CN111888113A - 一种重心适应辅助椅 - Google Patents
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Abstract
一种重心适应辅助椅,本发明涉及一种辅助椅,本发明为解决本发明为解决老年人或残障人士站立起身困难、行走越障、拣拾东西不便等问题,本发明包括包括座椅模块、腿部模块、底盘模块、摇臂模块和两个行星轮模块,座椅模块安装在腿部模块上,腿部模块安装在底盘模块上,摇臂模块安装在底盘模块上,且摇臂模块位于腿部模块的前方,两个行星轮模块分别安装在底盘模块的两侧。本发明针对老年人站立起身、行走越障、辅助捡拾等问题而设计,实现老年人、残疾人生活的帮扶,包括但不限于辅助站立、辅助行走、辅助捡拾等,在一定程度上辅助使用者的生活。
Description
技术领域
本发明涉及一种辅助椅,具体涉及一种重心适应辅助椅,属于辅助椅技术领域。
背景技术
目前,人口老龄化趋势严重,随着年龄的增长,难免会出现行动功能的障碍,老人独立行动力的不足是当今的一大难题。而提高老年人生活质量就成为社会一大需求。
目前,市面上可实现坐、立变换的轮椅主要采用在连杆机构实现姿态变换,底盘通过辅助轮防止其在站立后由于重心的前移而翻倒。但该设计没有从根本上解决站立过程中的重心移动问题,同时,市面上类似设计的助老装置都存在地面适应问题,对工作地面环境要求较高,对于房间内较常见的门框、小台阶都无法顺利通过,地形适应较差,同时其功能较为单一,所占空间较大,空间利用效率不理想。
发明内容
本发明为解决老年人或残障人士站立起身困难、行走越障、拣拾东西不便等问题,进而提出一种重心适应辅助椅。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是:
本发明包括包括座椅模块、腿部模块、底盘模块、摇臂模块和两个行星轮模块,座椅模块安装在腿部模块上,腿部模块安装在底盘模块上,摇臂模块安装在底盘模块上,且摇臂模块位于腿部模块的前方,两个行星轮模块分别安装在底盘模块的两侧。
进一步地,所述底盘模块包括底盘本体、两个侧支架、多个直线导轨、两个丝杠组件、动力分配器、充电端、连接端和气动刹车组件,两个侧支架的下端分别安装在底盘本体上表面的两侧,多个直线导轨沿底盘本体的宽度方向并排平行设置在底盘本体的上表面,两个丝杠组件安装在底盘本体的上表面,且每个丝杠组件位于两个直线导轨之间,动力分配器安装在底盘本体一侧的上表面,动力分配器与丝杠组件连接;丝杠组件与腿部模块连接;所述气动刹车组件与底盘本体连接,充电端安装在底盘本体的后端;连接端安装在底盘本体的前端,用于和摇臂模块连接。
进一步地,所述动力分配器包括安装基板、同步带、绝对值编码器、两个输出轴、输入轴、驱动轮、两个第一从动轮、第二从动轮,两个第一张紧轮、两个第二张紧轮、两个悬臂、第一连杆和张紧丝杠组件;安装基板固定在底盘本体上表面的一侧,驱动轮通过输入轴安装在安装基板的下部;两个第一从动轮分别通过两个输出轴安装在安装基板的左右两侧;绝对值编码器安装在安装基板的上部,第二从动轮套装在绝对值编码器的连接轴上;同步带依次套装在驱动轮、两个第一从动轮和第二从动轮上,两个第一张紧轮通过连接轴安装在安装基板上且位于驱动轮上部的两侧,同步带的外侧压紧在两个第一张紧轮的外圆;两个第二张紧轮位于第二从动轮下部的两侧,每个第二张紧轮分别通过连接轴安装在安装基板上并可沿安装基板的条形孔上下移动;两个第二张紧轮的外圆压在同步带的外侧;每个悬臂的一端套装在第二张紧轮的连接轴上,每个悬臂的另一端通过连接轴与安装基板转动连接,每个悬臂通过第一连杆与张紧丝杠组件连接。
