CN111643286B - 自平衡电动轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自平衡电动轮椅，技术方案是，包括自下而上的底座、旋转升降台和支撑输送台，底座包括用于调整底座位置的行走机构；旋转升降台包括用于调整竖直方向高度位置的升降机构和用于调整水平面内角度的旋转机构；支撑输送台包括用于支撑人体的支撑机构和用于将支撑机构朝向一侧推出或收回的输送机构，本发明从轮椅到床上转移的过程中，输送机构伸出重心发生偏移时，配重块对应朝向支撑机构伸缩的反方向伸出或收回，对轮椅的横向平衡进行动态调整，防止轮椅倾翻；通过输送机构和传送机构实现人体向床面的输送，更好实现自动上床和下床功能；使用灵活方便。

Description

自平衡电动轮椅

技术领域

本发明涉及动轮椅，特别是一种自动送使用者上床和下床的自平衡多功能电动轮椅。

背景技术

我国是个人口大国，是世界上人口最多的国家，人口老龄化也日益加重，为了帮助老年人更好的独立生活，实现独立起居等动作，从而减少儿女的负担，因此对轮椅的需求量也越来越多，随着社会对轮椅的总需求量随之增多，使整个轮椅行业面临巨大挑战，针对其功能性也有严峻的挑战。功能单一的轮椅已经不能满足使用者的需求，因此设计一种多功能适用、经济、安全的电动轮椅来辅助残疾人有重要的意义。近年来，国内外的许多公司、大学和研究机构都对辅助性轮椅做出了的研究，提出了相应的产品或解决方案。经过这些年的发展，市面上也出现了许多种类的电动轮椅，有升降电动轮椅、旋转电动轮椅、上下楼梯电动轮椅、辅助上床等多种功能的电动轮椅。但是大多数都是功能单一，只能实现单一的运动，且大多数需要有人陪同,不能满足现实生活中老人需要的多种运动，因此研究一种多功能的电动轮椅势在必行。

中国专利文献（申请号201120429383.6）涉及一种升降式电动轮椅，该轮椅由底盘、控制手柄、座椅、剪式千斤顶以及控制千斤顶升降的直线电机组成，其中千斤顶连接在地盘与座椅之间，带有键盘的控制手柄安装在座椅上，控制所述的剪式千斤顶升降的直线电机固定在底盘上。该轮椅可以通过控制手柄控制来电机，从而电机控制剪式千斤顶的升降，通过升降机构的作用可以在不借助其他器械的前提下能够将人抬升到一定的高度，从而满足一些肢体残障者的需求。但该机构功能单一，只能将人抬升到一定高度，只能满足高度需求的一些行为。

中国专利文献（申请号201120429383.6）的基础上，中国专利文献（申请号201420470513.4）涉及一种可上床的电动轮椅，此轮椅在升降的基础上增加了可上床机构，但此轮轮椅只能一边升一边送人上床，两个运动不能单独执行，并且只能对固定形式的床执行此运动。以上两专利均不能实现座椅的360°自由旋转，第一种专利只能实现升降，第二种虽然可以辅助上床，但是伸缩和升降只能同步进行，有局限性。因此不能满足老年人一些基本需求。

综上所述以上两个都有相应功能的不足，更重要的是，在上床的过程中，轮椅的重心发生的了改变，非常容易发生倾翻，因此针对当前轮椅功能单一以及更好的满足当前社会残障人的迫切需要，设计一种可以升降、360°自由旋转以及更好实现自动上床和下床功能、并且安全可靠的电动轮椅势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种自平衡电动轮椅，可有效解决高度、方位、角度、坐姿可任意调节，自动上床和下床功能以及动态调整平衡的问题。

本发明解决的技术方案是：

一种自平衡电动轮椅，包括自下而上的底座、旋转升降台和支撑输送台，底座包括用于调整底座位置的行走机构；旋转升降台包括用于调整竖直方向高度位置的升降机构和用于调整水平面内角度的旋转机构；支撑输送台包括用于支撑人体的支撑机构和用于将支撑机构朝向一侧推出或收回的输送机构；

所述升降机构和旋转机构自下而上依次设置在行走机构上，所述支撑机构设置在旋转机构的转动部分上，支撑机构上设置有用于将其朝向一侧伸缩的输送机构；

所述底座还包括重心调整机构，所述重心调整机构包括控制器、配重块以及驱动配重块沿横向水平移动的伸缩驱动部件，控制器分别与输送机构的驱动部件和伸缩驱动部件相连，构成支撑机构朝向一侧伸缩的实时平衡调节结构。

