CN111317622A - 蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅 - Google Patents

蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅 Download PDF

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Abstract

本发明属于轮椅设备技术领域,尤其是涉及一种蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于包括轮椅支架,轮系结构,多功能座椅,座椅姿态调整机构,轮系结构包括路间轮系和攀爬轮系,路间轮系包括前端中部的万向轮,两个后轮,主电机,蓄电池,攀爬轮系包括前攀爬轮系和后攀爬轮系。本发明结构简单,调试方便,灵活性好,伸缩电机为可调式结构,通过陀螺仪检测实现座椅角度调整,可满足在上下楼时的平衡与座椅水平控制;蓄电池助力行走操作方便,通过控制座椅两侧的按钮可实现上下楼梯及路间行走功能切换,不需要他人辅助,完全动力,既可以适用老年人弱势群体助力行走,购物需求,也可以适用于行走不便及医疗康复等人的购物及出行。

Description

蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅
技术领域
本发明属于轮椅设备技术领域,尤其是涉及一种蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅。
背景技术
目前,具备爬楼梯功能的轮椅大致可以分为升降式和轮带式两种。升降式系统主要由可自由伸缩升降的轮腿及驱动轮腿运动的动力装置两部分组成,例如申请号是200720032234. X的专利文件公开的轮椅爬楼器,主要包括机架、升降装置和驱动装置三部分,其中,升降装置采用连杆连接的两级升降结构,这种升降装置在工作时要将轮椅连同其上的使用者一并举起,放置在上一阶楼梯上,然后循环操作,达到将轮椅连同使用者运上楼的目的。该升降装置对使用者提出了较为苛刻的使用条件,在没有大功率储能部件的条件下,使用者需要依靠手动达到举起整个轮椅及本身,非常费力,而且不易掌握举起支撑点的位置。同时,限于升降装置的纵向狭长外形,在操作过程中其重心位置较高,容易发生侧翻事故。申请号是201120313580. 1的专利文件公开了一种可攀爬楼梯的轮椅,主要包括可转动、升降的" η "形轮椅腿和驱动装置,利用两支腿的交替旋转换位升降达到上下楼梯的目的。这种方案虽然结构简单,但同样存在操作困难和易发事故的问题。轮带式攀爬楼梯系统通常包括轮系履带装置和驱动部件,例如申请号是201320060557. 5的专利文件公开的一种多功能攀爬楼梯轮椅,虽然这种履带爬楼系统运行稳定,安全性能好,但结构复杂,灵活性差,而且制造成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单,调试方便,灵活性好,能够自由攀爬楼梯的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的:
本发明的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于包括轮椅支架,设置在此轮椅支架下部的轮系结构,设置在所述轮椅支架上部的多功能座椅,设置在所述多功能座椅底部的座椅姿态调整机构,
所述的多功能座椅包括座椅,设置在此座椅两侧的座椅扶手,设置在所述座椅后侧的购物筐,设置在所述座椅后侧两端部的两个尾灯,分别设置在每个座椅扶手前端的前灯,设置在所述座椅扶手上的控制系统,
所述的轮系结构包括路间轮系和攀爬轮系,所述的路间轮系包括通过万向轴设置在所述轮椅支架前端中部的万向轮,与所述轮椅支架后侧转动连接的后轮轴,分别设置在此后轮轴两端的两个后轮,通过蜗轮蜗杆机构与所述后轮轴相连接的主电机,与此主电机相连接的蓄电池,
所述的攀爬轮系包括前攀爬轮系和后攀爬轮系,所述的前攀爬轮系包括固定在所述轮椅支架前侧两端的三角板,两端穿过此两个三角板且与三角板转动连接的前传动链轮轴,设置在此前传动链轮轴上的前传动链轮,输入轴分别与所述前传动链轮轴的两端相连接的前传动轮系,与每个前传动轮系的输出轴固定连接的三脚架,通过滚动轴承分别设置在此三脚架三个脚上的滑轮,所述的后攀爬轮系包括固定在所述轮椅支架两侧的矩形板,两端穿过此两个矩形板且与矩形板转动连接的后传动链轮轴,设置在此后传动链轮轴上的后传动链轮,输入轴分别与所述后传动链轮轴的两端相连接的后传动轮系,与每个后传动轮系的输出轴固定连接的三脚架,通过滚动轴承分别设置在此三脚架三个脚上的滑轮,通过蜗轮蜗杆机构与所述后传动链轮轴相连接的副电机,与此副电机相连接的蓄电池,所述的前传动链轮与后传动链轮通过链条连接。