进一步地,所述张紧丝杠组件包括丝杠、上部支架、下部支架和螺母,上部支架和下部支架分别通过螺钉与安装基板固定连接,丝杠的上端与上部支架连接,丝杠的下端与下部支架连接;丝杠与螺母螺纹连接,螺母的两侧分别与第一连杆的一端转动连接。
进一步地,所述腿部模块包括两个腿部支架、两个垫块、两个踏板、第一电动推杆、推杆安装座、第二电动推杆和滑块支架,两个腿部支架分别与两个固定铰链连接,每个腿部支架沿其竖直方向设有垫块,每个腿部支架的下端设有踏板;每个腿部支架的后部与滑块支架连接,每个滑块支架的底部设有与直线导轨配合的滑块,第一电动推杆位于腿部支架的后部,第一电动推杆的上端与座椅连接架下部连接,第一电动推杆的下端通过安装座与底盘本体的上表面连接;第二电动推杆位于两个腿部支架之间,第二电动推杆的上端与摇臂模块连接,第二电动推杆的下端通过安装座与底盘本体的上表面连接,安装座安装在滑块支架上,安装座与丝杠组件的螺母固定连接。
进一步地,所述座椅模块包括椅背、插片、连架杆、两个椅背连杆、椅座、伸缩滑轨、滑轨安装板、固定铰链、扶手、座椅连接架,椅座的安装在座椅连接架上,座椅连接架的两侧设有扶手,座椅连接架的前端并排设有两个固定铰链,通过固定铰链与腿部模块铰接;伸缩滑轨通过滑轨安装板安装在座椅连接架的左、右两侧;滑轨安装板上设有与侧支架配合连接的耳轴,椅背的后部设有连架杆,连架杆的上端与椅背后部固定连接,连接杆的下端与椅背连杆的端部铰接,插片的上端与椅背的后部固定连接,插片的下端插装在连接杆内,通过插片可以对椅背的高度进行调整。
进一步地,所述摇臂模块包括把手、摇臂杆体、遥控器、主体开关、夹取器、电动推杆连接铰链、底部旋转副,摇臂杆体的上端设有把手,把手的中部设有遥控器;摇臂杆体的内侧壁中部设有夹取器;主体开关位于夹取器的上部;夹取器的下部设有电动推杆连接铰链,摇臂杆体的下端通过底部旋转副与底盘本体的连接端转动连接。
进一步地,夹取器包括握把、握把框架、手扣扳机和扳机框架,两个支撑管、第二连杆、直线导轨组件、和夹爪组件、复位弹簧,所述直线导轨组件包括两个直线轴承导轨、直线轴承和线性滑台,两个直线轴承导轨并排平行设置,
每个直线轴承导轨的后端均插装在握把上部的孔内,每个直线轴承导轨上套装一个直线轴承,线性滑台套装在两个直线轴承上,每个直线轴承导轨的前端插装在握把框架上,线性滑台可沿直线轴承导轨的长度方向直线运动;复位弹簧的一端与握把框架固定连接,复位弹簧的另一端与线性滑台固定连接;握把框架通过扳机框架与握把连接成一体,手扣扳机位于扳机框架内,且手扣扳机与线性滑台连接;两个支撑管并排且平行设置,握把安装在两个支撑管的后端,夹爪组件安装在两个支撑管的前端,第二连杆的前端与夹爪组件连接,第二连杆的后端与直线导轨组件连接,第二连杆位于两个支撑管之间且第二连杆长度方向的中心线与支撑管长度方向的中心线平行,第二连杆通过直线导轨组件沿其长度方向做直线往复运动。
进一步地,每个行星轮模块包括外轮圈、安装架、安装轴,行星轮组和驱动轮组,安装轴与安装架的内侧固定连接,行星轮组安装在外轮圈的内壁,驱动轮组与行星轮组连接,行星轮组和驱动轮组均与安装架连接;所述行星轮组包括内齿圈、两个从动非承重行星轮和承重从动行星轮,内齿圈安装在外轮圈的内侧壁,两个从动非承重行星轮和承重从动行星轮呈三角形设置并通过安装架连接,两个从动非承重行星轮和承重从动行星轮均通过外部包胶与外轮圈配合。
进一步地,所述驱动轮组包括两个一级主动齿轮、一级从动齿轮、二级主动齿轮、二级从动齿轮,两个一级主动齿轮均与一级从动齿轮啮合;一级从动齿轮与二级主动齿轮套装在同一轴上固定,二级主动齿轮与二级从动齿轮啮合,二级从动齿轮与内齿圈啮合。
本发明的有益效果是:
本发明针对老年人站立起身、行走越障、辅助捡拾等问题而设计,