优选的，所述的重心调整机构还包括用于检测支撑机构重心的陀螺仪和驱动配重块沿纵向水平移动的第一电机，陀螺仪设置在支撑机构上，控制器分别与陀螺仪和第一电机相连。

所述的支撑机构包括座板、铰接在所述座板上沿的背靠板以及铰接在所述座板上沿的脚踏板，座板的上下沿分别固定有两个第二电机，第二电机的转动轴通过联轴器连接有同轴设置的第一传动轴，第一传动轴上固定有第一齿轮，背靠板下沿和脚踏板上沿分别固定有第二传动轴，第二传动轴上固定有与第一齿轮啮合的第二齿轮，构成座板和背靠板、脚踏板的相对角度调节结构；陀螺仪有3个，分别设置在座板、背靠板和脚踏板上，陀螺仪和第二电机均与控制器相连。

优选的，所述的输送机构包括固定在座板下表面四角部的四个导向轮，其中一个导向轮一侧的座板上固定有第三电机，第三电机的转动轴与该导向轮的轮轴同轴连接在一起，构成导向轮的转动驱动结构，旋转机构的顶面两侧分别设置有与导向轮相对应的滑轨，导向轮滚动设置在滑轨内，沿其长度方向前后滚动，构成支撑机构朝向一侧伸出或收回的导向结构，所述第三电机与控制器相连。

优选的，所述支撑机构上设置有多组分别位于座板、背靠板和脚踏板上的传送机构，每组传送机构均包括嵌于座板、背靠板和脚踏板沟槽内的平行连杆，平行连杆上铰接有支撑臂，沟槽内固定有用于驱动平行连杆转动的第四电机；第四电机与控制器相连。

优选的，所述的自平衡电动轮椅还包括辅助平衡支撑机构，平衡支撑机构包括上部辅助平衡支撑机构和下部辅助平衡支撑机构，所述上部辅助平衡支撑机构包括支撑杆，旋转机构的顶面两侧分别设置有与滑轨长度方向平行的第一轨道轴和第二轨道轴，第一轨道轴和第二轨道轴上滑动设置有滑块，第一轨道轴和第二轨道轴之间设置有转动连接在旋转机构顶面与二者平行的第一丝杆，滑块与第一丝杆螺纹连接，旋转机构的顶面一侧固定有用于驱动第一丝杆旋转的第五电机，构成滑块沿轨道轴长度方向前后滑动的导向驱动结构；支撑杆固定在滑块的一端且支撑杆的轴线方向与滑轨长度方向平行，支撑杆远离滑块的一端固定有支撑座；

所述下部辅助平衡支撑机构包括地面侧向滑动支撑，地面侧向滑动支撑包括支撑杆外壳，行走机构的底座外壳或升降机构的底板之间分别固定有与滑轨长度方向平行的第三轨道轴和第四轨道轴，支撑杆外壳滑动设置在第三轨道轴和第四轨道轴上，第三轨道轴和第四轨道轴一侧设置有转动连接在外壳或底板上且与第三轨道轴平行的第二丝杆，支撑杆外壳与第二丝杆螺纹连接，第二丝杆一端连接有用于驱动其选择的第六电机，构成支撑杆外壳沿轨道轴长度方向前后滑动的导向驱动结构；支撑杆外壳内固定有推杆支架，推杆支架上铰接有第一电动推杆，支撑杆外壳还铰接有支架，支架底部转动设置有滑动支撑轮，第一电动推杆的活动部分与支架固定在一起，构成支架的角度调节结构；所述第五电机和第六电机均与控制器相连，所述第一电动推杆与控制器相连。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、从轮椅到床上转移的过程中，输送机构伸出重心发生偏移时，配重块对应朝向支撑机构伸缩的反方向伸出或收回，对轮椅的横向平衡进行动态调整，防止轮椅倾翻；

2、陀螺仪检测轮椅沿纵向的重心，当人体为坐姿的改变导致纵向重心发生偏移时，配重块对应朝向重心的反方向沿纵向伸出或收回，对轮椅的纵向平衡进行调整，防止轮椅倾翻；

3、本发明采用上下两层辅助平衡支撑机构,增加轮椅将使用者送至床上时的稳定性；上部辅助平衡支撑机构在床上形成一个支撑,确保输送机构和传送机构将人体送至床上时因重心不稳而导致轮椅失去平衡，下部辅助平衡支撑机构在输送机构运送人体的时候在床下形成一个支撑，确保输送机构和传送机构将人体送至床上时因重心不稳而导致轮椅失去平衡，有效防止轮椅倾翻，进一步提高了使用者上下床时的稳定性和安全性。

4、通过升降机构调整轮椅的整体高度，使用者可根据自身需要调整轮椅合适的高度；通过旋转机构调整不同的方位；通过倾斜板翻转,进而调整人体在轮椅上的坐姿状态，起到帮助使用者倾斜身子的功能，高度、方位、角度、坐姿可任意调节，通过输送机构和传送机构实现人体向床面的输送，更好实现自动上床和下床功能；使用灵活方便。

