CN111301234B - 一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人 - Google Patents

一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗器械领域的一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，包括可移动座椅和座椅导轨组件；座椅导轨组件包括安装在车内底板上的车内支撑架，以及不使用时折叠收入车内的外露支撑架；可移动座椅包括从上到下依次相连的座椅主体、多自由度支撑结构、底盘，所述底盘上设有与外露支撑架、车内支撑架滚动配合的滚动组件，底盘上自带有驱使滚动组件进行滚动的动力单元，多自由度支撑结构设置为可变形结构并用于调整座椅主体的位姿。便于腿部残疾的使用者舒服地进出车厢，并且可移动座椅具有多自由度的调节功能，保障乘坐的舒适度。

Description

一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体来说，是一种辅助残疾人上下车的机器人。
背景技术
随着计算机技术的发展，特别是智能化、逻辑化方面的突破，轮椅开始摆脱传统纯机械、靠人手臂提供动力的束缚，在车载感应器与轮椅感应器相互感应下，可轻松的实现轮椅与车载轨道对接，完成轮椅上下车的动作，且轮椅采用Z字型结构作为轮椅主体部分，利用其结构上易拉伸的特点，结合平衡感应装置，以伺服电机作为动力，可随时调整乘员座椅状态，使其始终处于水平位置，且可根据不同身高乘员调整垂直方向上的高度。在医疗器械领域我国本起步就较晚，无腿残疾人驾车辅助机器人领域也是如此，智能化程度不高，且目前无腿残疾人上下车辅助轮椅的运动复杂，自动化程度低，需要一个完备的集成运动控制系统来保证运动平稳性和定位准确性，但由于轮椅设计时难以克服乘员与轮椅同时进入车厢和保障乘员使用的便捷性问题，导致此类轮椅运动方式单一，难以人、轮椅一体化进出。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，便于腿部残疾的使用者舒服地进出车厢，并且可移动座椅具有多自由度的调节功能。
本发明的目的是这样实现的：一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，包括可移动座椅和座椅导轨组件；
所述座椅导轨组件包括安装在车内底板上的车内支撑架，以及不使用时折叠收入车内的外露支撑架，所述外露支撑架在使用时展开于车外并支撑地面，与车内支撑架一同导引可移动座椅出入车厢；
所述可移动座椅包括从上到下依次相连的座椅主体、多自由度支撑结构、底盘，所述底盘上设有与外露支撑架、车内支撑架滚动配合的滚动组件，所述底盘上自带有驱使滚动组件进行滚动的动力单元，所述多自由度支撑结构设置为可变形结构并用于调整座椅主体的位姿。
进一步地，所述外露支撑架一端上下翻转地连接车内支撑架一端，所述外露支撑架另一端在使用时支撑地面，在车内底板上设有用于驱使外露支撑架进行上下翻转的翻转收放机构。
进一步地，所述滚动组件包括两对与底盘的动力单元传动连接的滚轮，两对滚轮分处底盘前后侧，每个滚轮的外侧轴端均同轴套装有外齿轮，所述外露支撑架包括外支架主板，以及一对分别处于外支架主板两侧的车外齿条，两车外齿条上下转动地连接车内支撑架，每个车外齿条均啮合、支撑两个同侧的外齿轮；在可移动座椅出入车厢的过程中，所述滚轮在车内底板和外支架主板上滚动。
进一步地，每个滚轮的内侧轴端均同轴套装有内齿轮，所述车内支撑架包括一对固定在车内底板上的车内齿条，两车外齿条分别上下转动地连接两车内齿条，每个车内齿条均啮合、支撑两个同侧的内齿轮；两车内齿条的水平方向间距小于两车外齿条的水平方向间距，并且同侧的车内齿条与车外齿条之间存在足以容纳滚轮通过的间隙。
进一步地，所述多自由度支撑结构包括从上到下依次连接的上基座、支撑座、下基座；
所述上基座设置有上部旋转底盘，所述座椅主体安装在上部旋转底盘上，所述上部旋转底盘可左右旋转地连接上基座，所述上基座内置有驱使上部旋转底盘进行左右旋转的上部左右旋转动力机构；
