CN110916918B - 一种多功能踏步式无障碍轮椅 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能踏步式无障碍轮椅，包括轮椅本体，所述轮椅本体的前部设有能够在竖直方向伸缩而将所述轮椅本体的前部抬起或放下的前支撑装置，其后部设有能够一定角度内摆动而将所述轮椅本体的后部抬起或放下的后支撑装置；所述前支撑装置具有前支撑轮，所述后支撑装置具有后支撑轮；所述轮椅本体为电动轮椅。本发明具有的有益效果：本发明中的轮椅在上下台阶的过程中，前后支撑装置独立运动，从而能够更好地自动适应各种国标范围内尺寸的楼梯，具有较好的稳定性和较高的安全性，乘用人无需他人监护即可实现自行上下楼梯的目的。

Description

一种多功能踏步式无障碍轮椅
技术领域
本发明属于起居工具技术领域，具体涉及一种多功能踏步式无障碍轮椅。
背景技术
目前，普通轮椅仅仅适合平地行走，不能上下台阶，活动范围受到了一定的限制。而市面上也出现了两种爬梯轮椅，分别为履带式和星轮交换式，这两种轮椅不仅结构复杂，价格昂贵存在一定局限性，未能根本上解决上下楼梯的问题，难以大规模推广和应用。
面对老人、病人及残障人士的强烈需求，迫切地需要对现有轮椅加以改进从而实现上下楼梯的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多功能踏步式无障碍轮椅，既能够满足平地行走要求还能够实现上下台阶的目的。
为解决现有技术问题，本发明提供了一种多功能踏步式无障碍轮椅，包括轮椅本体，所述轮椅本体的前部设有能够在竖直方向伸缩而将所述轮椅本体的前部抬起或放下的前支撑装置，其后部设有能够一定角度内摆动而将所述轮椅本体的后部抬起或放下的后支撑装置；所述前支撑装置具有前支撑轮，所述后支撑装置具有后支撑轮；所述轮椅本体为电动轮椅。
进一步地，所述前支撑装置包括支撑杆I、II、III、IV和驱动装置I、II、III、IV；
所述支撑杆IV和所述驱动装置IV均设于所述轮椅本体的前部，所述支撑杆IV滑动设置，所述驱动装置IV固定设置以驱动所述支撑杆IV伸缩；
所述支撑杆III和所述驱动装置III均设于所述支撑杆IV上，所述支撑杆III滑动设置，所述驱动装置III固定设置以驱动所述支撑杆III伸缩；
所述支撑杆I和所述驱动装置I均设于所述支撑杆III的前部，所述支撑杆I滑动设置，所述驱动装置I固定设置以驱动所述支撑杆I伸缩；
所述支撑杆II和所述驱动装置II均设于所述支撑杆III的后部，所述支撑杆II滑动设置，所述驱动装置II固定设置以驱动所述支撑杆II伸缩；
所述支撑杆I的底部设有前支撑轮I，所述支撑杆II的底部设有前支撑轮II。
进一步地，所述驱动装置I、II、III、IV均为丝杠电机模组或电动推杆。
进一步地，所述后支撑装置包括大腿、大腿电动关节、小腿和小腿电动关节，所述大腿电动关节固定设置于所述轮椅本体的后部，所述大腿的一端连接所述大腿电动关节的输出轴；所述小腿电动关节固定设置于所述大腿的另一端，所述小腿的一端连接所述小腿电动关节的输出轴，所述小腿的另一端设有所述后支撑轮。
进一步地，所述轮椅本体的后部还设有用于测量其与障碍物的距离的测距仪。
进一步地，所述轮椅本体还设有水平仪。
进一步地，所述轮椅本体的靠背相对其坐垫转动设置，所述靠背通过设于所述轮椅本体上的调节装置调节其转动角度。
进一步地，所述调节装置为手动调节装置或电动调节装置。
进一步地，所述轮椅本体的左右两侧各设有一个连杆和一个扶手，所述连杆的一端枢接所述坐垫侧部，另一端枢接所述扶手的一端，所述扶手的另一端枢接所述靠背的侧部。
进一步地，所述轮椅本体的前轮为万向轮，其后轮为电动轮。
本发明具有的有益效果：本发明中的轮椅在上下台阶的过程中，前后支撑装置独立运动，从而能够更好地自动适应各种国标范围内尺寸的楼梯，具有较好的稳定性和较高的安全性，乘用人无需他人监护即可实现自行上下楼梯的目的。
附图说明