所述的座椅姿态调整机构包括固定在所述轮椅支架上的伸缩电机,此伸缩电机的输出端通过铰链与所述的座椅的底部连接。
在所述的两个三角板的内侧固定连接有脚踏板。
所述的前传动轮系或后传动轮系包括依次啮合的三个传动齿轮。
所述的主电机和副电机均设置在电机安装架上,此电机安装架固定在所述的轮椅支架上且位于所述的座椅下方。
所述的控制系统均与所述的主电机、副电机、前灯和尾灯相连接。
本发明的优点:
(1)本发明的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,伸缩电机底座及伸缩杆通过铰链分别与支架和座椅底部连接结构,可满足轮椅上、下楼时的平衡与座椅角度的调节;
(2)本发明的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,轮椅的前轮由一个万向轮控制方向,后边是由两个轮系结构同时转向和刹车,三角板上带有滚动轴承的滑轮可以保证在上楼时的平稳和灵活,并降低与楼梯面的摩擦;
(3)本发明的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,车架采用铝合金制作,不仅减轻轮椅重量,而且还具有足够的强度和硬度,确保该轮椅能适应各种复杂的路况又能安全可靠;
(4)本发明的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,电池组放置于座椅下面,降低了整体的重心,同时伸缩电机与陀螺仪配合,根据攀爬楼梯高度能使座椅自动调节始终处于平衡状态,提高行进中的平稳性及舒适性。
(5)本发明的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,蓄电池助力行走操作方便,通过控制座椅的控制系统可实现上下楼梯及路间行走功能切换,不需要他人辅助,完全动力,因而,该发明即可适用老年人弱势群体助力行走,购物需求,也可以适用于行走不便及医疗康复等人的购物及出行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明路间行进轮系传动结构示意图。
图3为本发明多功能座椅部件结构示意图。
图4为本发明楼梯攀爬链传动组件结构示意图。
图5为本发明三脚架的结构示意图。
图6为本发明座椅姿态调整机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1-6所示,本发明的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于包括轮椅支架2,设置在此轮椅支架2下部的轮系结构,设置在所述轮椅支架2上部的多功能座椅,设置在所述多功能座椅底部的座椅姿态调整机构,
所述的多功能座椅包括座椅,设置在此座椅两侧的座椅扶手9,设置在所述座椅后侧的购物筐11,设置在所述座椅后侧两端部的两个尾灯10,分别设置在每个座椅扶手9前端的前灯17,设置在所述座椅扶手9上的控制系统,
所述的轮系结构包括路间轮系和攀爬轮系,所述的路间轮系包括通过万向轴设置在所述轮椅支架2前端中部的万向轮3,与所述轮椅支架2后侧转动连接的后轮轴16,分别设置在此后轮轴16两端的两个后轮7,通过蜗轮蜗杆机构14与所述后轮轴16相连接的主电机13,与此主电机13相连接的蓄电池6,
所述的攀爬轮系包括前攀爬轮系和后攀爬轮系,所述的前攀爬轮系包括固定在所述轮椅支架2前侧两端的三角板19,两端穿过此两个三角板19且与三角板19转动连接的前传动链轮轴18,设置在此前传动链轮轴18上的前传动链轮25,输入轴分别与所述前传动链轮轴18的两端相连接的前传动轮系,与每个前传动轮系的输出轴固定连接的三脚架8,通过滚动轴承分别设置在此三脚架8三个脚上的滑轮21,所述的后攀爬轮系包括固定在所述轮椅支架2两侧的矩形板24,两端穿过此两个矩形板24且与矩形板24转动连接的后传动链轮轴20,设置在此后传动链轮轴20上的后传动链轮26,输入轴分别与所述后传动链轮轴20的两端相连接的后传动轮系,与每个后传动轮系的输出轴固定连接的三脚架8,通过滚动轴承分别设置在此三脚架8三个脚上的滑轮21,通过蜗轮蜗杆机构14与所述后传动链轮轴20相连接的副电机12,与此副电机12相连接的蓄电池6,所述的前传动链轮25与后传动链轮26通过链条4连接。
所述的座椅姿态调整机构包括固定在所述轮椅支架2上的伸缩电机22,此伸缩电机22的输出端通过铰链23与所述的座椅的底部连接。
在所述的两个三角板19的内侧固定连接有脚踏板1。
