CN110279529A - 助老助残爬楼轮椅伴侣装置 - Google Patents

助老助残爬楼轮椅伴侣装置 Download PDF

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万庆
张凌峰
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唐铭沂
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Abstract

本发明涉及一种助老助残爬楼轮椅伴侣装置。轮椅车架底部前后两侧分别装有前、后履带驱动机构，前履带驱动机构中装有倾角调节机构，后履带驱动机构中装有倾角弹簧调节机构；轮椅座椅下面装有陀螺仪平衡模块，陀螺仪平衡模块连接前履带驱动机构中的倾角调节机构，在爬楼轮椅上楼过程中，当后履带驱动机构触碰到楼梯时，由倾角弹簧调节机构自动调节后履带驱动机构的倾角，使后履带驱动机构与楼梯具有最大的接触面积，在爬楼轮椅继续上楼，陀螺仪平衡模块感知到座椅偏斜时，由陀螺仪平衡模块驱动倾角调节机构来调节前履带驱动机构倾角，使座椅水平。

Description

助老助残爬楼轮椅伴侣装置
技术领域
本发明涉及一款辅助爬楼装置，尤其是涉及一款助老助残爬楼轮椅爬楼装置。
背景技术
目前，由于轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅的行动范围受到很大限制。为辅助老年人或残疾人自主独立行走于平坦地面与颠簸路面及平稳爬楼，可实现平地行走及攀爬楼梯的爬楼轮椅成为当前的研究热点。目前，市场上有很多类型的爬楼轮椅，可以实现在不同地形中平稳运动，但此类轮椅价格昂贵，在几万到十几万不等，不具有经济性，且推广性较低。现今由于我国老年化问题严重，但旧房改造的速度跟进慢，由此可见爬楼轮椅的市场需求空间大，虽然目前市面上也存在一些可爬楼轮椅，但其操作难度高、安全系数低，并且其高昂的价格也导致只有小部分群体消费得起。因此，针对这个问题，需要设计一款操作简单、成本低廉、方便拆卸组装的爬楼轮椅辅助装置。该装置保留了市面上轮椅的主要结构，无需消费者重新购买轮椅，降低了消费成本，并在其基础上加装了采用模块化设计的履带结构，方便消费者拆装。
发明内容
本发明的目的就是为了更加方便安全的辅助老弱残者上下楼，更具有经济性，而提供一种助老助残爬楼轮椅伴侣装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种助老助残爬楼轮椅伴侣装置，包括轮椅车架、座椅、前、后履带驱动机构、陀螺仪平衡，所述轮椅车架底部前后两侧分别装有前、后履带驱动机构，所述前履带驱动机构中装有倾角调节机构，后履带驱动机构中装有倾角弹簧调节机构；所述轮椅座椅下面装有陀螺仪平衡模块，所述陀螺仪平衡模块连接前履带驱动机构中的倾角调节机构，在爬楼轮椅上楼过程中，当后履带驱动机构触碰到楼梯时，由倾角弹簧调节机构自动调节后履带驱动机构的倾角，使后履带驱动机构与楼梯具有最大的接触面积，在爬楼轮椅继续上楼，陀螺仪平衡模块感知到座椅偏斜时，由陀螺仪平衡模块驱动倾角调节机构来调节前履带驱动机构倾角，使座椅水平；在爬楼轮椅下楼时，由倾角调节机构先调节前履带驱动机构的倾角，再由倾角弹簧调节机构调节后履带驱动机构的倾角，并可实现在狭小的空间内进行转弯。
进一步，所述前、后履带驱动机构均包括大履带轮、小履带轮、履带、小带轮轴、大带轮轴、履带支架、支撑轮、连接座，驱动电机，所述履带支架前后两端分别通过小带轮轴、大带轮轴连接小履带轮和大履带轮，小履带轮与大履带轮之间连接有履带，履带支架后端内侧与连接座转动连接，连接座上装有驱动电机，驱动电机的输出轴连接大履带轮的大带轮轴，由驱动电机驱动大履带轮带动履带运动。
进一步，所述履带支架下部装有一排支撑轮，由支撑轮支撑履带。
进一步，所述倾角调节机构包括小齿轮、大齿轮、仰角电机，仰角电机装在连接座内侧，小齿轮和大齿轮安装在连接座内，仰角电机连接小齿轮，小齿轮啮合连接大齿轮，且大齿轮与套接在大带轮轴上，大带轮通过柱销与履带支架固定连接，由仰角电机驱动小齿轮和大齿轮带动履带支架绕大带轮轴转动，从而实现前履带驱动机构的倾角调节。
进一步，所述陀螺仪平衡模块包括陀螺仪、控制器。陀螺仪通过控制器连接倾角调节机构中的仰角电机。
进一步，所述倾角弹簧调节机构包括压簧、压簧管，压簧两端分别连接履带支架和连接座，且压簧中装有压簧管，由压簧驱动履带支架绕大带轮轴转动，从而自动调节后履带驱动机构的倾角。