所述下基座安装在底盘上，并设有下部旋转底盘，所述下部旋转底盘可左右旋转地连接下基座，所述支撑座安装在下部旋转底盘上，所述下基座内置有驱使下部旋转底盘进行左右旋转的下部左右旋转动力机构。
进一步地，所述多自由度支撑结构包括设置为电动缸的上伸缩缸，所述上基座上下翻转地连接支撑座上端，所述上伸缩缸两端分别转动连接上基座、支撑座，以驱使上基座相对于支撑座上端进行上下翻转。
进一步地，所述多自由度支撑结构包括设置为电动缸的下伸缩缸，所述支撑座下端上下翻转地连接下部旋转底盘，所述下伸缩缸两端分别转动连接支撑座、下部旋转底盘，以驱使支撑座相对于下部旋转底盘进行上下翻转。
进一步地，所述车外齿条设置为曲线齿条结构，并具有使用时用以支撑地面的撑地部分，以及使用时与车内支撑架等高的导引部分，在撑地部分和导引部分之间设置弧形坡部分。
进一步地，所述座椅主体设有一对分别支撑使用者左右手的扶手，所述扶手上设有控制面板。
本发明的有益效果在于：
1、便于腿部残疾的使用者舒服地进出车厢，在需要进出车厢时，可以打开车门，将外露支撑架展开，并使得外露支撑架的自由端支撑地面，然后让使用者坐在可移动座椅上，利用底盘上自带的动力单元驱使可移动座椅沿着外露支撑架移动到车内支撑架上，然后将外露支撑架折叠收入车内，并关闭车门，即可完成上车操作；
2、可移动座椅具有多自由度的调节功能，可以对座椅主体进行双重的俯仰调节，也可以对座椅主体进行双重的左右旋转调节，可以根据使用者的要求灵活调节座椅主体的位姿，以提升使用舒适度。
附图说明
图1是可移动座椅在车外的状态示意图。
图2是可移动座椅在车内的状态示意图。
图3是俯瞰视角下可移动座椅在车外的状态示意图。
图4是俯瞰视角下可移动座椅在车内的状态示意图。
图5是图1中的A部放大图。
图6是图2中的B部放大图。
图7是可移动座椅的侧向示意图。
图8是可移动座椅的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-8和具体实施例对本发明进一步说明。
结合图1-8所示，一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，包括可移动座椅2和座椅导轨组件。
上述座椅导轨组件包括安装在车内底板5上的车内支撑架4，以及不使用时折叠收入车内的外露支撑架1，外露支撑架1在使用时展开于车外并支撑地面，与车内支撑架4一同导引可移动座椅2出入车厢。
上述可移动座椅2包括从上到下依次相连的座椅主体201、多自由度支撑结构、底盘217，底盘217上设有与外露支撑架1、车内支撑架4滚动配合的滚动组件，底盘217上自带有驱使滚动组件进行滚动的动力单元，多自由度支撑结构设置为可变形结构并用于调整座椅主体201的位姿。
上述外露支撑架1一端上下翻转地连接车内支撑架4一端，外露支撑架1另一端在使用时支撑地面，在车内底板5上设有用于驱使外露支撑架1进行上下翻转的翻转收放机构3。
上述滚动组件包括两对与底盘217的动力单元传动连接的滚轮218，两对滚轮218分处底盘217前后侧，每个滚轮218的外侧轴端均同轴套装有外齿轮219，外露支撑架1包括外支架主板101，以及一对分别处于外支架主板101两侧的车外齿条102，两车外齿条102上下转动地连接车内支撑架4，每个车外齿条102均啮合、支撑两个同侧的外齿轮219；在可移动座椅2出入车厢的过程中，滚轮218在车内底板5和外支架主板101上滚动。翻转收放机构3包括翻转驱动电机301、驱动齿轮302、从动齿轮303，翻转驱动电机301安装在车内底板5上，可由遥控器或车内控制器控制，驱动齿轮302套装在翻转驱动电机301的主轴上，从动齿轮303套装在其中一个车外齿条102的旋转轴上，驱动齿轮302与从动齿轮303相互啮合。
每个滚轮218的内侧轴端均同轴套装有内齿轮220，车内支撑架4包括一对固定在车内底板5上的车内齿条4a，两车外齿条102分别上下转动地连接两车内齿条4a，每个车内齿条4a均啮合、支撑两个同侧的内齿轮220；两车内齿条4a的水平方向间距小于两车外齿条102的水平方向间距，并且同侧的车内齿条4a与车外齿条102之间存在足以容纳滚轮218通过的间隙。
