器(1111)与第四主动齿轮分别设置在第二固定板(118)的另一个安装孔的两侧;所述第一电磁离合器(113)、第二电磁离合器(1110)、第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)均与总控制器连接。
优选的,所述变速箱(117)的外侧设有第一直流电机(114)和变速拨杆(1120),所述变速箱(117)内的一侧壁上设有变速卡块(1119),所述变速卡块(1119)与所述变速拨杆(1120)连接,所述变速拨杆(1120)与第二直流电机连接,所述第二直流电机与总控制器连接;所述变速箱(117)内设有旋转轴和第一直流电机(114)的转轴,所述旋转轴的两端分别与第一电磁离合器(113)、第二电磁离合器(1110)连接;所述第一直流电机(114)的转轴上设有第二变速齿轮(116)和第三变速齿轮(1116),所述旋转轴上套设有第一变速齿轮(115)、第四变速齿轮(1117)和主动链轮(1118),所述主动链轮(1118)设置在变速箱(117)的外侧,且通过链条与被动链轮(1113)连接;所述变速卡块(1119)往主动链轮(1118)方向拨动时,所述第二变速齿轮(116)与第四变速齿轮(1117)啮合,所述变速卡块(1119)往远离主动链轮(1118)方向拨动时,所述第一变速齿轮(115)与第三变速齿轮(1116)啮合;所述第一直流电机(114)通过第一直流电机控制器控制旋转,所述第一直流电机控制器与总控制器连接,总控制器给信号给第一直流电机控制器,第一直流电机控制器控制第一直流电机(114)的动作。第一直流电机控制器由电源模块供电,所述第一直流电机(114)由第一直流电机控制器提供电能电。所述第一变速齿轮(115)、第四变速齿轮(1117)转动,带动旋转轴转动,旋转轴带动旋转轴上的主动链轮(1118)、第一电磁离合器(113)、第二电磁离合器(1110)转动。
优选的,所述张开轮(2)与随动辅助轮(3)、从动轮(4)在爬楼车前后设置的位置以更换,爬楼车爬楼时使用者可以面对楼梯,也可以背对楼梯(同时,下楼时使用者可以面对楼梯,也可以背对楼梯)。
优选的,所述张开轮(2)包括张开轮连接件(21)、张开分轮(22)、张开齿轮(23)、旋转齿轮(24)、中心轴(25)、张开轮法兰板(26)、轴承(27);所述中心轴(25)上装有轴承(27),所述轴承(27)上依次套设张开轮法兰板(26)、张开轮连接件(21)、张开齿轮(23)、旋转齿轮(24);所述张开轮连接件(21)与张开分轮(22)连接,所述旋转齿轮(24)与张开齿轮(23)分别单独设置在轴承(27)上,且其分别独立旋转;所述电动爬楼车左右两侧的张开轮(2)上的2个张开齿轮(23)分别与第四主动齿轮、第二主动齿轮(1115)连接,所述旋转齿轮(24)分别与第三主动齿轮(119)、第一主动齿轮(112)连接。
优选的,所述张开分轮(22)设有多个。
优选的,所述张开分轮(22)的数量为4个,但数量不限于4个。
优选的,所述升降电缸(6)设有4个,分别固定设置在两侧随动平衡架(5)的前后端以调节座椅(10)的前后左右端的高度。升降电缸(6)的数量不限于4个,使得座椅(10)的高度调整更精确。
优选的,所述万向控制手柄(9)上设有控制电动爬楼车速度快慢的加速按钮和减速按钮,以及显示速度的显示屏,所述万向控制手柄(9)通过360度旋转运动控制电动爬楼车前进、后退和左右转向。
优选的,所述总控制器中设有无线连接模块和控制模块,所述控制模块为单片机、PLC或工控机,所述无线连接模块与控制模块连接,且通过无线方式与手持控制器连接。所述手持控制器上设有显示屏、爬楼模式、平路模式和越障模式、前进、后退、左转向、右转向、加速、减速等按钮。
优选的,所述电动爬楼车的运行模式包括爬楼模式、平路模式和越障模式,且所述运行模式的控制方式通过总控制器自动识别控制,或通过扶手上的控制按钮(13)手动控制,或通过手持控制器无线控制。所述总控制器自动控制是通过测距传感器检测前面路况信息,并传给总控制器后,由总控制器自动识别选择运行模式,再控制控制总成中的其他各个动力部件的运行,使爬楼车的张开轮做出相对应的动作。通过扶手上的控制按钮(13)手动控制是当要做爬楼模式时,手动按下座椅扶手上的控制按钮,控制按钮向总控制器发送选择的运行模式信号,总控制器接收到信号后,控制电动爬楼车按爬楼模式运行,爬楼车往上爬楼;当再次按下控制按钮,按钮变为平路行驶模式,爬楼车在平路上行驶。爬楼车的控制方式还可以通过无线连接方式来控制爬楼车,通过选择手持控制器上设置的运行模式按钮进行无线控制,手持控制器发出信号,通过无线方式与控制模块通讯,控制模块再发信号给控制总成中的其他各个动力部件。
优选的,所述电源模块可以是直流48V电池,也可以是直流24V电池等。
优选的,所述第一直流电机和第二直流电机可以是直流伺服电机,也可以是直流无刷电机等。
为实现上述目的,本发明还提供一种张开轮式电动爬楼车的运行方法,包括以下步骤:
步骤一,所述测距传感器检测前面路况信息,并向总控制器发送路况变化信息(如测距传感器检测到距离楼梯300mm左右时向总控制器传输路况变化信号,其中距离数据可以自由设定);或所述控制按钮(13)向总控制器发送乘坐者选择的运行模式信息;或所述手持控制器向总控制器发送乘坐者选择的运行模式信息;或所述万向控制手柄(9)向总控制器发送乘坐者选择的变速、前进、后退或转向信息;或陀螺仪(12)检测座椅(10)与地平面的倾斜度,并向总控制器发送座椅(10)的倾斜度信息;
步骤二,所述总控制器根据接收到的信息向第一直流电机控制器、电磁离合器、第二直流电机或升降电缸(6)发送运行指令;
步骤三,所述第一直流电机控制器和电磁离合器按运行指令运行,控制电动爬楼车爬楼、平地运行、越障、转向行驶;或所述第二直流电机控制电动爬楼车变速、前进、后退行驶;或所述升降电缸(6)按运行指令升降调节座椅(10)的高度。
优选的,所述爬楼模式和越障模式包括以下步骤:
步骤一,所述总控制器向第一直流电机控制器发送运行指令,所述第一直流电机控制器按运行指令控制第一直流电机(114)旋转,所述总控制器控制所述第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)吸合,控制所述第一电磁离合器(113)和第二电磁离合器(1110)断开;
步骤二,所述第一直流电机(114)通过第一直流电机(114)的转轴带动变速齿轮转动而带动主动链轮(1118)转动,所述主动链轮(1118)通过链条带动被动链轮(1113)旋转,所述被动链轮(1113)通过连接杆(1112)带动第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)旋转,所述第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)又分别带动第四主动齿轮和第二主动齿轮(1115)旋转,所述第四主动齿轮和第二主动齿轮(1115)分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮(2)中的张开齿轮(23)旋转,所述张开齿轮(23)带动张开分轮(22)陆续张开;
步骤三,第一直流电机继续做功,通过第一直流电机(114)的转轴带动变速齿轮转动从而带动第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)旋转,所述第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮(2)中的旋转齿轮(24)旋转,从而带动整个张开轮(2)旋转,当其中的一片张开分轮(22)接触到第一阶台阶或障碍时,由于第一直流电机做的功带动张开轮(2)克服爬楼车的重力和摩擦力,使张开轮(2)往上旋转爬升到这一台阶上或越过障碍;第一直流电机继续做功带动张开轮(2)往上旋转爬升台阶,下一片张开分轮(22)与第二阶台阶接触;
步骤四,所述张开轮(2)爬升上一定台阶后(张开轮(2)爬升的台阶数量由车身长度和台阶高度确定),所述随动辅助轮(3)接触到第一阶台阶的边缘,为后面的所述从动轮(4)上台阶做辅助,所述张开轮(2)继续往上一台阶爬升带动所述从动轮(4)爬上第一阶台阶,此时整个电动爬楼车都已爬上楼梯,即张开轮(2)带动所述从动轮(4)完成爬楼车爬楼的一个循环;第一直流电机继续做功旋转,开始下一循环。
优选的,所述平路模式包括以下步骤:
步骤一,所述总控制器向第一直流电机控制器发送运行指令,第一直流电机控制器按运行指令控制第一直流电机(114)旋转,所述总控制器控制所述第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)断开,控制第一电磁离合器(113)和第二电磁离合器(1110)吸合;所述连接杆(1112)、第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)空转,电动爬行车左右两侧的张开轮(2)上的张开分轮(22)不张开,合并为一个整轮;
步骤二,所述第一直流电机(114)通过第一直流电机(114)的转轴带动变速齿轮转动而带动第一电磁离合器(113)、第二电磁离合器(1110)、第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)旋转;
步骤三,所述第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮(2)中的旋转齿轮(24)旋转,从而带动整个张开轮(2)旋转,使电动爬楼车往前行驶。
优选的,所述电动爬楼车变速行驶包括加速行驶和减速行驶;
所述加速行驶时,所述总控制器控制第二直流电机运行,所述第二直流电机带动变速拨杆(1120)前的变速卡块(1119)往主动链轮(1118)方向拨动,所述第一变速齿轮(115)与第三变速齿轮(1116)脱离,所述第四变速齿轮(1117)与第二变速齿轮(116)啮合,大齿轮带动小齿轮旋转,而加快爬楼车的行驶速度;