所述的前传动轮系或后传动轮系包括依次啮合的三个传动齿轮5。
所述的主电机13和副电机12均设置在电机安装架15上,此电机安装架15固定在所述的轮椅支架2上且位于所述的座椅下方。
所述的控制系统均与主电机13、副电机12、前灯17和尾灯10相连接。
本发明结构简单,调试方便,灵活性好, 靠主电机13驱动后轮7,辅以副电机12驱动链轮传动系统,带动三脚架8旋转,实现攀爬楼梯功能,三脚架8设计为滑轮结构,以增加三脚架8耐磨性。尤其在爬楼时,采用了陀螺仪水平检测技术,能根据楼梯坡度实时通过伸缩电机22来调节座椅,使其基本保持水平舒适状态。在平地行走时,后轮7通过主电机13带动,而副电机12停止转动,万向轮3控制方向,通过具有自锁功能的蜗轮蜗杆机构14进行动力的传递,防止其在上下坡时失速及倒滑等事故;通过装有的照明灯,为夜间出行提供照明。蓄电池6助力行走多功能轮椅操作方便,通过控制座椅扶手9上的按钮可实现上下楼梯及路间行走功能切换,不需要他人辅助,完全动力。因而,该发明即可适用老年人弱势群体助力行走,购物需求,也可以适用于行走不便及医疗康复等人的购物及出行。
根据本发明的优选实施方式,万向轮3作为引导轮,万向轮3通过万向轴与轮椅支架2连接,轮端面用挡圈进行轴向定位,三脚架8用具有较高强度的高碳钢制作。在蓄电池6供电的副电机12提供动力后,通过蜗轮蜗杆机构14使后传动链轮轴20旋转,从而带动后传动链轮26旋转,在链条4的带动下,前传动链轮25旋转和前传动链轮轴18旋转,从而带动前传动轮系,使三脚架8旋转,三脚架8上装有滑轮21,滑轮21能使转动更加方便灵活,并减少轮与楼梯间的摩擦,从而顺利实现楼梯的攀爬。平地行驶时,主电机13提供动力,由于其结构上的特点,后车7轮始终着地,万向轮3通过万向轴调节方向,当攀爬楼梯时,主电机13和副电机12同时动作,轮组通过三脚架8翻滚前进,上下楼时,主电机13和副电机12都经蜗轮蜗杆机构14驱动车轮,因蜗蜗轮蜗杆机构14具有自锁功能,确保该轮椅上楼不发生倒滑,下楼产生失速等安全隐患现象。
根据本发明的优选实施方式,所述座椅姿态调整机构包括伸缩电机22和陀螺仪,为了实时保持座椅的平衡,陀螺仪安装在座椅下,检测座椅角度,通过伸缩电机调节钢架长短来控制座椅的升降以保持座椅的平衡。同时楼梯攀爬时,四个三脚架8同时着地,增加了座椅的安全、舒适及稳定性,又使得在翻转过程中力矩减少,翻转更加容易。前灯17安装在座椅扶手9上用以照明,尾灯10用以在发生意外情况时报警。
在本发明装置中,行驶机构采用轮系结构,轮系结构中的小轮个数越少,结构越简单,但翻转力矩也越大,轮椅重心波动也就越大,稳定性越差。随着小轮个数的增加,轮椅重心波动减少,整个轮系结构也越来越复杂。因此,轮椅的前轮由一个万向轮控方向,后边是由两个轮系结构同时转向和刹车,三脚架8上带有的滑轮21的滚动轴承可以保证在上楼时的平稳和灵活,并降低与楼梯面的摩擦。轮椅支架2是整个轮椅的基础,又要与多个电机,链条4,齿轮相连接,采用铝合金制作,不仅减轻轮椅重量,而且还具有足够的强度和硬度,确保该轮椅能适应各种复杂的路况又能安全可靠。蓄电池放置于座椅下面是为了降低整体的重心,同时伸缩电机22与陀螺仪配合,根据攀爬楼梯高度能使座椅自动调节始终处于平衡状态,提高行进中的平稳性及舒适性。
本发明涉及的伸缩电机22与各个齿轮组均为可调式结构,通过角度调整,可满足在上下楼时的平衡与齿轮位置调节的问题。
实施例
一、路间行进功能实施方案
路间行进轮系传动的结构功能如上所述,该轮椅后轮7是驱动轮,驱动前轮万向轮3一起运动。实现过程如下:如图2中,主电机13通过蜗轮蜗杆机构14带动后轮轴16转动,从而使后轮7运转,并带动万向轮3运转,进行路间行进。其中万向轮3可控制方向,由座椅的控制系统控制,实现灵活的转向功能。
二、楼梯攀爬功能实施方案
楼梯攀爬链传动组件结构功能如上所述,楼梯攀爬需要的前后三脚架8都为驱动轮,实现同步运动,提供足够的动力,并确保攀爬楼梯时的稳定性。实现过程如下:如图4中副电机12作为攀爬楼梯的动力源,副电机12通过蜗轮蜗杆机构14与后传动链轮轴20连接,通过链传动组件结构功能所述,使其前后三脚架8同时拥有动力,前传动链轮轴18和后传动链轮轴20分别与各自的传动齿轮5相互配合使三脚架8同时旋转,实现攀爬楼梯的功能。三脚架8上的滑轮21功能为减小摩擦力,并稳固攀爬。楼梯攀爬时座椅可能会倾斜,此时陀螺仪会自动检测,联合伸缩电机22调整座椅平衡,使座椅保持水平,安全上下楼梯。
上述轮椅的主要功能,都由座椅上的控制系统所控制,在路面行走时,路面行驶装置系统启动,攀爬楼梯动力系统停止,实现其路间行走功能。当攀爬楼梯时,两装置系统同时启动,实现攀爬楼梯的功能。这种分功能动力系统设计,可降低功耗,并提高轮椅使用寿命。