图1为本发明中的轮椅在第一模式下的结构侧视图；
图2为图1所示轮椅的结构前视图；
图3为本发明中的轮椅在第二模式下上楼梯时的结构侧视图；
图4为图3所示轮椅下楼梯时的结构侧视图；
图5为本发明中的轮椅在第三模式下的结构侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和2所示，一种多功能踏步式无障碍轮椅，包括轮椅本体1，轮椅本体1的前部设有能够在竖直方向伸缩而将轮椅本体1的前部抬起或放下的前支撑装置，其后部设有能够一定角度内摆动而将轮椅本体1的后部抬起或放下的后支撑装置；前支撑装置具有前支撑轮，后支撑装置具有后支撑轮。
轮椅本体1为电动轮椅，轮椅本体1的前轮3为万向轮，其后轮4为电动轮。
为了更好地配合前后支撑装置进行动作，在一个实施例中，轮椅本体1的后部还设有用于测量其与障碍物的距离的测距仪。当轮椅本体1靠近障碍物时，测距仪能够检测到轮椅本体1与障碍物的距离从而控制相应的支撑装置进行工作。由于后轮4通常固定设置，且具有已知的直径，因此根据简单的计算就可以得到后轮4与障碍物的距离。
为了更好地控制前后支撑装置的动作程度，因此需要在上下楼梯的过程中对轮椅本体1的水平情况进行检测，在一个实施例中，轮椅本体1还设有水平仪。通过水平仪实时检测轮椅本体1当前的水平状态，然后根据水平状态调整前后支撑装置中相应部件的运动状态。
为了满足使用者在不同姿态下的使用要求，靠背2与坐垫可以形成不同的姿态。在一个实施例中，轮椅本体1的靠背2相对其坐垫转动设置，具体地，靠背2的底部通过枢轴安装在轮椅本体1的坐垫后部，靠背2通过设于轮椅本体1上的调节装置13调节其转动角度。优选地，调节装置13设于靠背2和坐垫的连接处。靠背2的转动角度范围为0至90°，因此其与坐垫之间的角度范围为90至180°，从而完成在坐立姿态和平躺姿态之间任意转换，扩展了应用范围。
在一个实施例中，调节装置13为手动调节装置或电动调节装置。当调节装置13为手动调节装置时，调节装置13具有一调节杆，通过控制调节杆来实现调节装置13的锁定状态来对靠背2进行调节。当其处于锁定状态时，靠背2被锁住而无法转动，当其处于解锁状态时，靠背2可以自由转动至合适角度。当调节装置13为电动调节装置时，调节装置13具有一按钮和受按钮控制的摆动电机，通过按下按钮来启动电机运行，然后摆动电机驱动靠背2绕其枢轴转动至合适角度。优选地，调节装置13的数量为两个，并且分别设于轮椅本体1的左右两侧，从而满足左右手的单独控制。
为了满足使用者的双手的支撑要求，轮椅本体1还设有扶手15，由于靠背2可以调节，因此扶手15也应当随靠背2的转动而调整从而满足不同使用姿态下的舒适性要求。在一个实施例中，轮椅本体1的左右两侧各设有一个连杆14和一个扶手15，连杆14的一端枢接坐垫侧部，另一端枢接扶手15的一端，扶手15的另一端枢接靠背2的侧部。当靠背2向后转动时，其带动扶手15在整体后移的同时也下移，从而适应躺姿下的使用要求。
在一个实施例中，前支撑装置包括支撑杆I、II、III、IV5、6、7、8和驱动装置I、II、III、IV。具体地，支撑杆IV8和驱动装置IV均设于轮椅本体1的前部，支撑杆IV8滑动设置，驱动装置IV固定设置以驱动支撑杆IV8伸缩。支撑杆III7和驱动装置III均设于支撑杆IV8上，支撑杆III7滑动设置，驱动装置III固定设置以驱动支撑杆III7伸缩。支撑杆I5和驱动装置I均设于支撑杆III7的前部，支撑杆I5滑动设置，驱动装置I固定设置以驱动支撑杆I5伸缩。支撑杆II6和驱动装置II均设于支撑杆III7的后部，支撑杆II6滑动设置，驱动装置II固定设置以驱动支撑杆II6伸缩。支撑杆I5的底部设有前支撑轮I17，支撑杆II6的底部设有前支撑轮II16。
为了简化结构并保证可靠性，在一个实施例中，驱动装置I、II、III、IV均为丝杠电机模组或电动推杆。这两种装置形式均利用丝杠原理实现移动控制，具有自锁功能，因此可靠性高，还便于控制。