所述减速行驶时,所述总控制器控制第二直流电机运行,所述第二直流电机带动变速拨杆(1120)前的变速卡块(1119)往远离主动链轮(1118)方向拨动,所述第四变速齿轮(1117)与第二变速齿轮(116)脱离,所述第一变速齿轮(115)与第三变速齿轮(1116)啮合,小齿轮带动大齿轮旋转,而减慢电动爬楼车的行驶速度。
优选的,所述电动爬楼车的转向行驶包括向左转向行驶和向右转向行驶;
所述万向控制手柄(9)向右旋转方向时,所述总控制器控制位于电动爬楼车右边的第一电磁离合器(113)断开,控制位于电动爬楼车左边的第二电磁离合器(1110)吸合;所述第一电磁离合器(113)空转,与之连接的右边张开轮(2)处于无动力状态,所述第二电磁离合器(1110)旋转,与之连接的左边张开轮(2)有动力做功,且左边的张开轮(2)以右边的张开轮(2)为圆心,带动电动爬楼车做顺时针旋转运动,完成向右转向行驶;
所述万向控制手柄(9)向左旋转方向时,所述总控制器控制位于电动爬楼车左边的第二电磁离合器(1110)断开,控制位于电动爬楼车右边的第一电磁离合器(113)吸合;所述第二电磁离合器(1110)空转,与之连接的左边张开轮(2)处于无动力状态,所述第一电磁离合器(113)旋转,与之连接的右边张开轮(2)有动力做功,且右边的张开轮(2)以左边的张开轮(2)为圆心,带动电动爬楼车做逆时针旋转运动,完成向左转向行驶。
优选的,所述陀螺仪(12)将检测的座椅(10)倾斜度信息发送给总控制器,所述总控制器向升降电缸(6)发送升降指令;当所述座椅(10)的一侧低于水平面时,所述总控制器控制同侧的升降电缸(6)提升,使座椅(10的)这一侧升高;当座椅(10)的另一边高于水平面时,所述总控制器控制同侧的升降电缸(6)下降,使座椅(10)的这一侧下降。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
(1)本发明所涉及的张开轮式电动爬楼车及其运行方法,使行动不便的老年人和残疾人无障碍地独立出行,或者只需要非常少的外部力量协助(植物人,手指无法动的人可以借助外部力量协助)就可以实现自由出行,并且该电动爬楼车能保证安全自由地上下楼梯或越过其他障碍物,有效的解决了行动不便的老年人和残疾人的出行问题;
(2)本发明所涉及的张开轮式电动爬楼车及其运行方法,设有爬楼模式、平路模式和越障模式,且运行模式的控制方式通过测距传感器检测,总控制器自动控制选择运行模式,或通过扶手上的控制按钮手动控制,或通过手持控制器无线控制,灵活多变,满足多种使用需求;
(3)本发明所涉及的张开轮式电动爬楼车及其运行方法,在平路和爬楼前也可以通过换挡位来获得变速,当速度为零或者在低速的情况下,按下万向控制手柄上的加速按钮,电动爬楼车会在现有的速度基础上增加一个速度比,使得电动爬楼车加速行驶;在速度较快的情况下,按下万向控制手柄上的减速按钮,电动爬楼车会在现有的速度基础上下降一个速度比,使得电动爬楼车减速行驶;且电动爬楼车在每次关机,再次开机后,其速度会自动降到一个合理的慢速度,以便保护使用者的安全;同时电动爬楼车所处在的速度会在万向控制手柄上的显示屏中显示,更为直观方便;
(4)本发明所涉及的张开轮式电动爬楼车及其运行方法,电动爬楼车前进、后退、转向等动作可以通过旋转万向控制手柄来操作,当操纵杆向前运动,电动爬楼会平稳地向前行驶,当操纵杆向左旋转时,电动爬楼车会向左转向,当操纵杆向右旋转时,电动爬楼车会向右转向,操作简单方便;
(5)本发明所涉及的张开轮式电动爬楼车及其运行方法,陀螺仪可以检测到爬楼车座椅与地平面的倾斜度,当爬楼车座椅与地面不在一个水平面时,总控制器控制升降电缸升降,调节座椅的高度,使得在任何时候座椅都始终与地面保持在同一水平面,不会倾斜,不仅有效避免了使用者摔下座椅,大大提高了乘坐着的安全系数,而且陀螺仪检测灵敏,升降电缸能实时调节座椅高度,使用时基本无颠簸,不会引起使用者害怕和不适;
(6)本发明所涉及的张开轮式电动爬楼车及其运行方法,其结构简单、设计巧妙、效果显著,可以在自助或者借助一个成年人的操作下,帮助一个体重高达一百多公斤的残疾人或老年人自由上下楼梯;
(7)本发明所涉及的张开轮式电动爬楼车及其运行方法,操作简单方便,智能化控制,成本低,实用性强,适合大范围推广。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为张开轮式电动爬楼车的结构立体示意图;
图2为张开轮式电动爬楼车的结构侧视示意图;
图3为变速总成箱的结构示意图;
图4为变速箱的结构俯视示意图;
图5为变速箱的结构立体示意图;
图6为张开轮的内侧结构示意图;
图7为张开轮的外侧结构示意图;
图8为张开轮式电动爬楼车的爬楼示意图一;
图9为张开轮式电动爬楼车的爬楼示意图二;
图10为张开轮式电动爬楼车的车轮反向安装的结构立体示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供一种张开轮式电动爬楼车,其结构详见附图1-7所示:包括支撑总成、车轮总成和控制总成;