针对行走越障通过内置动力的嵌套结构中心偏置行星轮模块,依靠重力实现自动稳定,利用使用者自身的体重实现障碍的翻越,且在翻越后运动曲线平滑,无明显冲击,使用体感柔和,更符合实际使用情况。由于越障利用到了使用者自身体重,故电机负载小,可提高能量利用效率,延长续航时间。整体嵌套式结构布局紧凑,空间利用率高;具有很强的地形适应能力与优越的通过性,使装置能轻松应对较为复杂地形,如台阶、门坎等小型障碍;
针对站立起身通过第一电动推杆,实现座椅的角度变换,从而实现由坐姿到站姿之间的姿态,角度变换,通过第二电动推杆,实现摇臂角度的变换,实现在姿态变换过程中使用者人手扶持位置的变换,从而保证重心的稳定变换;以保证在使用者起身的过程中,整个装置的重心始终稳定在近似位置,在底盘不添加多余辅助轮的情况下,始终保持着整体的稳定,不会出现前后的侧翻;
针对捡拾东西这一问题,通过在摇臂模块上设计有夹取器,便于使用者不用下机即可捡拾地面物品(如钥匙、水杯等),避免老用者频繁坐立变换的风险,使得机器在完成主要功能的情况下,性能更加多样化。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是底盘模块的结构示意图;
图3是动力分配器的结构示意图;
图4是动力分配器的内部连接示意视图;
图5是与充电端配合的充电桩的结构示意图;
图6是图5的侧视图;
图7是5的俯视图;
图8是腿部模块的结构示意图;
图9是座椅模块的结构示意图;
图10是座椅模块的背部局部图;
图11是摇臂模块的结构示意图;
图12是夹取器的结构示意图;
图13是行星轮模块的结构示意图;
图14是图13的侧视图;
图15是驱动轮组的连接示意图;
图16是行星轮模块的爬楼原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本实施方式所述的一种重心适应辅助椅包括座椅模块1、腿部模块2、底盘模块3、摇臂模块4和两个行星轮模块5,座椅模块1安装在腿部模块2上,腿部模块2安装在底盘模块3上,摇臂模块4安装在底盘模块3上,且摇臂模块4位于腿部模块2的前方,两个行星轮模块5分别安装在底盘模块3的两侧。
具体实施方式二:结合图2至图7说明本实施方式,本实施方式所述底盘模块3包括底盘本体3-1、两个侧支架3-2、多个直线导轨3-3、两个丝杠组件3-4、动力分配器3-5、充电端3-6、连接端3-7和气动刹车组件,两个侧支架3-2的下端分别安装在底盘本体3-1上表面的两侧,侧支架3-2横杆内侧设有转换安装板3-2-1,交叉滚子轴承3-2-2安装在转换安装板3-2-1上,并与座椅连接架1-10的耳轴进行连接;多个直线导轨3-3沿底盘本体3-1的宽度方向并排平行设置在底盘本体3-1的上表面,两个丝杠组件3-4安装在底盘本体3-1的上表面,且每个丝杠组件3-4位于两个直线导轨3-3之间,动力分配器3-5安装在底盘本体3-1一侧的上表面,动力分配器3-5与丝杠组件3-4连接;丝杠组件3-4与腿部模块2连接。所述气动刹车组件与底盘本体3-1连接,充电端3-6安装在底盘本体3-1的后端;连接端3-7安装在底盘本体1的前端,用于和摇臂模块4连接。
丝杠组件3-4包括第一丝杠、支架和第一螺母,第一丝杠通过支架固定在底盘本体3-1的上表面,第一丝杠沿长度方向的中心线与直线导轨3-3沿长度方向的中心线平行,第一螺母套装在第一丝杠上。螺母与腿部模块固定连接,通过动力分配器将动力传递给第一丝杠,使螺母带动腿部模块沿直线导轨3-3往复运动,以实现腿部模块的前后移动。