在一个实施例中，后支撑装置包括大腿10、大腿电动关节11、小腿9和小腿电动关节12，大腿电动关节11固定设置于轮椅本体1的后部，大腿10的一端连接大腿电动关节11的输出轴。小腿电动关节12固定设置于大腿10的另一端，小腿9的一端连接小腿电动关节12的输出轴，小腿9的另一端设有后支撑轮18。优选地，大腿电动关节11和小腿电动关节12均为具有一个自由度的电动关节。
本发明的工作过程及原理如下：
第一模式：如图1所示，在该模式下，前后支撑装置均为初始状态，具体地，前支撑装置中的前支撑轮I17和前支撑轮II16为不低于前轮3和后轮4所在的支撑平面（如地面），后支撑装置中大腿10上翘，小腿9内收，支撑轮18也靠近靠背2并高于支撑平面，后支撑装置整体呈收缩状态，这样可以使前轮3和后轮4正常工作，实现平地行走。靠背2和坐垫保持坐姿状态下的设置角度。
第二模式：如图3和4所示，在该模式下，前后支撑装置中的支撑轮均位于不同支撑平面（如水平面的水平面）从而实现上下楼梯的目的。具体地，如图3所示，在上楼梯时，轮椅由平地行驶到上楼梯处，原地掉头或转向，使轮椅背对楼梯，由测距仪测量两只后轮4达到与第一级台阶的相等的适当距离时（本例为约150～180mm），两个电动关节协调转动，使小腿9放至第一级台阶的水平面上（位置为台阶边约50mm处），然后两个电动关节继续按照一定的转速转动，抬起轮椅向后上方移动，当后轮4移动到第一级台阶上方时，大腿10和小腿9回收，让后轮4落到第一级台阶的水平面上，然后轮椅后退。当两只后轮4达到与第一级台阶的相等的适当距离时（本例为约150～180mm）时，大、小腿10、9展开，使小腿9支撑到上一级台阶，重复大小腿的动作。
在后支撑装置动作时，根据水平仪的信号，首先伸长支撑杆IV8，使轮椅在上升过程中保持水平状态，然后支撑杆IV8停止，当轮椅再上一个台阶时，再伸出支撑杆III7，使轮椅在上升过程中保持水平状态，然后支撑杆III7停止，轮椅继续上升。当轮椅再上一个台阶时，再伸出支撑杆I5，使轮椅在上升过程中保持水平状态，然后支撑杆I5停止，轮椅继续上升。当支撑杆II6到达第一级台阶上方时，伸出支撑杆II6，使支撑杆I5到达第一级台阶上，然后收回支撑杆II6，支撑杆I5停止，再上以后的台阶时，只要支撑杆II6往复运动即可。
当后轮4登上最后一级台阶后，收起后支撑装置，轮椅后移，前支撑装置中，支撑杆II6继续往复运动，同时依次等速回收支撑杆III7、支撑杆IV8、支撑杆I5，至此完成上楼梯过程。
下楼梯时，如图4所示，轮椅前端运动到台阶边，按下下楼键，轮椅继续前移，同时根据测距仪检测到的信号，调整轮椅与台阶平行以及使支撑杆I5超出第一级台阶边缘，伸出支撑杆I5到达上下一级台阶的水平面上，然后停止，轮椅继续前移，当支撑杆II6到达该级台阶上方时，伸出当支撑杆II6到达该级台阶的水平面上，再往下的台阶，依次收支撑杆II6伸支撑杆III7和支撑杆IV8，然后支撑杆III7和支撑杆IV8停止，以后的台阶只要支撑杆II6往复运动即可。
当后轮4到达台阶边缘时，让后支撑装置展开，使小腿9下放到第一级台阶的水平面上（位置为距离台阶边50mm处），支撑住轮椅，电动关节转动，驱动轮椅向前下方运动，直到后轮4落到下一级台阶的水平面上，回收后支撑装置，然后向前下方下降，使小9腿落到下一级台阶的的水平面上（位置为距离台阶边50mm处），此后，下台阶的过程中，后支撑装置的动作重复前述运动。
当轮椅下降到最后三级台阶时，前支撑装置依次支撑杆IV8、支撑杆III7和支撑杆I5，直至轮椅到达平地。
第三模式：如图5所示，当需要趟卧时，控制调节装置13时靠背2 向后转动至180°，此时整个轮椅呈平躺状态，从而供使用者平躺在坐垫和靠背2形成的平躺面上。在该模式下，前后支撑装置也可以工作而将轮椅本体1整体抬升至一定高度，从而与其它平躺面平齐，从而实现起居的目的。