所述支撑总成构成电动爬楼车的主体支架,其包括张开轮支架1、随动平衡架5和支架连接板8、座椅10,所述张开轮支架1、随动平衡架5、支架连接板8均设有2个,所述随动平衡架5的后端与所述张开轮支架1垂直连接固定,所述随动平衡架5的前端之间、所述张开轮支架1的顶端之间均固定设置所述支架连接板8,所述随动平衡架5的上方固定设置所述座椅10,所述座椅10的前端固定连接有搁脚板7;
所述车轮总成包括均设有2个的张开轮2、随动辅助轮3和从动轮4,所述从动轮4通过竖向连接杆与所述随动平衡架5的前端连接,所述从动轮4上连接有随动辅助轮3,所述张开轮2固定在所述张开轮支架1的底端;
所述控制总成由电源模块供电,其包括升降电缸6、万向控制手柄9、变速总成箱11、陀螺仪12、控制按钮13、测距传感器和总控制器;所述升降电缸6设置在所述随动平衡架5的内侧,所述陀螺仪12、变速总成箱11、总控制器和电源模块均设置在所述座椅10的下方,所述变速总成箱11与所述张开轮2连接,所述万向控制手柄9和控制按钮13分别设置在所述座椅10的两个扶手上,所述测距传感器设有2个,分别设置在搁脚板7和电动爬楼车后端的支架连接板8上;所述升降电缸6、万向控制手柄9、变速总成箱11、陀螺仪12、控制按钮13、测距传感器均与总控制器通过线束连接。
进一步的,所述变速总成箱11包括设有2个安装孔的第一固定板111和第二固定板118,所述第一固定板111的其中一个安装孔的两侧分别设置第一主动齿轮112和第一电磁离合器113,所述第一电磁离合器113依次与变速箱117、第二电磁离合器1110连接,所述第二电磁离合器1110与第三主动齿轮119分别设置在第二固定板118的其中一个安装孔的两侧;所述第一固定板111的另一个安装孔中设置连接杆1112,且位于第一固定板111外侧的连接杆1112的顶端设置第二主动齿轮1115,位于第一固定板111内侧的连接杆1112上依次套设第四电磁离合器1114、被动链轮1113、第三电磁离合器1111,所述第三电磁离合器1111与第四主动齿轮分别设置在第二固定板118的另一个安装孔的两侧;所述第一电磁离合器113、第二电磁离合器1110、第三电磁离合器1111和第四电磁离合器1114均与总控制器连接。
进一步的,所述变速箱117的外侧设有第一直流电机114和变速拨杆1120,所述变速箱117内的一侧壁上设有变速卡块1119,所述变速卡块1119与所述变速拨杆1120连接,所述变速拨杆1120与第二直流电机连接,所述第二直流电机与总控制器连接;所述变速箱117内设有旋转轴和第一直流电机114的转轴,所述旋转轴的两端分别与第一电磁离合器113、第二电磁离合器1110连接;所述第一直流电机114的转轴上设有第二变速齿轮116和第三变速齿轮1116,所述旋转轴上套设有第一变速齿轮115、第四变速齿轮1117和主动链轮1118,所述主动链轮1118设置在变速箱117的外侧,且通过链条与被动链轮1113连接;所述变速卡块1119往主动链轮1118方向拨动时,所述第二变速齿轮116与第四变速齿轮1117啮合,所述变速卡块1119往远离主动链轮1118方向拨动时,所述第一变速齿轮115与第三变速齿轮1116啮合;所述第一直流电机114通过第一直流电机控制器控制旋转,所述第一直流电机控制器与总控制器连接。总控制器给信号给第一直流电机控制器,第一直流电机控制器控制第一直流电机114的动作。第一直流电机控制器由电源模块供电,所述第一直流电机114由第一直流电机控制器提供电能电。所述第一变速齿轮115、第四变速齿轮1117转动,带动旋转轴转动,旋转轴带动旋转轴上的主动链轮1118、第一电磁离合器113、第二电磁离合器1110转动。
进一步的,所述张开轮2与随动辅助轮3、从动轮4在爬楼车前后设置的位置可以更换,爬楼车爬楼时使用者可以面对楼梯,也可以背对楼梯(同时,下楼时使用者可以面对楼梯,也可以背对楼梯),如附图10所示。
进一步的,所述张开轮2包括张开轮连接件21、张开分轮22、张开齿轮23、旋转齿轮24、中心轴25、张开轮法兰板26、轴承27;所述中心轴25上装有轴承27,所述轴承27上依次套设张开轮法兰板26、张开轮连接件21、张开齿轮23、旋转齿轮24;所述张开轮连接件21与张开分轮22连接,所述旋转齿轮24与张开齿轮23分别单独设置在轴承27上,且其分别独立旋转;所述电动爬楼车左右两侧的张开轮2上的2个张开齿轮23分别与第四主动齿轮、第二主动齿轮1115连接,所述旋转齿轮24分别与第三主动齿轮119、第一主动齿轮112连接。
进一步的,所述张开分轮22设有多个。
进一步的,所述张开分轮22的数量为4个,但数量不限于4个。
进一步的,所述升降电缸6设有4个,分别固定设置在两侧随动平衡架5的前后端以调节座椅10的前后左右端的高度。升降电缸6的数量不限于4个,也可以是大于4个,使得座椅10的高度调整更精确。
进一步的,所述万向控制手柄9上设有控制电动爬楼车速度快慢的加速按钮和减速按钮,以及显示速度的显示屏,所述万向控制手柄9通过360度旋转运动控制电动爬楼车前进、后退和左右转向。