附图说明

图1为本发明立体装配示意图（爆炸图）。

图2为本发明的立体图。

图3为本发明的工作状态立体图。

图4为本发明支撑机构的立体图。

图5为本发明支撑机构的剖视立体图。

图6-7为本发明升降机构两个状态的立体图。

图8为本发明旋转机构的立体图。

图9-10为本发明行走机构和下部辅助平衡支撑机构的立体图。

图11为本发明的上部辅助平衡支撑机构的立体剖视图。

图12为本发明的下部辅助平衡支撑机构的立体剖视图。

图13为本发明的电路原理框式图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-13所示，本发明包括自下而上的底座Ⅲ、旋转升降台Ⅱ和支撑输送台Ⅰ，底座Ⅲ包括用于调整底座位置的行走机构1d；旋转升降台Ⅱ包括用于调整竖直方向高度位置的升降机构1c和用于调整水平面内角度的旋转机构1b；支撑输送台Ⅰ包括用于支撑人体的支撑机构1a和用于将支撑机构朝向一侧推出或收回的输送机构1g；

所述升降机构1c和旋转机构1b自下而上依次设置在行走机构1d上，所述支撑机构1a设置在旋转机构1b的转动部分上，支撑机构1a上设置有用于将其朝向一侧伸缩的输送机构1g；

所述底座Ⅲ还包括重心调整机构1f，所述重心调整机构1f包括控制器、配重块5o以及驱动配重块5o沿横向水平移动的伸缩驱动部件，控制器分别与输送机构1g的驱动部件和伸缩驱动部件相连，构成支撑机构朝向一侧伸缩的实时平衡调节结构；

使用时，输送机构1g的驱动部件将支撑机构朝向一侧伸缩，重心发生偏移时，配重块5o对应朝向支撑机构伸缩的反方向伸出或收回，对轮椅的横向平衡进行调整，防止轮椅倾翻。

为保证使用效果，所述的重心调整机构1f还包括用于检测支撑机构1a重心的陀螺仪和驱动配重块5o沿纵向水平移动的第一电机5l，陀螺仪设置在支撑机构上，控制器分别与陀螺仪和第一电机相连。

所述的支撑机构1a包括座板3e、铰接在所述座板3e上沿的背靠板3d以及铰接在所述座板3e上沿的脚踏板3i，座板3e的上下沿分别固定有两个第二电机3a，第二电机3a的转动轴通过联轴器连接有同轴设置的第一传动轴3g，第一传动轴3g上固定有第一齿轮3f，背靠板3d下沿和脚踏板3i上沿分别固定有第二传动轴3j，第二传动轴3j上固定有与第一齿轮3f啮合的第二齿轮3h，构成座板和背靠板、脚踏板的相对角度调节结构；陀螺仪有3个，分别设置在座板、背靠板和脚踏板上，陀螺仪和第二电机均与控制器相连。

通过第二电机带动第一传动轴旋转，通过两齿轮啮合进带动第二传动轴旋转，进而带动背靠板3d、脚踏板3i旋转，以配合人体姿势进行对应调整，人体需要躺下时，如图3所示，背靠板3d、脚踏板3i可旋转至与坐板3e水平的位置，所述座板、背靠板和脚踏板上覆盖有坐垫、靠垫或保护罩与人体直接接触，图中未给出，防止电机或齿轮接触人体。

3个陀螺仪分别用于感应座板、背靠板和脚踏板的重心，从而检测轮椅沿纵向的重心，如当人体为坐姿时，重心主要在座板上，人体为靠姿时，重心在座板和背靠板上，则通过重心的感应，重心发生偏移时， 配重块5o对应朝向重心的反方向沿纵向伸出或收回，对轮椅的纵向平衡进行调整，防止轮椅倾翻。所述配重块可以设置为与使用者重量一致，方便重心调整。

所述的输送机构1g包括固定在座板3e下表面四角部的四个导向轮2b，其中一个导向轮一侧的座板上固定有第三电机2c，第三电机2c的转动轴与该导向轮的轮轴同轴连接在一起，构成导向轮的转动驱动结构，旋转机构1b的顶面两侧分别设置有与导向轮相对应的滑轨2a，导向轮滚动设置在滑轨内，沿其长度方向前后滚动，构成支撑机构朝向一侧伸出或收回的导向结构，所述第三电机2c与控制器相连。