需要说明的是，上述三种模式及上下楼梯的具体控制方式均为电气控制，其必然涉及相关电气元件，例如按键、控制器、各种线路及具体程序等，这些属于现有技术且非本发明的改进点所在，本领域技术人员能够根据实际需要，在结合本发明中轮椅的具体结构进行程序的开发以实现相应的功能，因此该部分不做赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种多功能踏步式无障碍轮椅，包括轮椅本体（1），其特征在于：所述轮椅本体（1）的前部设有能够在竖直方向伸缩而将所述轮椅本体（1）的前部抬起或放下的前支撑装置，其后部设有能够一定角度内摆动而将所述轮椅本体（1）的后部抬起或放下的后支撑装置；所述前支撑装置具有前支撑轮，所述后支撑装置具有后支撑轮；所述轮椅本体（1）为电动轮椅；
所述前支撑装置包括支撑杆I、II、III、IV（5、6、7、8）和驱动装置I、II、III、IV；
所述支撑杆IV（8）和所述驱动装置IV均设于所述轮椅本体（1）的前部，所述支撑杆IV（8）滑动设置，所述驱动装置IV固定设置以驱动所述支撑杆IV（8）伸缩；
所述支撑杆III（7）和所述驱动装置III均设于所述支撑杆IV（8）上，所述支撑杆III（7）滑动设置，所述驱动装置III固定设置以驱动所述支撑杆III（7）伸缩；
所述支撑杆I（5）和所述驱动装置I均设于所述支撑杆III（7）的前部，所述支撑杆I（5）滑动设置，所述驱动装置I固定设置以驱动所述支撑杆I（5）伸缩；
所述支撑杆II（6）和所述驱动装置II均设于所述支撑杆III（7）的后部，所述支撑杆II（6）滑动设置，所述驱动装置II固定设置以驱动所述支撑杆II（6）伸缩；
所述支撑杆I（5）的底部设有前支撑轮I（17），所述支撑杆II（6）的底部设有前支撑轮II（16）；
所述后支撑装置包括大腿（10）、大腿电动关节（11）、小腿（9）和小腿电动关节（12），所述大腿电动关节（11）固定设置于所述轮椅本体（1）的后部，所述大腿（10）的一端连接所述大腿电动关节（11）的输出轴；所述小腿电动关节（12）固定设置于所述大腿（10）的另一端，所述小腿（9）的一端连接所述小腿电动关节（12）的输出轴，所述小腿（9）的另一端设有所述后支撑轮（18）；
所述轮椅本体（1）的靠背（2）相对其坐垫转动设置，所述靠背（2）通过设于所述轮椅本体（1）上的调节装置（13）调节其转动角度；所述轮椅本体（1）的左右两侧各设有一个连杆（14）和一个扶手（15），所述连杆（14）的一端枢接所述坐垫侧部，另一端枢接所述扶手（15）的一端，所述扶手（15）的另一端枢接所述靠背（2）的侧部；
还包括：
第一模式，前支撑装置中的前支撑轮I（17）和前支撑轮II（16）为不低于前轮（3）和后轮（4）所在的支撑平面，后支撑装置中大腿（10）上翘，小腿（9）内收，后 支撑轮（18）也靠近靠背（2）并高于支撑平面，后支撑装置整体呈收缩状态；
第二模式，前后支撑装置中的支撑轮均位于不同支撑平面，用于进行上下楼梯；
第三模式，当需要趟卧时，控制调节装置（13）时靠背（2 ）向后转动至180°，整个轮椅呈平躺状态，前后支撑装置将轮椅本体（1）整体抬升至一定高度，与其它平躺面平齐。
2.根据权利要求1所述的一种多功能踏步式无障碍轮椅，其特征在于：所述驱动装置I、II、III、IV均为丝杠电机模组或电动推杆。
3.根据权利要求1所述的一种多功能踏步式无障碍轮椅，其特征在于：所述轮椅本体（1）的后部还设有用于测量其与障碍物的距离的测距仪。
4.根据权利要求1所述的一种多功能踏步式无障碍轮椅，其特征在于：所述轮椅本体（1）还设有水平仪。
5.根据权利要求4所述的一种多功能踏步式无障碍轮椅，其特征在于：所述调节装置（13）为手动调节装置或电动调节装置。
6.根据权利要求1所述的一种多功能踏步式无障碍轮椅，其特征在于：所述轮椅本体（1）的前轮（3）为万向轮，其后轮（4）为电动轮。
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