进一步的,所述总控制器中设有无线连接模块和控制模块,所述控制模块为单片机、PLC或工控机,所述无线连接模块与控制模块连接,且通过无线方式与手持控制器连接。所述手持控制器上设有显示屏、爬楼模式、平路模式和越障模式、前进、后退、左转向、右转向、加速、减速等按钮。
进一步的,所述电动爬楼车的运行模式包括爬楼模式、平路模式和越障模式,且所述运行模式的控制方式通过总控制器自动识别控制,或通过扶手上的控制按钮13手动控制,或通过手持控制器无线控制。所述总控制器自动控制是通过测距传感器检测前面路况信息,并传给总控制器后,由总控制器自动识别选择运行模式,再控制控制总成中的其他各个动力部件的运行,使爬楼车的张开轮做出相对应的动作。通过扶手上的控制按钮13手动控制是当要做爬楼模式时,手动按下座椅扶手上的控制按钮,控制按钮向总控制器发送选择的运行模式信号,总控制器接收到信号后,控制电动爬楼车按爬楼模式运行,爬楼车往上爬楼;当再次按下控制按钮,按钮变为平路行驶模式,爬楼车在平路上行驶。爬楼车的控制方式还可以通过无线连接方式来控制爬楼车,通过选择手持控制器上设置的运行模式按钮进行无线控制,手持控制器发出信号,通过无线方式与控制模块通讯,控制模块再发信号给控制总成中的其他各个动力部件。
进一步的,所述电源模块可以是直流48V电池,也可以是直流24V电池等。
进一步的,所述第一直流电机和第二直流电机可以是直流伺服电机,也可以是直流无刷电机等。
本实施例还提供一种张开轮式电动爬楼车的运行方法,包括以下步骤:
步骤一,所述测距传感器检测前面路况信息,并向总控制器发送路况变化信息(如测距传感器检测到距离楼梯300mm左右时向总控制器传输路况变化信号,其中距离数据可以自由设定);或所述控制按钮13向总控制器发送乘坐者选择的运行模式信息;或所述手持控制器向总控制器发送乘坐者选择的运行模式信息;或所述万向控制手柄9向总控制器发送乘坐者选择的变速、前进、后退或转向信息;或陀螺仪12检测座椅10与地平面的倾斜度,并向总控制器发送座椅10的倾斜度信息;
步骤二,所述总控制器根据接收到的信息向第一直流电机控制器、电磁离合器、第二直流电机或升降电缸6发送运行指令;
步骤三,所述第一直流电机控制器和电磁离合器按运行指令运行,控制电动爬楼车爬楼、平地运行、越障、转向行驶;或所述第二直流电机控制电动爬楼车变速、前进、后退行驶;或所述升降电缸6按运行指令升降调节座椅10的高度。
进一步的,所述爬楼模式和越障模式包括以下步骤,爬楼过程依次如图8和9所示:
步骤一,所述总控制器向第一直流电机控制器发送运行指令,所述第一直流电机控制器按运行指令控制第一直流电机114旋转,所述总控制器控制所述第三电磁离合器1111和第四电磁离合器1114吸合,控制所述第一电磁离合器113和第二电磁离合器1110断开;
步骤二,所述第一直流电机114通过第一直流电机114的转轴带动变速齿轮转动从而带动主动链轮1118转动,所述主动链轮1118通过链条带动被动链轮1113旋转,所述被动链轮1113通过连接杆1112带动第三电磁离合器1111和第四电磁离合器1114旋转,所述第三电磁离合器1111和第四电磁离合器1114又分别带动第四主动齿轮和第二主动齿轮1115旋转,所述第四主动齿轮和第二主动齿轮1115分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮2中的张开齿轮23旋转,所述张开齿轮23带动张开分轮22陆续张开;
步骤三,第一直流电机继续做功,通过第一直流电机114的转轴带动变速齿轮转动从而带动第一主动齿轮112和第三主动齿轮119旋转,所述第一主动齿轮112和第三主动齿轮119分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮2中的旋转齿轮24旋转,从而带动整个张开轮2旋转,当其中的一片张开分轮22接触到第一阶台阶或障碍时,由于第一直流电机做的功带动张开轮2克服爬楼车的重力和摩擦力,使张开轮2往上旋转爬升到这一台阶上或越过障碍;第一直流电机继续做功带动张开轮2往上旋转爬升台阶,下一片张开分轮22与第二阶台阶接触;
步骤四,所述张开轮2爬升上一定阶台阶后(张开轮(2)爬升的台阶数量由车身长度和台阶高度确定),所述随动辅助轮3接触到第一阶台阶的边缘,为后面的所述从动轮4上台阶做辅助,所述张开轮2继续往上一台阶爬升带动所述从动轮4爬上第一阶台阶,此时整个电动爬楼车都已爬上楼梯,即张开轮2带动所述从动轮4完成爬楼车爬楼的一个循环;第一直流电机继续做功旋转,开始下一循环。
进一步的,所述平路模式包括以下步骤:
步骤一,所述总控制器向第一直流电机控制器发送运行指令,第一直流电机控制器按运行指令控制第一直流电机114旋转,所述总控制器控制所述第三电磁离合器1111和第四电磁离合器1114断开,控制第一电磁离合器113和第二电磁离合器1110吸合;所述连接杆1112、第三电磁离合器1111和第四电磁离合器1114空转,电动爬行车左右两侧的张开轮2上的张开分轮22不张开,合并为一个整轮;
步骤二,所述第一直流电机114通过第一直流电机114的转轴带动变速齿轮转动而带动第一电磁离合器113、第二电磁离合器1110、第一主动齿轮112和第三主动齿轮119旋转;