座板3e侧面设置有用于监测床面高度的红外测距传感器，红外测距传感器与控制器相连，同时控制器分别与升降机构1c和旋转机构1b的驱动部件相连，位于座板3e上的人体需要转移到床上时，旋转机构控制其旋转，使输送机构的伸出方向与床面所在侧正对，第二电机调整背靠板3d、脚踏板3i旋转至与坐板3e水平的位置，升降机构提升座板，红外测距传感器检测其高于床面时，输送机构带动座板朝向床面所在侧伸出，配重块5o对应朝向支撑机构伸缩的反方向伸出，对轮椅的横向平衡进行调整，防止轮椅倾翻，从而实现将轮椅支撑输送台Ⅰ连带着使用者送至床上；

所述支撑机构1a上设置有多组分别位于座板、背靠板和脚踏板上的传送机构，每组传送机构均包括嵌于座板、背靠板和脚踏板沟槽3l内的平行连杆3b，平行连杆3b上铰接有支撑臂3c，沟槽3l内固定有用于驱动平行连杆3b转动的第四电机3k；第四电机与控制器相连。平行连杆3b与支撑臂3c铰接，沟槽为平行连杆3b的折叠和支撑臂3c收回提供空间，如图4、5所示，通过第四电机带动平行连杆3b旋转进而带动支撑臂3c的伸出和回收，使用者在上床只需坐在轮椅上,经由升降结构对轮椅的高度进行调整,再经输送机构在将轮椅支撑输送台Ⅰ连带人体送至床上后,传送结构再将人体从轮椅支撑机构运送至床上,待人体上床后支撑臂再在第四电机和平行连杆的带动下回收,从而完成自动上床过程，下床过程亦与上床过程相反。

所述的自平衡电动轮椅还包括辅助平衡支撑机构，平衡支撑机构包括上部辅助平衡支撑机构和下部辅助平衡支撑机构，所述上部辅助平衡支撑机构包括支撑杆7b，旋转机构1b的顶面两侧分别设置有与滑轨2a长度方向平行的第一轨道轴7f和第二轨道轴7d，第一轨道轴7f和第二轨道轴7d上滑动设置有滑块7c，第一轨道轴7f和第二轨道轴7d之间设置有转动连接在旋转机构顶面与二者平行的第一丝杆7g，滑块7c与第一丝杆7g螺纹连接，旋转机构的顶面一侧固定有用于驱动第一丝杆旋转的第五电机7e，构成滑块沿轨道轴长度方向前后滑动的导向驱动结构；支撑杆7b固定在滑块的一端且支撑杆的轴线方向与滑轨长度方向平行，支撑杆7b远离滑块的一端固定有支撑座7a；

所述下部辅助平衡支撑机构包括地面侧向滑动支撑，地面侧向滑动支撑包括支撑杆外壳8a，行走机构1d的底座外壳5h或升降机构1c的底板4h之间分别固定有与滑轨2a长度方向平行的第三轨道轴8d和第四轨道轴8e，支撑杆外壳8a滑动设置在第三轨道轴8d和第四轨道轴8e上，第三轨道轴8d和第四轨道轴8e一侧设置有转动连接在外壳5h或底板4h上且与第三轨道轴平行的第二丝杆8g，支撑杆外壳8a与第二丝杆8g螺纹连接，第二丝杆8g一端连接有用于驱动其选择的第六电机8f，构成支撑杆外壳沿轨道轴长度方向前后滑动的导向驱动结构；支撑杆外壳8a内固定有推杆支架8b，推杆支架8b上铰接有第一电动推杆8h，支撑杆外壳8a还铰接有支架8i，支架8i底部转动设置有滑动支撑轮8j，第一电动推杆8h的活动部分与支架8i固定在一起，构成支架的角度调节结构；所述第五电机和第六电机均与控制器相连，所述第一电动推杆与控制器相连。

本装置采用上下两层辅助平衡支撑机构,增加轮椅将使用者送至床上时的稳定性；上部辅助平衡支撑机构使用时，通过第五电机7e带动丝杠旋转，从而驱动滑块7c沿轨道轴长度方向前后滑动，从而实现支撑杆7b连带着支撑座7a水平伸出。当轮椅行驶至床边时,支撑杆7b连带着支撑座7a水平伸出通过升降机构调整轮椅整体高度从而使支撑座7a落到床面上,从而在床上形成一个支撑,确保输送机构和传送机构将人体送至床上时因重心不稳而导致轮椅失去平衡，此外支撑杆7b还起到一个轨道作用,减小输送机构将人体送至床上时摩擦力过大的问题。

