CN111388221A - 一种智能升降式爬楼轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能升降式爬楼轮椅，属于轮椅技术领域，轮椅包括：座椅，座椅的上端左右两侧均设有扶手，其中一扶手上设有操纵杆，第一架板和第二架板的底部四角处分别通过第三升降机构连接有移动轮，移动轮上均设有锁紧机构；座椅层和轮椅上层之间设有第一升降机构；轮椅上层和轮椅下层之间设有第二升降机构。本发明的有益效果在于：通过几组升降机构的组合，能够实现逐级式、步进式的上、下楼动作，将倾斜的运动轨迹转变为水平方向和竖直方向的移动，具有较高的稳定性，能够提高使用的安全性，同时，该轮椅上、下楼的运动过程类似常人上、下楼的动作，能够给使用者带来一种良好的使用体验感。

Description

一种智能升降式爬楼轮椅

技术领域

本发明涉及轮椅技术领域，尤其涉及一种智能升降式爬楼轮椅。

背景技术

轮椅，作为一种以车轮代替双腿的代步工具，经历了上千年的演变和发展，至今依然在为诸多腿脚不便的人士忠实地效力着。而与过去不同的是，楼房成为了现今绝大多数人们的住所，因此人们的日常生活已然变得与楼梯、台阶密不可分。尽管电梯的安装能够为轮椅使用者带来一定程度上的便捷，但在许多条件有限的地点，如楼层小于七层的居民楼中或是高度差较小的两层楼之间，楼梯仍然是人们上下楼的主流路径。面对如此高低差显著又陡峭的地形，普通的轮椅在没有旁人助力的情况下完成上下楼的动作会变得十分困难，同时也会带来严重的安全隐患。

现今，市面上已经有了不少智能爬楼轮椅机构的设计方案，这些轮椅机构存在以下问题：履带式轮椅通过履带的转动完成上、下楼的动作，但倾斜时履带的摩擦力较大、稳定性差且可能会由于摩擦接触不当而下滑，从而造成危险；三轮式轮椅中三轮机构的尺寸固定，难以应对不同规格、不同高度或宽度的楼梯，需要较高性能的动力机构，在下楼过程中存在着由下冲的风险；双轮式轮椅需要内置陀螺仪与智能控制系统，成本较高，且该轮椅的重心偏高，容易产生安全隐患，上、下楼的过程中可能会给使用者带来心理上的不适感和紧张感。因此针对这一问题，迫切需要设计出一款能够独立完成平稳、安全的上、下楼动作的智能轮椅，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种智能升降式爬楼轮椅。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种智能升降式爬楼轮椅，所述轮椅包括：

座椅层，所述座椅层包括座椅，所述座椅的上端左右两侧均设有扶手，其中一所述扶手上设有操纵杆，所述操纵杆用于控制所述轮椅的运动；

轮椅上层，所述轮椅上层包括第一架板，所述第一架板的底部四角处分别通过第三升降机构连接有第一移动轮；

轮椅下层，所述轮椅下层包括第二架板，所述第二架板的底部四角处分别通过所述第三升降机构连接有第二移动轮，所述第三升降机构用于调节所述轮椅上层和所述轮椅下层相对于地面的高度；

所述第一移动轮和所述第二移动轮上均设有锁紧机构，所述锁紧机构用于将所述第一移动轮和所述第二移动轮锁紧；

所述座椅层和所述轮椅上层之间设有第一升降机构，所述第一升降机构用于调节所述座椅层相对于所述轮椅上层的高度，所述第一升降机构包括第一上层架板和第二上层架板，所述第一上层架板和所述第二上层架板之间通过平行设置的多组连杆连接，每组所述连杆之间均安装有第一液压缸；

所述轮椅上层和所述轮椅下层之间设有第二升降机构，所述第二升降机构用于调节所述轮椅上层相对于所述轮椅下层的高度，所述第二升降机构包括第一下层架板和第二下层架板，所述第一下层架板和所述第二下层架板之间设有多组竖直设置的第二液压缸；

所述第三升降机构包括第三液压缸，所述第三液压缸的末端通过支撑杆连接所述移动轮。

优选地，所述轮椅上层和所述轮椅下层还包括丝杠组，所述丝杠组用于推动所述轮椅上层和所述轮椅下层水平方向的平移，所述丝杠组包括左侧丝杠组和右侧丝杠组，分别布设于所述第一架板和所述第二架板的内部；