步骤三,所述第一主动齿轮112和第三主动齿轮119分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮2中的旋转齿轮24旋转,从而带动整个张开轮2旋转,使电动爬楼车往前行驶。
进一步的,所述电动爬楼车变速行驶包括加速行驶和减速行驶;
所述加速行驶时,所述总控制器控制第二直流电机运行,所述第二直流电机带动变速拨杆1120前的变速卡块1119往主动链轮1118方向拨动,所述第一变速齿轮115与第三变速齿轮1116脱离,所述第四变速齿轮1117与第二变速齿轮116啮合,大齿轮带动小齿轮旋转,而加快爬楼车的行驶速度;
所述减速行驶时,所述总控制器控制第二直流电机运行,所述第二直流电机带动变速拨杆1120前的变速卡块1119往远离主动链轮1118方向拨动,所述第四变速齿轮1117与第二变速齿轮116脱离,所述第一变速齿轮115与第三变速齿轮1116啮合,小齿轮带动大齿轮旋转,而减慢电动爬楼车的行驶速度。
进一步的,所述电动爬楼车的转向行驶包括向左转向行驶和向右转向行驶;
所述万向控制手柄9向右旋转方向时,所述总控制器控制位于电动爬楼车右边的第一电磁离合器113断开,控制位于电动爬楼车左边的第二电磁离合器1110吸合;所述第一电磁离合器113空转,与之连接的右边张开轮2处于无动力状态,所述第二电磁离合器1110旋转,与之连接的左边张开轮2有动力做功,且左边的张开轮2以右边的张开轮2为圆心,带动电动爬楼车做顺时针旋转运动,完成向右转向行驶;
所述万向控制手柄9向左旋转方向时,所述总控制器控制位于电动爬楼车左边的第二电磁离合器1110断开,控制位于电动爬楼车右边的第一电磁离合器113吸合;所述第二电磁离合器1110空转,与之连接的左边张开轮2处于无动力状态,所述第一电磁离合器113旋转,与之连接的右边张开轮2有动力做功,且右边的张开轮2以左边的张开轮2为圆心,带动电动爬楼车做逆时针旋转运动,完成向左转向行驶。
进一步的,所述陀螺仪12将检测的座椅10倾斜度信息发送给总控制器,所述总控制器向升降电缸6发送升降指令;当所述座椅10的一侧低于地平面时,所述总控制器控制同侧的升降电缸6提升,使座椅10的这一侧升高;当座椅10的另一边高于地平面时,所述总控制器控制同侧的升降电缸6下降,使座椅10的这一侧下降。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种张开轮式电动爬楼车,其特征在于,包括支撑总成、车轮总成和控制总成;
所述支撑总成构成电动爬楼车的主体支架,其包括张开轮支架(1)、随动平衡架(5)和支架连接板(8)、座椅(10),所述张开轮支架(1)、随动平衡架(5)、支架连接板(8)均设有2个,所述随动平衡架(5)的后端与所述张开轮支架(1)垂直连接固定,所述随动平衡架(5)的前端之间、所述张开轮支架(1)的顶端之间均固定设置所述支架连接板(8),所述随动平衡架(5)的上方固定设置所述座椅(10),所述座椅(10)的前端固定连接有搁脚板(7);
所述车轮总成包括均设有2个的张开轮(2)、随动辅助轮(3)和从动轮(4),所述从动轮(4)通过竖向连接杆与所述随动平衡架(5)的前端连接,所述从动轮(4)上连接有随动辅助轮(3),所述张开轮(2)固定在所述张开轮支架(1)的底端;
所述控制总成由电源模块供电,其包括升降电缸(6)、万向控制手柄(9)、变速总成箱(11)、陀螺仪(12)、控制按钮(13)、测距传感器和总控制器;所述升降电缸(6)设置在所述随动平衡架(5)的内侧,所述陀螺仪(12)、变速总成箱(11)、总控制器和电源模块均设置在所述座椅(10)的下方,所述变速总成箱(11)与所述张开轮(2)连接,所述万向控制手柄(9)和控制按钮(13)分别设置在所述座椅(10)的两个扶手上,所述测距传感器设有2个,分别设置在搁脚板(7)和电动爬楼车后端的支架连接板(8)上;所述升降电缸(6)、万向控制手柄(9)、变速总成箱(11)、陀螺仪(12)、控制按钮(13)、测距传感器均与总控制器连接;
其中,所述变速总成箱(11)包括设有2个安装孔的第一固定板(111)和第二固定板(118),所述第一固定板(111)的其中一个安装孔的两侧分别设置第一主动齿轮(112)和第一电磁离合器(113),所述第一电磁离合器(113)依次与变速箱(117)、第二电磁离合器(1110)连接,所述第二电磁离合器(1110)与第三主动齿轮(119)分别设置在第二固定板(118)的其中一个安装孔的两侧;所述第一固定板(111)的另一个安装孔中设置连接杆(1112),且位于第一固定板(111)外侧的连接杆(1112)的顶端设置第二主动齿轮(1115),位于第一固定板(111)内侧的连接杆(1112)上依次套设第四电磁离合器(1114)、被动链轮(1113)、第三电磁离合器(1111),所述第三电磁离合器(1111)与第四主动齿轮分别设置在第二固定板(118)的另一个安装孔的两侧;所述第一电磁离合器(113)、第二电磁离合器(1110)、第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)均与总控制器连接;