下部辅助平衡支撑机构使用时，通过第一电动推杆8h的伸出和收回进而带动支架8j和滑动轮8j旋转调节角度,从而实现根据不同地形调整至合适角度；轮椅行驶至床边时,第六电机驱动第二丝杠旋转，先将支撑杆外壳8a及其内部结构水平伸出至合适的距离,此后第一电动推杆8h通过调整伸出的长度从而调整支架8i、滑动轮8j的位置,从而在输送机构运送人体的时候在床下形成一个支撑，确保输送机构和传送机构将人体送至床上时因重心不稳而导致轮椅失去平衡，有效防止轮椅倾翻，进一步提高了使用者上下床时的稳定性和安全性。

所述的行走机构1d的底座外壳5h下表面分别固定有沿纵向布置的顶部导向轨5n和底部导向轨5k，滑动板5p的上表面固定有与顶部导向轨5n相对应的上滑台，上滑台与顶部导向轨5n滑动连接，滑动板5p的下表面固定有与底部导向轨5k相对应的下滑台，下滑台与底部导向轨5k滑动连接，构成滑动板沿纵向的滑动导向结构，底座外壳5h上还转动连接有由第一电机5l驱动的第三丝杆5m，第三丝杆5m与滑动板5p顶部的上滑台螺纹连接，构成滑动板沿纵向滑动的驱动结构，滑动板5p上设置有沿横向伸缩的第二电动推杆5j，配重块5o固定在第二电动推杆5j的伸缩杆外端上，所述第一电机5l和第二电动推杆5j均与控制器相连，构成配重块沿横向、纵向的位置调节结构。

这里的第二电动推杆即为前述用于驱动配重块5o沿横向水平移动的伸缩驱动部件。第二电动推杆5j的伸出和收回即可实现配重块沿着横向（X方向）移动，同时通过第一电机5l带动丝杠旋转即可实现滑动板5q连带着电动推杆和配重块5p等形成一个纵向（Y方向）的移动，通过移动配重块的位置,产生一个对轮椅的力矩从而减小使用者在上床时因为重心的偏移产生倾翻风险的问题,提高了使用者上下床时的稳定性和安全性。

所述的“横向”与滑轨2a的长度方向平行，所述的纵向与滑轨2a的长度方向相垂直。

所述配重块5o与滑动板5p之间连接有伸缩部件5q，伸缩部件5q可以是伸缩轨道、伸缩杆等常规的伸缩部件，进一步提高配重块沿横向伸缩过程中稳定。

所述行走机构1d包括设置在底座外壳5h下方四角部的行走轮5a，行走轮5a的轮轴5b与第七电机5c相连，构成轮椅的行走驱动结构。

底座外壳5h底部固定有轴承座5f，行走轮5a固定在轮轴5b上，轮轴5b远离行走轮一端经轴承转动连接在轴承座上，第七电机5c的固定在底座外壳5h上，第七电机5c的转动轴上固定有第三齿轮5d，轮轴5b上固定有与第三齿轮5d啮合的第四齿轮5e，构成行走轮动力传动结构。通过第七电机5c带动两个齿轮转动，从而驱动轮轴5b旋转，进而带动行走轮旋转,从而实现轮椅行驶时动力供给。

所述的升降机构1c包括固定在底座外壳5h上表面的升降机构底板4h，升降机构底板4h两侧分别经沿高度方向伸缩的平行四连杆4i装有升降机构顶板4k，升降机构底板4h上设置有用于支顶平行四连杆4i的第三电动推杆4f，构成升降机构顶板的高度位置调节结构，所述第三电动推杆4f与控制器相连。

所述第三电动推杆4f的下端铰接在推杆支架4g上，升降机构底板4h两侧分别开有沿纵向布置的下轨道槽4m，推杆支架4g的两端通过滑块滑动连接在下轨道槽4m内，下轨道槽4m正上方的升降机构底板4h上开有与下轨道槽相一致的上轨道槽4n，上轨道槽4n之间滑动设置有上滑杆4o，同侧的平行四连杆4i上、下两端各有两个连接点，位于下端的两个连接点中，其中一个与升降机构底板4h铰接，另一个与推杆支架4g铰接，位于上端的两个连接点中，其中一个与升降机构顶板4k铰接，另一个与上滑杆4o铰接，两侧的平行四连杆4i中部之间转动连接有支撑光杆4l，第三电动推杆4f的上端与对侧斜上方的支撑光杆4l铰接，通过第三电动推杆4f的伸出和收回带动平行四连杆4i伸缩,从而使最上滑杆4o和推杆支架4g在轨道槽间形成滑动,从而实现和升降机构顶板4k相对于升降机构底板4h上升和下降,进而调整轮椅的整体高度，使用者可根据自身需要调整轮椅合适的高度,适用于家庭和公共场合。