在需要进出车厢时，可以打开车门，将外露支撑架1展开，并使得外露支撑架1的自由端支撑地面，然后让使用者坐在可移动座椅2上，利用底盘217上自带的动力单元驱使可移动座椅2沿着外露支撑架1移动到车内支撑架4上，然后将外露支撑架1折叠收入车内，并关闭车门，即可完成上车操作。在此过程中，外齿轮219、内齿轮220分别在车外齿条102、车内齿条4a上滚动啮合，大大增加了可移动座椅2爬升的稳定性，并且滚轮218可以在车内底板5和外支架主板101上滚动，能够分散齿轮齿条啮合时产生的负荷。
上述多自由度支撑结构包括从上到下依次连接的上基座205、支撑座210、下基座216。
上述上基座205设置有上部旋转底盘204，座椅主体201安装在上部旋转底盘204上，上部旋转底盘204可左右旋转地连接上基座205，上基座205内置有驱使上部旋转底盘204进行左右旋转的上部左右旋转动力机构，上部左右旋转动力机构包括上部直线电机206、上部直齿条207、上部齿轮208，上部直齿条207与上部齿轮208相啮合，上部直线电机206安装在上基座205内，上部直齿条207滑动连接在上基座205内并与上部直线电机206的输出端连接，上部齿轮208与上部旋转底盘204同轴设置。
上述下基座216安装在底盘217上，并设有下部旋转底盘212，下部旋转底盘212可左右旋转地连接下基座216，支撑座210安装在下部旋转底盘212上，下基座216内置有驱使下部旋转底盘212进行左右旋转的下部左右旋转动力机构，下部左右旋转动力机构包括下部直线电机213、下部直齿条214、下部齿轮215，下部直线电机213安装在下基座216内，下部直齿条214滑动连接下基座216，下部齿轮215与下部旋转底盘212同轴设置，下部直齿条214与下部齿轮215相啮合。
上述多自由度支撑结构包括设置为电动缸的上伸缩缸209，上基座205上下翻转地连接支撑座210上端，上伸缩缸209两端分别转动连接上基座205、支撑座210，以驱使上基座205相对于支撑座210上端进行上下翻转。
上述多自由度支撑结构包括设置为电动缸的下伸缩缸211，支撑座210下端上下翻转地连接下部旋转底盘212，下伸缩缸211两端分别转动连接支撑座210、下部旋转底盘212，以驱使支撑座210相对于下部旋转底盘212进行上下翻转。
因此，综上来看，可移动座椅2具有多自由度的调节功能，可以对座椅主体201进行双重的俯仰调节，也可以对座椅主体201进行双重的左右旋转调节，可以根据使用者的要求灵活调节座椅主体201的位姿。
上述车外齿条102设置为曲线齿条结构，并具有使用时用以支撑地面的撑地部分，以及使用时与车内支撑架4等高的导引部分，在撑地部分和导引部分之间设置弧形坡部分，以减小可移动座椅2的爬升阻力。
上述座椅主体201设有一对分别支撑使用者左右手的扶手202，扶手202上设有控制面板203。控制面板203可以控制上部直线电机206、上伸缩缸209、下伸缩缸211、下部直线电机213，由于控制面板203设置在扶手202上，便于使用者根据自身的感觉来调节座椅主体201的位姿，使得舒适度能够得到更好的提升。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，其特征在于，包括可移动座椅(2)和座椅导轨组件；
所述座椅导轨组件包括安装在车内底板(5)上的车内支撑架(4)，以及不使用时折叠收入车内的外露支撑架(1)，所述外露支撑架(1)在使用时展开于车外并支撑地面，与车内支撑架(4)一同导引可移动座椅(2)出入车厢；
所述可移动座椅(2)包括从上到下依次相连的座椅主体(201)、多自由度支撑结构、底盘(217)，所述底盘(217)上设有与外露支撑架(1)、车内支撑架(4)滚动配合的滚动组件，所述底盘(217)上自带有驱使滚动组件进行滚动的动力单元，所述多自由度支撑结构设置为可变形结构并用于调整座椅主体(201)的位姿；