所述第一架板和所述第二架板的同一端分别设有第一传动带和第三传动带，所述第一传动带和所述第三传动带用于带动所述丝杠的转动，所述第一传动带的两端分别套接在所述左侧丝杠组中最右端的丝杠上和所述右侧丝杠组中最左端的丝杠上，所述第三传动带的两端分别套接在所述丝杠组中同一侧相邻的两个所述丝杠上。

优选地，所述第一架板的下方和所述第二架板的上方靠近所述第一传动带的位置分别设有驱动电机，所述驱动电机用于为所述第一传动带提供牵引力，每个所述驱动电机分别通过第二传动带连接对应的所述第一传动带的一端。

优选地，所述锁紧机构采用刹车器实现，所述刹车器包括凸轮伸缩杆和弹簧和压盘；

所述凸轮伸缩杆和所述弹簧相配合，使所述压盘压在所述移动轮的表面以锁定所述移动轮。

优选地，所述轮椅下层的两侧分别设有竖直设置的第三架板，所述第三架板的内侧分别设有液压泵，所述液压泵用于为所述液压缸提供液压油。

优选地，所述第二移动轮上设有移动轮电机，所述移动轮电机用于驱动所述移动轮的转动。

优选地，所述丝杠组采用滚珠丝杠组成。

优选地，所述第三液压缸上还设有传感器，所述传感器用于感知上下楼时台阶的宽度信息和深度信息。

本发明的有益效果在于：

本发明通过几组升降机构的组合，能够实现逐级式、步进式的上、下楼动作，将倾斜的运动轨迹转变为水平方向和竖直方向的移动，具有较高的稳定性，能够提高使用的安全性，同时，该轮椅上、下楼的运动过程类似常人上、下楼的动作，能够给使用者带来一种良好的使用体验感。

附图说明

图1为本发明中，智能升降式爬楼轮椅的立体结构图；

图2为本发明中，智能升降式爬楼轮椅的正视图；

图3为本发明中，智能升降式爬楼轮椅的右视图；

图4为本发明中，智能升降式爬楼轮椅的俯视剖面图。

附图标记说明：

1支撑杆，2移动轮电机，3第三液压缸，4液压泵，5第一架板，6第一上层架板，7第二上层架板，8操纵杆，9座椅，10扶手，11第一下层架板，12第二液压缸，13第二下层架板，14第二架板，15齿轮，16第二移动轮，17第三架板，18传感器，19第二支撑杆，20连杆，21第一液压缸，22座椅固定座，23连杆轴，24第一升降机构固定座，251凸轮升缩杆，252弹簧，253压盘，26第一移动轮，27丝杠，281第一传动带，282第二传动带，283第三传动带，29驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

一种智能升降式爬楼轮椅，如图1-4所示，轮椅包括：

座椅层，座椅层包括座椅9，座椅9的上端左右两侧均设有扶手10，其中一扶手10上设有操纵杆8，操纵杆用8于控制轮椅的运动；

轮椅上层，轮椅上层包括第一架板5，第一架板5的底部四角处分别通过第三升降机构连接有第一移动轮26；

轮椅下层，轮椅下层包括第二架板14，第二架板14的底部四角处分别通过第三升降机构连接有第二移动轮16，第三升降机构用于调节轮椅上层和轮椅下层相对于地面的高度；

第一移动轮26和第二移动轮16上均设有锁紧机构，锁紧机构用于将第一移动轮26和第二移动轮16固定锁紧；

座椅层和轮椅上层之间设有第一升降机构，第一升降机构用于调节座椅层相对于轮椅上层的高度，第一升降机构包括第一上层架板6和第二上层架板6，第一上层架板6和第二上层架板6之间通过平行设置的多组连杆20连接，每组连杆20之间均安装有第一液压缸21；

轮椅上层和轮椅下层之间设有第二升降机构，第二升降机构用于调节轮椅上层相对于轮椅下层的高度，第二升降机构包括第一下层架板11和第二下层架板13，第一下层架板11和第二下层架板13之间设有多组竖直设置的第二液压缸12；