所述的旋转机构1b包括倾斜板6d和旋转板6c，旋转板6c中心固定有向下延伸的转动轴6f，转动轴6f的下端通过轴承与倾斜板6d转动连接，倾斜板6d一侧的下表面通过铰链6k与升降机构顶板4k铰接，升降机构顶板4k上铰接有第四电动推杆6e，第四电动推杆6e的伸缩部分与远离铰链一侧的倾斜板下表面铰接，构成倾斜板和旋转板的倾斜角度调节结构，，倾斜板的底面固定有用于驱动转动轴旋转的第八电机6i，第八电机6i与第四电动推杆6e均与控制器相连。

旋转板下方的转动轴6f上固定有第五齿轮6b，转动轴6f一侧的旋转板下表面转动连接有向下延伸的驱动轴6l，驱动轴6l上固定有与第五齿轮6b啮合的第六齿轮6a，第六齿轮6a下方的驱动轴上固定有第一锥形齿轮6h，第八电机6i的转动轴上固定有与第一锥形齿轮6h啮合的第二锥形齿轮6j，构成旋转板的转动动力传动结构。

通过第四电动推杆6e会带动倾斜板6d的翻转,进而调整人体在轮椅上的坐姿状态，从而起到帮助使用者倾斜身子的功能。通过第八电机6i带动第二锥形齿轮转动，从而带动第一锥形齿轮6h和驱动轴转动，从而通过啮合的第五齿轮6b和第六齿轮带动转动轴旋转，最终带动旋转板6c转动，从而调整轮椅在平面内的角度。

滑轨2a以及上部辅助平衡支撑机构均设置在旋转板的两侧，同时在滑轨两端的旋转板上还分别设置有扶手，远离支撑机构伸出侧的扶手为固定扶手4e，靠近支撑机构伸出侧的扶手为升降扶手4a，升降扶手包括固定在同侧旋转板上的支撑板4c，支撑板4c上设置有导向套4b，升降扶手4a通过滑动设置在导向套4b内，去升降驱动可以通过增设一个电动推杆等常规的伸缩方式来实现，如将电动推杆固定在支撑板4c上，电动推杆的活动部分与升降扶手4a固定连接，带动其升降，也可采用其他等同功能的结构替代，该具有升降和在最高处固定的升降扶手4a为现有技术，如拉杆行李箱的行李等，如图3所示，当支撑机构需要伸出时，升降扶手下降。

所述的控制器分别与按键、显示器和电源相连；按键用于输入指令，显示器用于显示轮椅状态，电源用于为各元器件供电。控制器可设置在固定扶手上，方便操作，控制器为现有技术，用于接收陀螺仪和红外测距传感器采集的数据，并对各个电机和电动推杆作出对应的操作，如可采用型号为STC89C51的单片机控制器等。

本发明的使用情况是，使用者坐在支撑机构上，通过升降机构1c调整轮椅的整体高度，使用者可根据自身需要调整轮椅合适的高度；通过旋转机构1b调整不同的方位；通过第二电机驱动背靠板3d、脚踏板3i旋转，以配合人体姿势进行对应调整，人体需要躺下时，如图3所示，背靠板3d、脚踏板3i可旋转至与坐板3e水平的位置。3个陀螺仪分别用于感应座板、背靠板和脚踏板的重心，从而检测轮椅沿纵向的重心，如当人体为坐姿时，重心主要在座板上，人体为靠姿时，重心在座板和背靠板上，则通过重心的感应，重心发生偏移时， 配重块对应朝向重心的反方向沿纵向伸出或收回，对轮椅的纵向平衡进行调整，防止轮椅倾翻；需要上床时，旋转机构控制其旋转，使输送机构的伸出方向与床面所在侧正对，第二电机调整背靠板3d、脚踏板3i旋转至与坐板3e水平的位置，升降机构提升座板，红外测距传感器检测其高于床面时，输送机构带动座板朝向床面所在侧伸出，伸出后升降机构下降使支撑座支撑在床面上，同时下部底座的辅组支撑杆由电动推杆指向床的一侧进行推送，将两个辅助支撑杆伸出进行支撑，其一增大了支撑面积，其二起到支撑作用，传送结构再将人体从轮椅支撑机构运送至床上，待人体上床后支撑臂再在第四电机和平行连杆的带动下回收,从而完成自动上床过程，配重块5o对应朝向支撑机构伸缩的反方向伸出，对轮椅的横向平衡进行调整，防止轮椅倾翻，从而实现将轮椅支撑输送台Ⅰ连带着使用者送至床上；下床过程亦与上床过程相反。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、从轮椅到床上转移的过程中，输送机构伸出重心发生偏移时，配重块对应朝向支撑机构伸缩的反方向伸出或收回，对轮椅的横向平衡进行动态调整，防止轮椅倾翻；