所述滚动组件包括两对与底盘(217)的动力单元传动连接的滚轮(218)，两对滚轮(218)分处底盘(217)前后侧，每个滚轮(218)的外侧轴端均同轴套装有外齿轮(219)，所述外露支撑架(1)包括外支架主板(101)，以及一对分别处于外支架主板(101)两侧的车外齿条(102)，两车外齿条(102)上下转动地连接车内支撑架(4)，每个车外齿条(102)均啮合、支撑两个同侧的外齿轮(219)；在可移动座椅(2)出入车厢的过程中，所述滚轮(218)在车内底板(5)和外支架主板(101)上滚动；
每个滚轮(218)的内侧轴端均同轴套装有内齿轮(220)，所述车内支撑架(4)包括一对固定在车内底板(5)上的车内齿条(4a)，两车外齿条(102)分别上下转动地连接两车内齿条(4a)，每个车内齿条(4a)均啮合、支撑两个同侧的内齿轮(220)；两车内齿条(4a)的水平方向间距小于两车外齿条(102)的水平方向间距，并且同侧的车内齿条(4a)与车外齿条(102)之间存在足以容纳滚轮(218)通过的间隙。
2.根据权利要求1所述的一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，其特征在于：所述外露支撑架(1)一端上下翻转地连接车内支撑架(4)一端，所述外露支撑架(1)另一端在使用时支撑地面，在车内底板(5)上设有用于驱使外露支撑架(1)进行上下翻转的翻转收放机构(3)。
3.根据权利要求1所述的一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，其特征在于：所述多自由度支撑结构包括从上到下依次连接的上基座(205)、支撑座(210)、下基座(216)；
所述上基座(205)设置有上部旋转底盘(204)，所述座椅主体(201)安装在上部旋转底盘(204)上，所述上部旋转底盘(204)可左右旋转地连接上基座(205)，所述上基座(205)内置有驱使上部旋转底盘(204)进行左右旋转的上部左右旋转动力机构；
所述下基座(216)安装在底盘(217)上，并设有下部旋转底盘(212)，所述下部旋转底盘(212)可左右旋转地连接下基座(216)，所述支撑座(210)安装在下部旋转底盘(212)上，所述下基座(216)内置有驱使下部旋转底盘(212)进行左右旋转的下部左右旋转动力机构。
4.根据权利要求3所述的一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，其特征在于：所述多自由度支撑结构包括设置为电动缸的上伸缩缸(209)，所述上基座(205)上下翻转地连接支撑座(210)上端，所述上伸缩缸(209)两端分别转动连接上基座(205)、支撑座(210)，以驱使上基座(205)相对于支撑座(210)上端进行上下翻转。
5.根据权利要求4所述的一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，其特征在于：所述多自由度支撑结构包括设置为电动缸的下伸缩缸(211)，所述支撑座(210)下端上下翻转地连接下部旋转底盘(212)，所述下伸缩缸(211)两端分别转动连接支撑座(210)、下部旋转底盘(212)，以驱使支撑座(210)相对于下部旋转底盘(212)进行上下翻转。
6.根据权利要求1所述的一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，其特征在于：所述车外齿条(102)设置为曲线齿条结构，并具有使用时用以支撑地面的撑地部分，以及使用时与车内支撑架(4)等高的导引部分，在撑地部分和导引部分之间设置弧形坡部分。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种多功能无腿残疾人行驶及上下车的辅助机器人，其特征在于：所述座椅主体(201)设有一对分别支撑使用者左右手的扶手(202)，所述扶手(202)上设有控制面板(203)。
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