第三升降机构包括第三液压缸3，第三液压缸3的末端通过支撑杆1连接移动轮。

具体的，在一个较佳的实施例中，该升降式爬楼轮椅主要由三层结构组成，分别为：座椅层、轮椅上层和轮椅下层；座椅层包括座椅9，两扶手10对称的焊接在座椅9的左右两侧，操纵杆8设置于其中一扶手10上，第一上层架板6上设有座椅固定座22，座椅9通过螺钉M16固定在座椅固定座22上；轮椅上层为一呈长方形的第一架板5，第一架板5的上方依次通过第二上层架板6、多组连杆20、第一上层架板6连接座椅9，第一架板5上设有第一升降机构固定座24，第一升降机构固定座24呈L形，两组螺钉M16分别水平、竖直穿过第一升降机构固定座24以将第二上层架板6通过固定在第一架板5上，多组连杆20平行的设置于第一上层架板6和第二上层架板6之间，且每组连杆20的两端分别与第一上层架板6和第二上层架板6固定连接，每组连杆20的连杆轴23之间还连接一横向的第一液压缸21；轮椅下层为一呈长方形的第二架板14，第一架板5和第二架板14之间依次设有第一下层架板11、第二液压缸12和第二下层架板13，第二液压缸12包括液压缸组，以及和每个液压缸组对应相连接的第二支撑杆19，第二下层架板13和液压缸组的另一端固定连接，第一下层架板11和第二支撑杆19的另一端固定连接；第一架板5和第二架板14的四角底部分别通过第三液压缸3和支撑杆1连接移动轮，移动轮上设有锁定移动轮、使其固定的锁紧机构。该种升降式爬楼轮椅通过几组升降机构的组合,将上下楼时倾斜方向的运动轨迹转化成水平方向和竖直方向的移动，稳定性较高，避免上下楼时发生危险，使用安全，同时可使用升降机构调整轮椅的高度，使轮椅的重心不会太高，也不会过低，降低安全隐患。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中轮椅上层和轮椅下层还包括丝杠组，丝杠组用于推动轮椅上层和轮椅下层水平方向的平移，丝杠组包括左侧丝杠组和右侧丝杠组，分别布设于第一架板5和第二架板14的内部；

第一架板5和第二架板14的同一端分别设有第一传动带281和第三传动带283，第一传动带281和第三传动带283用于带动丝杠27的转动，第一传动带281的两端分别套接在左侧丝杠组中最右端的丝杠27上和右侧丝杠组中最左端的丝杠27上，第三传动带283的两端分别套接在丝杠组中同一侧相邻的两个丝杠27上。

具体的，在本实施例中，第一架板5和第二架板14的内部均设有丝杠组，第一架板5和第二架板14上均设有放置丝杠27的滑槽，第一架板5和第二架板14的侧部还设有与滑槽对应的穿孔，丝杠27置于滑槽中，丝杠27的两端穿过穿孔，在本实施例中丝杠组由6个丝杠27组成，但不限于此，6个丝杠27水平放置于滑槽中，第一传动带281套设在中间两个丝杠27上，第三传动带283分别套设在同一侧相邻的两个丝杠27上，第二传动带282的两端分别套设在第一传动带281的一端和驱动电机29之间，每个传动带之间错落设置。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中第一下层架板11的上方设有与第一架板5上的滑槽一一对应的滑托，滑托与第一下层架板11一体成型，第一架板5中的丝杠27与滑托一一对应，丝杠转动带动滑托向前、向后平移，从而实现轮椅上层的平移。同理，第二下层架板13的下方设有与第二架板14上的滑槽一一对应的滑托，滑托与第二下层架板13一体成型，第二架板14中的丝杠27与滑托一一对应，丝杠27转动带动滑托向前、向后平移，从而实现轮椅下层的平移。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中第一架板5的下方和第二架板14的上方靠近第一传动带281的位置分别设有驱动电机29，驱动电机29用于为第一传动带281提供牵引力，每个驱动电机29分别通过第二传动带282连接对应的第一传动带281的一端。

具体的，在本实施例中，在第一架板5的下方和第二架板14的上方靠近第一传动带281的位置分别设有与对应的驱动电机29，驱动电机29的轴承通过第二传动带282连接第一传动带281的一端，电机驱动时，驱动电机29的轴承通过第二传动带282带动第一传动带281转动，第一传动带281带动中间的两丝杠27转动，从而带动第三传动带283做相应的动作，进而实现丝杠组的转动，丝杠27再将自身的转动转变为轮椅上层和轮椅下层的相对水平移动，节省空间的同时提高使用过程中的稳定性，且移动距离可以通过旋转圈数量化确定。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中锁紧机构采用刹车器实现，刹车器包括凸轮伸缩杆251和弹簧252和压盘253；