所述变速箱(117)的外侧设有第一直流电机(114)和变速拨杆(1120),所述变速箱(117)内的一侧壁上设有变速卡块(1119),所述变速卡块(1119)与所述变速拨杆(1120)连接,所述变速拨杆(1120)与第二直流电机连接,所述第二直流电机与总控制器连接;所述变速箱(117)内设有旋转轴和第一直流电机(114)的转轴,所述旋转轴的两端分别与第一电磁离合器(113)、第二电磁离合器(1110)连接;所述第一直流电机(114)的转轴上设有第二变速齿轮(116)和第三变速齿轮(1116),所述旋转轴上套设有第一变速齿轮(115)、第四变速齿轮(1117)和主动链轮(1118),所述主动链轮(1118)设置在变速箱(117)的外侧,且通过链条与被动链轮(1113)连接;所述变速卡块(1119)往主动链轮(1118)方向拨动时,所述第二变速齿轮(116)与第四变速齿轮(1117)啮合,所述变速卡块(1119)往远离主动链轮(1118)方向拨动时,所述第一变速齿轮(115)与第三变速齿轮(1116)啮合;所述第一直流电机(114)通过第一直流电机控制器控制旋转,所述第一直流电机控制器与总控制器连接;
所述升降电缸(6)设有4个,分别固定设置在两侧随动平衡架(5)的前后端以调节座椅(10)的前后左右端的高度。
2.根据权利要求1所述的张开轮式电动爬楼车,其特征在于,所述张开轮(2)包括张开轮连接件(21)、张开分轮(22)、张开齿轮(23)、旋转齿轮(24)、中心轴(25)、张开轮法兰板(26)、轴承(27);所述中心轴(25)上装有轴承(27),所述轴承(27)上依次套设张开轮法兰板(26)、张开轮连接件(21)、张开齿轮(23)、旋转齿轮(24);所述张开轮连接件(21)与张开分轮(22)连接,所述旋转齿轮(24)与张开齿轮(23)分别单独设置在轴承(27)上,且其分别独立旋转;所述电动爬楼车左右两侧的张开轮(2)上的2个张开齿轮(23)分别与第四主动齿轮、第二主动齿轮(1115)连接,所述旋转齿轮(24)分别与第三主动齿轮(119)、第一主动齿轮(112)连接;所述张开分轮(22)设有多个。
3.根据权利要求1所述的张开轮式电动爬楼车,其特征在于,所述万向控制手柄(9)上设有控制电动爬楼车速度快慢的加速按钮和减速按钮,以及显示速度的显示屏,所述万向控制手柄(9)通过360度旋转运动控制电动爬楼车前进、后退和左右转向。
4.根据权利要求1所述的张开轮式电动爬楼车,其特征在于,所述总控制器中设有无线连接模块和控制模块,所述控制模块为单片机、PLC或工控机,所述无线连接模块与控制模块连接,且通过无线方式与手持控制器连接。
5.根据权利要求4所述的张开轮式电动爬楼车,其特征在于,所述电动爬楼车的运行模式包括爬楼模式、平路模式和越障模式,且所述运行模式的控制方式通过总控制器自动识别控制,或通过扶手上的控制按钮(13)手动控制,或通过手持控制器无线控制。
6.一种张开轮式电动爬楼车的运行方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,测距传感器检测前面路况信息,并向总控制器发送路况变化信息;或控制按钮(13)向总控制器发送乘坐者选择的运行模式信息;或手持控制器向总控制器发送乘坐者选择的运行模式信息;或万向控制手柄(9)向总控制器发送乘坐者选择的变速、前进、后退或转向信息;或陀螺仪(12)检测座椅(10)与地平面的倾斜度,并向总控制器发送座椅(10)的倾斜度信息;
步骤二,所述总控制器根据接收到的信息向第一直流电机控制器、电磁离合器、第二直流电机或升降电缸(6)发送运行指令;
步骤三,所述第一直流电机控制器和电磁离合器按运行指令运行,控制电动爬楼车爬楼、平地运行、越障、转向行驶;或所述第二直流电机控制电动爬楼车变速、前进、后退行驶;或所述升降电缸(6)按运行指令升降调节座椅(10)的高度;
其中,所述电动爬楼车爬楼和越障包括以下步骤:
步骤一,所述总控制器向第一直流电机控制器发送运行指令,所述第一直流电机控制器按运行指令控制第一直流电机(114)旋转,所述总控制器控制第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)吸合,控制第一电磁离合器(113)和第二电磁离合器(1110)断开;
步骤二,所述第一直流电机(114)通过第一直流电机(114)的转轴带动变速齿轮转动而带动主动链轮(1118)转动,所述主动链轮(1118)通过链条带动被动链轮(1113)旋转,所述被动链轮(1113)通过连接杆(1112)带动第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)旋转,所述第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)又分别带动第四主动齿轮和第二主动齿轮(1115)旋转,所述第四主动齿轮和第二主动齿轮(1115)分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮(2)中的张开齿轮(23)旋转,所述张开齿轮(23)带动张开分轮(22)陆续张开;