本发明的有益效果是：
(1)拆卸方便，便于使用。装置为四个可拆卸的履带轮配件，履带轮与现有轮椅之间进行拆卸配合，仅需进行螺钉等细微部件的调整，即可完成拆卸安装。容易上手，使用者可轻松完成整套过程。
(2)倾角可调，方便安全。轮椅爬楼的时候，安全问题就成了首要考虑的问题，该装置可以面对不同倾角的楼梯，由人自身通过按钮来调节每个履带轮大小轮之间的倾角，来保证整个装置的平稳性。
(3)模块化设计，适应面广。该装置为模块化可拆装设计，可与市面上现存的大多数普通轮椅进行配合。无须购买整台新机，降低了使用者的成本。同时，由于该装置拆装的便宜性，可作为共享装置来使用。
附图说明
图1为助老助残爬楼轮椅伴侣装置轴测图；
图2为助老助残爬楼轮椅伴侣装置零件爆炸图；
图3为助老助残爬楼轮椅伴侣装置工程图；
其中：(a)为主视图，(b)为右视图，(c)为俯视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1，图2，图3(a)，(b)，(c)所示，一种助老助残爬楼轮椅伴侣装置，包括轮椅车架1、座椅2、前、后履带驱动机构3，4、倾角调节机构5、倾角弹簧调节机构6、陀螺仪平衡。轮椅车架1底部前后两侧分别装有前、后履带驱动机构3，4，前履带驱动机构3中装有倾角调节机构5，后履带驱动机构4中装有倾角弹簧调节机构6；座椅2下面装有陀螺仪平衡模块，陀螺仪平衡模块连接前履带驱动机构3中的倾角调节机构5，在爬楼轮椅上楼过程中，当后履带驱动机构4触碰到楼梯时，由倾角弹簧调节机构6自动调节后履带驱动机构4的倾角，使后履带驱动机构4与楼梯具有最大的接触面积，在爬楼轮椅继续上楼，陀螺仪平衡模块感知到座椅2偏斜时，由陀螺仪平衡模块驱动倾角调节机构5来调节前履带驱动机构3倾角，使座椅2水平；在爬楼轮椅下楼时，由倾角调节机构5先调节前履带驱动机构3的倾角，再由倾角弹簧调节机构6调节后履带驱动机构4的倾角，并可实现在狭小的空间内进行转弯。
前、后履带驱动机构3，4均包括大履带轮10、小履带轮11、履带9、小带轮轴14、大带轮轴15、履带支架12、支撑轮13、连接座8，驱动电机7。履带支架12前后两端分别通过小带轮轴14、大带轮轴15连接小履带轮11和大履带轮10，小履带轮11与大履带轮10之间连接有履带9，履带支架12下部装有一排支撑轮13，由支撑轮13支撑履带9。履带支架12后端内侧与连接座8转动连接，连接座8上装有驱动电机7，驱动电机7的输出轴连接大履带轮10的大带轮轴15，由驱动电机7驱动大履带轮10带动履带9运动。
倾角调节机构5包括小齿轮5-2、大齿轮5-3、仰角电机5-1，仰角电机5-1装在连接座8内侧，小齿轮5-2和大齿轮5-3安装在连接座8内，仰角电机5-1连接小齿轮5-2，小齿轮5-2啮合连接大齿轮5-3，且大齿轮5-3与套接在大带轮轴15上，大齿轮5-3通过柱销与履带支架12固定连接。当倾角调节机构5通过小齿轮5-2在仰角电机5-1的驱动下转过一个大角度之后，与其啮合的大齿轮5-3就会转过一个较小的角度，与此同时和大齿轮5-3通过柱销联接的履带支架12也会转过一个较小的角度，从而实现前履带驱动机构3的倾角调节。
倾角弹簧调节机6构包括压簧6-1、压簧管6-2，压簧6-1两端分别连接履带支架12和连接座8，且压簧6-1中装有压簧管6-2。
陀螺仪平衡模块包括陀螺仪、控制器。陀螺仪通过控制器连接倾角调节机构5中的仰角电机5-1。
本发明的助老助残爬楼轮椅伴侣装置的三个主要机构的特点如下：
第一个机构是履带驱动机构，其中的大带轮部分是主动轮，它的齿型与履带紧密配合，可提高安全性。小带轮是从动轮，没有在上面设置齿形，可以减少加工难度。另外，特地设置了一排支撑轮，它可以分担上下楼时楼梯对履带的压力，还可以张紧皮带，使履带与大带轮更好地啮合。在大小带轮的另外一侧是大小齿轮，通过这一对齿轮的啮合来调配传动比，进而进行倾角的调节。
第二个机构是倾角调节机构，装置前轮的倾角是通过座椅下方的陀螺仪平衡模块来进行调节，后轮的倾角是通过压簧的自动调节来实现，它的作用是使后轮履带与楼梯有较大的接触面积，使后轮在上下楼时更加有力。
第三个机构是陀螺仪平衡模块。它装设在座椅下方，会设置初始的水平位置作为参考，当上下楼过程中，座椅会发生倾斜时，陀螺仪感知这一反馈，输出信号进行倾角调节，使座椅恢复水平位置，以保证整车的相对平衡，确保使用者的安全和舒适度。