所述气动刹车组件包括气动刹车盘3-8,微型气泵3-9和低压气瓶3-10,微型气泵3-9和低压气瓶3-10均安装在底盘本体3-1的上表面,微型气泵3-9和低压气瓶3-10之间通过气管进行连接,微型气泵3-9到低压气瓶3-10之间设有单向阀,气动刹车盘气动刹车盘型号是KDBF-L8安装在底盘本体3-1上通过气管与低压气瓶3-10连接,且位于两个行星轮模块的内侧,使之在平地上行进移动时可以被保持姿态的问题,减少了不必要的摆动,提高电机的输出效率以及使用者的体感。由于刹车系统为气动组件,需要较为充足的气源,故在设计中集成了一台微型气泵与低压气瓶作为气源,同时在气路中设置压力开关实现气瓶内的恒压。可在压力不足时自动充气,无需再进行手动的设置,在使用时直接开启气动开关即可实现刹车的抱死,并在解除后气泵自动工作补充气瓶内排出的气体,实现单次的循环。
充电端3-6与充电桩对接,充电桩包括充电触点3-6-1、整流稳压电路板3-6-2、插头及开关3-6-3、橡胶脚垫3-6-4。充电桩是一种接触式充电桩,在充电时无需弯腰操作,直接将辅助椅后侧对准到充电桩上即可,依靠导向面与充电触点可自动完成对位、充电等操作,使操作更安全。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:结合图3至图4说明本实施方式,本实施方式所述动力分配器3-5包括安装基板3-5-1、同步带3-5-2、绝对值编码器3-5-3、两个输出轴3-5-4、输入轴3-5-5、驱动轮3-5-6、两个第一从动轮3-5-7、第二从动轮3-5-8,两个第一张紧轮3-5-9、两个第二张紧轮3-5-10、两个悬臂3-5-11、第一连杆3-5-12和张紧丝杠组件3-5-13;安装基板3-5-1固定在底盘本体3-1上表面的一侧,驱动轮3-5-6通过输入轴3-5-5安装在安装基板3-5-1的下部;两个第一从动轮3-5-7分别通过两个输出轴3-5-4安装在安装基板3-5-1的左右两侧;绝对值编码器3-5-3安装在安装基板3-5-1的上部,第二从动轮3-5-8套装在绝对值编码器3-5-3的连接轴上;同步带3-5-2依次套装在驱动轮3-5-6、两个第一从动轮3-5-7和第二从动轮3-5-8上,两个第一张紧轮3-5-9通过连接轴安装在安装基板3-5-1上且位于驱动轮3-5-6上部的两侧,同步带3-5-2的外侧压紧在两个第一张紧轮3-5-9的外圆;
两个第二张紧轮3-5-10位于第二从动轮3-5-8下部的两侧,每个第二张紧轮3-5-8分别通过连接轴安装在安装基板3-5-1上并可沿安装基板3-5-1的条形孔上下移动;两个第二张紧轮3-5-10的外圆压在同步带3-5-2的外侧;每个悬臂3-5-11的一端套装在第二张紧轮3-5-10的连接轴上,每个悬臂3-5-11的另一端通过连接轴与安装基板3-5-1转动连接,每个悬臂3-5-11通过第一连杆3-5-12与张紧丝杠组件3-5-13连接。
其它组成以连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四:结合图4说明本实施方式,本实施方式所述张紧丝杠组件3-5-13包括丝杠3-5-13-1、上部支架3-5-13-2、下部支架3-5-13-3和螺母3-5-13-4,上部支架3-5-13-2和下部支架3-5-13-3分别通过螺钉与安装基板3-5-1固定连接,丝杠3-5-13-1的上端与上部支架3-5-13-2连接,丝杠3-5-13-1的下端与下部支架3-5-13-3连接;丝杠3-5-13-1与螺母3-5-13-4螺纹连接,螺母3-5-13-4的两侧分别与第一连杆3-5-12的一端转动连接。