凸轮伸缩杆251和弹簧252相配合，使压盘253压在移动轮的表面以锁定移动轮。

具体的，在本实施例中，刹车器通过两侧四个螺钉M12将U型刹车器支架固定在移动轮的移动轮支架上，凸轮伸缩杆251向下移动伸长，压迫弹簧252，使弹簧252发生形变，推动弹簧刹车杆，使弹簧刹车杆另一端的压盘压在移动轮的表面，锁定移动轮固定不动；凸轮伸缩杆251向上移动收缩，使弹簧252恢复原状，使弹簧刹车杆另一端的压盘离开在移动轮的表面，将移动轮解锁。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中轮椅下层的两侧分别设有竖直设置的第三架板17，第三架板17垂直设置于第二架板14的两侧边缘，第三架板17的内侧分别设有液压泵4，液压泵4用于为液压缸提供液压油，液压泵4从液压油箱中吸入油液，形成压力油排出，并送到液压缸。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中第二移动轮16上设有移动轮电机2，移动轮电机2驱动第二移动轮16的运动，进而实现轮椅的前进和后退，其中移动轮电机2上还设有齿轮15。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中丝杠组采用多个滚珠丝杠组成，滚珠丝杠27包括螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器。滚珠丝杠27的主要功能是将旋转运动转换成线性运动，滚珠丝杠27作为主动体，螺母随着丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，与螺母座和螺母连接的轮椅上层和轮椅下层，实现对应的直线运动，具有很小的摩擦阻力同传动效率高。

作为优选地实施方式，该种升降式爬楼轮椅，其中第三液压缸3上还设有传感器18，传感器18用于感知上下楼时台阶的宽度和深度信息。

现提供两具体实施例对本技术方案进行阐释和说明：

实施例一

应用该种升降式爬楼轮椅上楼，具体步骤流程如下：

步骤1a：第三液压缸3上的传感器18扫描并获取台阶宽度和深度信息，座椅层下方的横向液压缸伸长，连杆20伸直，座椅9向上升高10-15cm，轮椅上层的第二液压缸12和轮椅下层的第三液压缸3全部抬升，根据获取的台阶宽度和深度信息，轮椅上层的两前第二液压缸12收缩一个台阶深度的高度，轮椅上层和座椅层向前移动，使轮椅上层的两前轮恰好接触第一级台阶的上表面。

步骤2a：轮椅下层的两前第三液压缸3收缩一个台阶深度的高度，轮椅下层向前移动，使轮椅上层和轮椅下层的前轮均接触第一级台阶的上表面，轮椅继续前进至前轮碰触到第二台阶面的竖直壁面，在后续上楼梯过程中，轮椅的第三液压缸3的高度均恒定不变，不再伸缩，且八个移动轮均处于锁紧状态。

步骤3a：以轮椅下层作为支撑，轮椅上层和轮椅下层之间的竖直的第二液压缸12组均向上上升一个台阶深度的高度，从而使得轮椅上层相对轮椅下层抬升起一个台阶的高度。第一架板5下方的驱动电机29正向工作，驱动传动带动作，进而带动丝杠组正向转动，使轮椅上层相对下层向前移动一个台阶宽度。

步骤4a：以轮椅上层作为支撑层，第二液压缸12组收缩，使得轮椅下层相对轮椅上层向上抬升一个台阶高度。轮椅上层的位置固定不变，第一架板5下方的驱动电机29反向工作，驱动传动带动作，进而带动丝杠组反向转动，使轮椅下层相对轮椅上层前进一个台阶宽度。

步骤5a：循环步骤3至步骤5，直到完成各台阶的爬升，达到上楼的目的，再解开移动轮的锁紧。

实施例二

应用该种升降式爬楼轮椅下楼，具体步骤流程如下：

步骤1b：第三液压缸3上的传感器18扫描并获取台阶宽度和深度信息，座椅层下方的横向液压缸伸长，连杆20伸直，座椅9向上升高10-15cm，根据获取的台阶宽度和深度信息，轮椅上层的两前轮向前移动至超过第一级台阶的边缘，第一架板5下的前两第二液压缸12向下伸长一个台阶深度的高度，使轮椅上层的两前轮恰好接触第一级台阶的上表面。

步骤2b：轮椅上层和座椅层向前移动，轮椅下层的两前第三液压缸3向下伸长一个台阶深度的高度，使轮椅上层和轮椅下层的前轮均接触第一级台阶的上表面，轮椅继续前进至前轮碰触到第二台阶的边缘，在后续下楼梯过程中，轮椅的第三液压缸3的高度均恒定不变，不再伸缩，且八个移动轮均处于锁紧状态。

步骤3b：将第二移动轮16解锁，以轮椅上层作为支撑，第二架板14上方的驱动电机29正向工作，驱动传动带动作，进而带动丝杠组正向转动，使轮椅下层相对轮椅上层向前移动一个台阶宽度，再将第二移动轮16锁紧，轮椅上层和轮椅下层之间的竖直的第二液压缸12组均向下伸长一个台阶深度的高度，从而使得轮椅下层相对轮椅上层下降一个台阶的高度。