Claims (6)

1.一种助老助残爬楼轮椅伴侣装置，包括轮椅车架、轮椅座椅、前、后履带驱动机构、陀螺仪平衡，其特征在于：所述轮椅车架底部前后两侧分别装有前、后履带驱动机构，所述前履带驱动机构中装有倾角调节机构，后履带驱动机构中装有倾角弹簧调节机构；所述轮椅座椅下面装有陀螺仪平衡模块，所述陀螺仪平衡模块连接前履带驱动机构中的倾角调节机构，在爬楼轮椅上楼过程中，当后履带驱动机构触碰到楼梯时，由倾角弹簧调节机构自动调节后履带驱动机构的倾角，使后履带驱动机构与楼梯具有最大的接触面积，在爬楼轮椅继续上楼，陀螺仪平衡模块感知到座椅偏斜时，由陀螺仪平衡模块驱动倾角调节机构来调节前履带驱动机构倾角，使座椅水平；在爬楼轮椅下楼时，由倾角调节机构先调节前履带驱动机构的倾角，再由倾角弹簧调节机构调节后履带驱动机构的倾角，并可实现在狭小的空间内进行转弯。
2.根据权利要求1所述的助老助残爬楼轮椅伴侣装置，其特征在于：所述前、后履带驱动机构均包括大履带轮、小履带轮、履带、小带轮轴、大带轮轴、履带支架、支撑轮、连接座，驱动电机，所述履带支架前后两端分别通过小带轮轴、大带轮轴连接小履带轮和大履带轮，小履带轮与大履带轮之间连接有履带，履带支架后端内侧与连接座转动连接，连接座上装有驱动电机，驱动电机的输出轴连接大履带轮的大带轮轴，由驱动电机驱动大履带轮带动履带运动。
3.根据权利要求2所述的助老助残爬楼轮椅伴侣装置，其特征在于：所述履带支架下部装有一排支撑轮，由支撑轮支撑履带。
4.根据权利要求1所述的助老助残爬楼轮椅伴侣装置，其特征在于：所述倾角调节机构包括小齿轮、大齿轮、仰角电机，仰角电机装在连接座内侧，小齿轮和大齿轮安装在连接座内，仰角电机连接小齿轮，小齿轮啮合连接大齿轮，且大齿轮与套接在大带轮轴上，大齿轮通过柱销与履带支架固定连接，由仰角电机驱动小齿轮和大齿轮带动履带支架绕大带轮轴转动，从而实现前履带驱动机构的倾角调节。
5.根据权利要求4所述的助老助残爬楼轮椅伴侣装置，其特征在于：所述陀螺仪平衡模块包括陀螺仪、控制器。陀螺仪通过控制器连接倾角调节机构中的仰角电机。
6.根据权利要求1所述的助老助残爬楼轮椅伴侣装置，其特征在于：所述倾角弹簧调节机构包括压簧、压簧管，压簧两端分别连接履带支架和连接座，且压簧中装有压簧管，由压簧驱动履带支架绕大带轮轴转动，从而自动调节后履带驱动机构的倾角。
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