底盘本体3-5-1上设有有刷电机(其型号为RS550),有刷电机通过一对万向节进行传动,万向节与输入轴3-5-5连接,将动力引入动力分配器后通过带有张紧功能的同步带3-5-2进行动力的分配,两个输出轴3-5-4通过连轴器与丝杠组件3-4的第一丝杠连接,第一丝杠与腿部模块的滑块连接,提供腿部滑块进行前后移动的动力。为了避免在实际应用中,同步带3-5-2存在一定的拉伸变形,进而导致同步带的张紧力不足,存在发生扫齿等现象的风险,因此,通过一套小型张紧丝杠组件,通过旋转张紧丝杠组件中的螺母位置,从而改变第一连杆末端张紧轮3-5-10对同步带3-5-2的压力,实现同步带3-5-2的张紧。同时,绝对值编码器3-5-3可反馈丝杠组件3-4中丝杠的旋转角度,由于初始位置已知,即可得出腿部模块2下部滑块的位置,并通过位置环反馈使与腿部模块2相配合,从而实现对座椅姿态的调整。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五:结合图8说明本实施方式,本实施方式腿部模块2包括两个腿部支架2-1、两个垫块2-2、两个踏板2-3、第一电动推杆2-4、推杆安装座2-5、第二电动推杆2-6和滑块支架2-7,
两个腿部支架2-1分别与两个固定铰链1-8连接,每个腿部支架2-1沿其竖直方向设有垫块2-2,每个腿部支架2-1的下端设有踏板2-3;每个腿部支架2-1的后部与滑块支架2-7连接,每个滑块支架2-7的底部设有与直线导轨3-3配合的滑块,第一电动推杆2-4位于腿部支架2-1的后部,第一电动推杆2-4的上端与座椅连接架1-10下部连接,第一电动推杆2-4的下端通过安装座2-5与底盘本体3-1的上表面连接;第二电动推杆2-6位于两个腿部支架2-1之间,第二电动推杆2-6的上端与摇臂模块4连接,第二电动推杆2-6的下端通过安装座2-5与底盘本体3-1的上表面连接,安装座2-5安装在滑块支架2-7上,安装座2-5与丝杠组件3-4的螺母固定连接。
通过第一电动推杆2-4的升降,实现座椅的角度变换,从而实现由坐姿到站姿之间的姿态,角度变换;通过第二电动推杆2-6的升降,实现摇臂角度的变换,实现在姿态变换过程中使用者人手扶持位置的变换,从而保证重心的稳定变换;腿部踏板由3mm的铝板做成,下部有铝管支撑,用于放置使用者双脚和承力;腿部踏板两侧的碳纤维侧板用来支撑,可以增加承载能力。
其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六:结合图9至图10说明本实施方式,本实施方式所述座椅模块1包括椅背1-1、插片1-2、连架杆1-3、两个椅背连杆1-4、椅座1-5、伸缩滑轨1-6、滑轨安装板1-7、固定铰链1-8、扶手1-9、座椅连接架1-10,椅座1-5的安装在座椅连接架1-10上,座椅连接架1-10的两侧设有扶手1-9,座椅连接架1-10的前端并排设有两个固定铰链1-8,通过固定铰链1-8与腿部模块2铰接;伸缩滑轨1-6通过滑轨安装板1-7安装在座椅连接架1-10的左、右两侧;滑轨安装板1-7上设有与侧支架3-2配合连接的耳轴1-7-1,椅背1-1的后部设有连架杆1-3,连架杆1-3的上端与椅背1-1后部固定连接,连接杆1-3的下端与椅背连杆1-4的端部铰接,插片1-2的上端与椅背1-1的后部固定连接,插片1-2的下端插装在连接杆1-3内,通过插片1-2可以对椅背的高度进行调整。通靠背插片可以根据使用者半身高度进行调整,保证背部的包裹性和舒服度;
椅背连杆1-4为两个,每个椅背连杆1-4的一端与连架杆1-3铰接,另一端与相对应的一个腿部支架2-1铰接,靠背和前端腿部踏板保持平行,并且通过两个电动推杆,实现座椅角度变换;调整角度过程中,椅座的相对位置也会发生改变,所以两侧设置伸缩滑轨1-6,保证使用者在姿态变换过程中的姿态的稳定,不会出现相对位移。