Claims (6)

1.一种蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于包括轮椅支架,设置在此轮椅支架下部的轮系结构,设置在所述轮椅支架上部的多功能座椅,设置在所述多功能座椅底部的座椅姿态调整机构,
所述的多功能座椅包括座椅,设置在此座椅两侧的座椅扶手,设置在所述座椅后侧的购物筐,设置在所述座椅后侧两端部的两个尾灯,分别设置在每个座椅扶手前端的前灯,设置在所述座椅扶手上的控制系统,
所述的轮系结构包括路间轮系和攀爬轮系,所述的路间轮系包括通过万向轴设置在所述轮椅支架前端中部的万向轮,与所述轮椅支架后侧转动连接的后轮轴,分别设置在此后轮轴两端的两个后轮,通过蜗轮蜗杆机构与所述后轮轴相连接的主电机,与此主电机相连接的蓄电池,
所述的攀爬轮系包括前攀爬轮系和后攀爬轮系,所述的前攀爬轮系包括固定在所述轮椅支架前侧两端的三角板,两端穿过此两个三角板且与三角板转动连接的前传动链轮轴,设置在此前传动链轮轴上的前传动链轮,输入轴分别与所述前传动链轮轴的两端相连接的前传动轮系,与每个前传动轮系的输出轴固定连接的三脚架,通过滚动轴承分别设置在此三脚架三个脚上的滑轮,所述的后攀爬轮系包括固定在所述轮椅支架两侧的矩形板,两端穿过此两个矩形板且与矩形板转动连接的后传动链轮轴,设置在此后传动链轮轴上的后传动链轮,输入轴分别与所述后传动链轮轴的两端相连接的后传动轮系,与每个后传动轮系的输出轴固定连接的三脚架,通过滚动轴承分别设置在此三脚架三个脚上的滑轮,通过蜗轮蜗杆机构与所述后传动链轮轴相连接的副电机,与此副电机相连接的蓄电池,所述的前传动链轮与后传动链轮通过链条连接。
2.根据权利要求1所述的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于所述的座椅姿态调整机构包括固定在所述轮椅支架上的伸缩电机,此伸缩电机的输出端通过铰链与所述的座椅的底部连接。
3.根据权利要求1所述的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于在所述的两个三角板的内侧固定连接有脚踏板。
4.根据权利要求1所述的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于所述的前传动轮系或后传动轮系包括依次啮合的三个传动齿轮。
5.根据权利要求1所述的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于所述的主电机和副电机均设置在电机安装架上,此电机安装架固定在所述的轮椅支架上且位于所述的座椅下方。
6.根据权利要求1所述的蓄电池助力行走及攀爬楼梯多功能轮椅,其特征在于所述的控制系统均与主电机、副电机、前灯和尾灯相连接。
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