2、陀螺仪检测轮椅沿纵向的重心，当人体为坐姿的改变导致纵向重心发生偏移时，配重块对应朝向重心的反方向沿纵向伸出或收回，对轮椅的纵向平衡进行调整，防止轮椅倾翻；

3、本发明采用上下两层辅助平衡支撑机构,增加轮椅将使用者送至床上时的稳定性；上部辅助平衡支撑机构在床上形成一个支撑,确保输送机构和传送机构将人体送至床上时因重心不稳而导致轮椅失去平衡，下部辅助平衡支撑机构在输送机构运送人体的时候在床下形成一个支撑，确保输送机构和传送机构将人体送至床上时因重心不稳而导致轮椅失去平衡，有效防止轮椅倾翻，进一步提高了使用者上下床时的稳定性和安全性。

4、通过升降机构调整轮椅的整体高度，使用者可根据自身需要调整轮椅合适的高度；通过旋转机构调整不同的方位；通过倾斜板翻转,进而调整人体在轮椅上的坐姿状态，起到帮助使用者倾斜身子的功能，高度、方位、角度、坐姿可任意调节，通过输送机构和传送机构实现人体向床面的输送，更好实现自动上床和下床功能；使用灵活方便。

需要额外支出的是，本申请上述指出的仅仅是一种实施例，并不是用于限制本申请的保护范围，凡是用等同或等同替代手段所做出与本申请技术方案本质上相同的技术方案均属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种自平衡电动轮椅，包括自下而上的底座（Ⅲ）、旋转升降台（Ⅱ）和支撑输送台（Ⅰ），其特征在于，底座（Ⅲ）包括用于调整底座位置的行走机构（1d）；旋转升降台（Ⅱ）包括用于调整竖直方向高度位置的升降机构（1c）和用于调整水平面内角度的旋转机构（1b）；支撑输送台（Ⅰ）包括用于支撑人体的支撑机构（1a）和用于将支撑机构朝向一侧推出或收回的输送机构（1g）；

所述升降机构（1c）和旋转机构（1b）自下而上依次设置在行走机构（1d）上，所述支撑机构（1a）设置在旋转机构（1b）的转动部分上，支撑机构（1a）上设置有用于将其朝向一侧伸缩的输送机构（1g）；

所述底座（Ⅲ）还包括重心调整机构（1f），所述重心调整机构（1f）包括控制器、配重块（5o）以及驱动配重块（5o）沿横向水平移动的伸缩驱动部件，控制器分别与输送机构（1g）的驱动部件和伸缩驱动部件相连，构成支撑机构朝向一侧伸缩的实时平衡调节结构；

所述的重心调整机构（1f）还包括用于检测支撑机构（1a）重心的陀螺仪和驱动配重块（5o）沿纵向水平移动的第一电机（5l），陀螺仪设置在支撑机构上，控制器分别与陀螺仪和第一电机相连；

所述的支撑机构（1a）包括座板（3e）、铰接在所述座板（3e）上沿的背靠板（3d）以及铰接在所述座板（3e）上沿的脚踏板（3i），座板（3e）的上下沿分别固定有两个第二电机（3a），第二电机（3a）的转动轴通过联轴器连接有同轴设置的第一传动轴（3g），第一传动轴（3g）上固定有第一齿轮（3f），背靠板（3d）下沿和脚踏板（3i）上沿分别固定有第二传动轴（3j），第二传动轴（3j）上固定有与第一齿轮（3f）啮合的第二齿轮（3h），构成座板和背靠板、脚踏板的相对角度调节结构；陀螺仪有3个，分别设置在座板、背靠板和脚踏板上，陀螺仪和第二电机均与控制器相连；

所述的输送机构（1g）包括固定在座板（3e）下表面四角部的四个导向轮（2b），其中一个导向轮一侧的座板上固定有第三电机（2c），第三电机（2c）的转动轴与该导向轮的轮轴同轴连接在一起，构成导向轮的转动驱动结构，旋转机构（1b）的顶面两侧分别设置有与导向轮相对应的滑轨（2a），导向轮滚动设置在滑轨内，沿其长度方向前后滚动，构成支撑机构朝向一侧伸出或收回的导向结构，所述第三电机（2c）与控制器相连；

所述支撑机构（1a）上设置有多组分别位于座板、背靠板和脚踏板上的传送机构，每组传送机构均包括嵌于座板、背靠板和脚踏板沟槽（3l）内的平行连杆（3b），平行连杆（3b）上铰接有支撑臂（3c），沟槽（3l）内固定有用于驱动平行连杆（3b）转动的第四电机（3k）；第四电机与控制器相连；