步骤三,第一直流电机继续做功,通过第一直流电机(114)的转轴带动变速齿轮转动从而带动第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)旋转,所述第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮(2)中的旋转齿轮(24)旋转,从而带动整个张开轮(2)旋转,当其中的一片张开分轮(22)接触到第一阶台阶或障碍时,由于第一直流电机做的功带动张开轮(2)克服爬楼车的重力和摩擦力,使张开轮(2)往上旋转爬升到这一台阶上或越过障碍;第一直流电机继续做功带动张开轮(2)往上旋转爬升台阶,下一片张开分轮(22)与第二阶台阶接触;
步骤四,所述张开轮(2)爬升上一定阶台阶后,随动辅助轮(3)接触到第一阶台阶的边缘,为后面的从动轮(4)上台阶做辅助,所述张开轮(2)继续往上一台阶爬升带动所述从动轮(4)爬上第一阶台阶,此时整个电动爬楼车都已爬上楼梯,即张开轮(2)带动所述从动轮(4)完成爬楼车爬楼的一个循环;第一直流电机继续做功旋转,开始下一循环。
7.根据权利要求6所述的张开轮式电动爬楼车的运行方法,其特征在于,所述电动爬楼车平地运行包括以下步骤:
步骤一,所述总控制器向第一直流电机控制器发送运行指令,第一直流电机控制器按运行指令控制第一直流电机(114)旋转,所述总控制器控制所述第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)断开,控制第一电磁离合器(113)和第二电磁离合器(1110)吸合;所述连接杆(1112)、第三电磁离合器(1111)和第四电磁离合器(1114)空转,电动爬行车左右两侧的张开轮(2)上的张开分轮(22)不张开,合并为一个整轮;
步骤二,所述第一直流电机(114)通过第一直流电机(114)的转轴带动变速齿轮转动从而带动第一电磁离合器(113)、第二电磁离合器(1110)、第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)旋转;
步骤三,所述第一主动齿轮(112)和第三主动齿轮(119)分别带动电动爬行车左右两侧的张开轮(2)的旋转齿轮(24)旋转,从而带动整个张开轮(2)旋转,使电动爬楼车往前行驶。
8.根据权利要求6所述的张开轮式电动爬楼车的运行方法,其特征在于,所述电动爬楼车变速行驶包括加速行驶和减速行驶;
所述加速行驶时,所述总控制器控制第二直流电机运行,所述第二直流电机带动变速拨杆(1120)前的变速卡块(1119)往主动链轮(1118)方向拨动,第一变速齿轮(115)与第三变速齿轮(1116)脱离,第四变速齿轮(1117)与第二变速齿轮(116)啮合,大齿轮带动小齿轮旋转,而加快爬楼车的行驶速度;
所述减速行驶时,所述总控制器控制第二直流电机运行,所述第二直流电机带动变速拨杆(1120)前的变速卡块(1119)往远离主动链轮(1118)方向拨动,所述第四变速齿轮(1117)与第二变速齿轮(116)脱离,所述第一变速齿轮(115)与第三变速齿轮(1116)啮合,小齿轮带动大齿轮旋转,而减慢电动爬楼车的行驶速度。
9.根据权利要求6所述的张开轮式电动爬楼车的运行方法,其特征在于,所述电动爬楼车的转向行驶包括向左转向行驶和向右转向行驶;
所述万向控制手柄(9)向右旋转方向时,所述总控制器控制位于电动爬楼车右边的第一电磁离合器(113)断开,控制位于电动爬楼车左边的第二电磁离合器(1110)吸合;所述第一电磁离合器(113)空转,与之连接的右边张开轮(2)处于无动力状态,所述第二电磁离合器(1110)旋转,与之连接的左边张开轮(2)有动力做功,且左边的张开轮(2)以右边的张开轮(2)为圆心,带动电动爬楼车做顺时针旋转运动,完成向右转向行驶;
所述万向控制手柄(9)向左旋转方向时,所述总控制器控制位于电动爬楼车左边的第二电磁离合器(1110)断开,控制位于电动爬楼车右边的第一电磁离合器(113)吸合;所述第二电磁离合器(1110)空转,与之连接的左边张开轮(2)处于无动力状态,所述第一电磁离合器(113)旋转,与之连接的右边张开轮(2)有动力做功,且右边的张开轮(2)以左边的张开轮(2)为圆心,带动电动爬楼车做逆时针旋转运动,完成向左转向行驶。
10.根据权利要求6所述的张开轮式电动爬楼车的运行方法,其特征在于,所述陀螺仪(12)将检测的座椅(10)倾斜度信息发送给总控制器,所述总控制器向升降电缸(6)发送升降指令;当所述座椅(10)的一侧低于水平面时,所述总控制器控制同侧的升降电缸(6)提升,使座椅(10)的这一侧升高;当座椅(10)的另一边高于水平面时,所述总控制器控制同侧的升降电缸(6)下降,使座椅(10)的这一侧下降。
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