步骤4b：将第一移动轮26解锁，以轮椅下层作为支撑层，第二架板14上方的驱动电机29反向工作，驱动传动带动作，进而带动丝杠组反向转动，使轮椅上层相对轮椅下层向前移动一个台阶宽度，再将第一移动轮26锁紧，轮椅上层和轮椅下层之间的竖直的第二液压缸12组均向下收缩一个台阶深度的高度，从而使得轮椅上层相对轮椅下层下降一个台阶的高度。

步骤5b：循环步骤3至步骤5，直到完成各台阶的下降，达到下楼的目的，再将所有的移动轮解锁。

本发明的有益效果在于：

本发明通过几组升降机构的组合，能够实现逐级式、步进式的上、下楼动作，将倾斜的运动轨迹转变为水平方向和竖直方向的移动，具有较高的稳定性，能够提高使用的安全性，同时，该轮椅上、下楼的运动过程类似常人上、下楼的动作，能够给使用者带来一种良好的使用体验感。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述轮椅包括：

座椅层，所述座椅层包括座椅，所述座椅的上端左右两侧均设有扶手，其中一所述扶手上设有操纵杆，所述操纵杆用于控制所述轮椅的运动；

轮椅上层，所述轮椅上层包括第一架板，所述第一架板的底部四角处分别通过第三升降机构连接有第一移动轮；

轮椅下层，所述轮椅下层包括第二架板，所述第二架板的底部四角处分别通过所述第三升降机构连接有第二移动轮，所述第三升降机构用于调节所述轮椅上层和所述轮椅下层相对于地面的高度；

所述第一移动轮和所述第二移动轮上均设有锁紧机构，所述锁紧机构用于将所述第一移动轮和所述第二移动轮锁紧；

所述座椅层和所述轮椅上层之间设有第一升降机构，所述第一升降机构用于调节所述座椅层相对于所述轮椅上层的高度，所述第一升降机构包括第一上层架板和第二上层架板，所述第一上层架板和所述第二上层架板之间通过平行设置的多组连杆连接，每组所述连杆之间均安装有第一液压缸；

所述轮椅上层和所述轮椅下层之间设有第二升降机构，所述第二升降机构用于调节所述轮椅上层相对于所述轮椅下层的高度，所述第二升降机构包括第一下层架板和第二下层架板，所述第一下层架板和所述第二下层架板之间设有多组竖直设置的第二液压缸；

所述第三升降机构包括第三液压缸，所述第三液压缸的末端通过支撑杆连接所述移动轮。

2.根据权利要求1所述的智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述轮椅上层和所述轮椅下层还包括丝杠组，所述丝杠组用于推动所述轮椅上层和所述轮椅下层水平方向的平移，所述丝杠组包括左侧丝杠组和右侧丝杠组，分别布设于所述第一架板和所述第二架板的内部；

所述第一架板和所述第二架板的同一端分别设有第一传动带和第三传动带，所述第一传动带和所述第三传动带用于带动所述丝杠的转动，所述第一传动带的两端分别套接在所述左侧丝杠组中最右端的丝杠上和所述右侧丝杠组中最左端的丝杠上，所述第三传动带的两端分别套接在所述丝杠组中同一侧相邻的两个所述丝杠上。

3.根据权利要求2所述的智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述第一架板的下方和所述第二架板的上方靠近所述第一传动带的位置分别设有驱动电机，所述驱动电机用于为所述第一传动带提供牵引力，每个所述驱动电机分别通过第二传动带连接对应的所述第一传动带的一端。

4.根据权利要求1所述的智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述锁紧机构采用刹车器实现，所述刹车器包括凸轮伸缩杆和弹簧和压盘；

所述凸轮伸缩杆和所述弹簧相配合，使所述压盘压在所述移动轮的表面以锁定所述移动轮。

5.根据权利要求1所述的智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述轮椅下层的两侧分别设有竖直设置的第三架板，所述第三架板的内侧分别设有液压泵，所述液压泵用于为所述液压缸提供液压油。

6.根据权利要求1所述的智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述第二移动轮上设有移动轮电机，所述移动轮电机用于驱动所述移动轮的转动。

7.根据权利要求1所述的智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述丝杠组采用滚珠丝杠组成。

8.根据权利要求1所述的智能升降式爬楼轮椅，其特征在于，所述第三液压缸上还设有传感器，所述传感器用于感知上下楼时台阶的宽度信息和深度信息。

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