所述的自平衡电动轮椅还包括辅助平衡支撑机构，平衡支撑机构包括上部辅助平衡支撑机构和下部辅助平衡支撑机构，所述上部辅助平衡支撑机构包括支撑杆（7b），旋转机构（1b）的顶面两侧分别设置有与滑轨（2a）长度方向平行的第一轨道轴（7f）和第二轨道轴（7d），第一轨道轴（7f）和第二轨道轴（7d）上滑动设置有滑块（7c），第一轨道轴（7f）和第二轨道轴（7d）之间设置有转动连接在旋转机构顶面与二者平行的第一丝杆（7g），滑块（7c）与第一丝杆（7g）螺纹连接，旋转机构的顶面一侧固定有用于驱动第一丝杆旋转的第五电机（7e），构成滑块沿轨道轴长度方向前后滑动的导向驱动结构；支撑杆（7b）固定在滑块的一端且支撑杆的轴线方向与滑轨长度方向平行，支撑杆（7b）远离滑块的一端固定有支撑座（7a）；

所述下部辅助平衡支撑机构包括地面侧向滑动支撑，地面侧向滑动支撑包括支撑杆外壳（8a），行走机构（1d）的底座外壳（5h）或升降机构（1c）的底板（4h）之间分别固定有与滑轨（2a）长度方向平行的第三轨道轴（8d）和第四轨道轴（8e），支撑杆外壳（8a）滑动设置在第三轨道轴（8d）和第四轨道轴（8e）上，第三轨道轴（8d）和第四轨道轴（8e）一侧设置有转动连接在底座外壳（5h）或底板（4h）上且与第三轨道轴平行的第二丝杆（8g），支撑杆外壳（8a）与第二丝杆（8g）螺纹连接，第二丝杆（8g）一端连接有用于驱动其选择的第六电机（8f），构成支撑杆外壳沿轨道轴长度方向前后滑动的导向驱动结构；支撑杆外壳（8a）内固定有推杆支架（8b），推杆支架（8b）上铰接有第一电动推杆（8h），支撑杆外壳（8a）还铰接有支架（8i），支架（8i）底部转动设置有滑动支撑轮（8j），第一电动推杆（8h）的活动部分与支架（8i）固定在一起，构成支架的角度调节结构；所述第五电机和第六电机均与控制器相连，所述第一电动推杆与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的自平衡电动轮椅，其特征在于，所述的行走机构（1d）的底座外壳（5h）下表面分别固定有沿纵向布置的顶部导向轨（5n）和底部导向轨（5k），滑动板（5p）的上表面固定有与顶部导向轨（5n）相对应的上滑台，上滑台与顶部导向轨（5n）滑动连接，滑动板（5p）的下表面固定有与底部导向轨（5k）相对应的下滑台，下滑台与底部导向轨（5k）滑动连接，构成滑动板沿纵向的滑动导向结构，底座外壳（5h）上还转动连接有由第一电机（5l）驱动的第三丝杆（5m），第三丝杆（5m）与滑动板（5p）顶部的上滑台螺纹连接，构成滑动板沿纵向滑动的驱动结构，滑动板（5p）上设置有沿横向伸缩的第二电动推杆（5j），配重块（5o）固定在第二电动推杆（5j）的伸缩杆外端上，所述第一电机（5l）和第二电动推杆（5j）均与控制器相连，构成配重块沿横向、纵向的位置调节结构。

3.根据权利要求2所述的自平衡电动轮椅，其特征在于，所述行走机构（1d）包括设置在底座外壳（5h）下方四角部的行走轮（5a），行走轮（5a）的轮轴（5b）与第七电机（5c）相连，构成轮椅的行走驱动结构。

4.根据权利要求1或3所述的自平衡电动轮椅，其特征在于，所述的升降机构（1c）包括固定在底座外壳（5h）上表面的升降机构底板（4h），升降机构底板（4h）两侧分别经沿高度方向伸缩的平行四连杆（4i）装有升降机构顶板（4k），升降机构底板（4h）上设置有用于支顶平行四连杆（4i）的第三电动推杆（4f），构成升降机构顶板的高度位置调节结构，所述第三电动推杆（4f）与控制器相连。

5.根据权利要求4所述的自平衡电动轮椅，其特征在于，所述的旋转机构（1b）包括倾斜板（6d）和旋转板（6c），旋转板（6c）中心固定有向下延伸的转动轴（6f），转动轴（6f）的下端通过轴承与倾斜板（6d）转动连接，倾斜板（6d）一侧的下表面通过铰链（6k）与升降机构顶板（4k）铰接，升降机构顶板（4k）上铰接有第四电动推杆（6e），第四电动推杆（6e）的伸缩部分与远离铰链一侧的倾斜板下表面铰接，构成倾斜板和旋转板的倾斜角度调节结构，倾斜板的底面固定有用于驱动转动轴旋转的第八电机（6i），第八电机（6i）与第四电动推杆（6e）均与控制器相连。