具体实施方式七:结合图11说明本实施方式,本实施方式所述摇臂模块4包括把手4-1、摇臂杆体4-2、遥控器4-3、主体开关4-4、夹取器4-5、电动推杆连接铰链4-6、底部旋转副4-7,摇臂杆体4-2的上端设有把手4-1,把手4-1的中部设有遥控器4-3;摇臂杆体4-2的内侧壁中部设有夹取器4-5;主体开关4-4位于夹取器4-5的上部;夹取器4-5的下部设有电动推杆连接铰链4-6,摇臂杆体4-2的下端通过底部旋转副4-7与底盘本体3-1的连接端3-7转动连接。把手4-1用于使用者扶持,保证在使用重心自适应椅时的安全性;同时与把手4-1通过3D打印的零件整合在一起的遥控器可以实现控制功能,其基础功能是要实现机器的运动,辅助上台阶功能主要体现在控制座椅的升降,以及调整摇臂的角度,让使用者随时处于一个安全、舒服的使用状态之中;
内侧主体开关4-4是用来控制整车的开关,开机后,使用者可以通过遥控器4-3对机器下达指令,实现各种需要完成的功能。
夹取器4-5可以吸附在摇臂杆体的磁力吸扣上,在需要使用时,使用者可以直接在座椅上将其取下,进行使用,使用完成后,如需要放回,利用磁力吸扣,可以自动对位配合,整个流程十分便捷。
具体实施方式八:结合图12说明本实施方式,本实施方式夹取器4-5包括握把4-5-1、握把框架4-5-2、手扣扳机4-5-3和扳机框架4-5-4,
两个支撑管4-5-5、第二连杆4-5-6、直线导轨组件4-5-7、和夹爪组件4-5-8、复位弹簧4-5-9,所述直线导轨组件4-5-7包括两个直线轴承导轨4-5-7-1、直线轴承4-5-7-2和线性滑台4-5-7-3,两个直线轴承导轨4-5-7-1并排平行设置,每个直线轴承导轨4-5-7-1的后端均插装在握把4-5-1上部的孔内,每个直线轴承导轨4-5-7-1上套装一个直线轴承4-5-7-2,线性滑台4-5-7-3套装在两个直线轴承4-5-7-1上,每个直线轴承导轨4-5-7-1的前端插装在握把框架2上,线性滑台4-5-7-3可沿直线轴承导轨5-1的长度方向直线运动;复位弹簧4-5-9的一端与握把框架4-5-2固定连接,复位弹簧4-5-9的另一端与线性滑台4-5-7-3固定连接;握把框架4-5-2通过扳机框架4-5-4与握把4-5-1连接成一体,手扣扳机4-5-3位于扳机框架4-5-4内,且手扣扳机4-5-3与线性滑台4-5-7-3连接;两个支撑管4-5-5并排且平行设置,握把4-5-1安装在两个支撑管4-5-5的后端,夹爪组件4-5-8安装在两个支撑管4-5-5的前端,第二连杆4-5-6的前端与夹爪组件4-5-8连接,第二连杆4-5-6的后端与直线导轨组件4-5-7连接,第二连杆4-5-6位于两个支撑管4-5-5之间且第二连杆4-5-6长度方向的中心线与支撑管4-5-5长度方向的中心线平行,第二连杆4-5-6通过直线导轨组件6沿其长度方向做直线往复运动;
所述夹爪组件4-5-8包括夹爪框架、左夹爪、右夹爪和连接件,左夹爪和右夹爪的末端均位于夹爪框架内,左夹爪和右夹爪的末端分别通过一个连接件与第二连杆4-5-6的一端铰接。夹爪框架6-1上安装有磁铁10,用于和摇臂杆体4-2上的磁扣相配合。
具体实施方式九:结合图13至图15说明本实施方式,本实施方式每个行星轮模块5包括外轮圈5-1、安装架5-2、安装轴5-3,行星轮组和驱动轮组,安装轴5-3与安装架5-2的内侧固定连接,行星轮组安装在外轮圈5-1的内壁,驱动轮组与行星轮组连接,行星轮组和驱动轮组均与安装架5-2连接;所述行星轮组包括内齿圈5-4、两个从动非承重行星轮5-5和承重从动行星轮5-6,内齿圈5-4安装在外轮圈5-1的内侧壁,两个从动非承重行星轮5-5和承重从动行星轮5-6呈三角形设置并通过安装架5-2连接,两个从动非承重行星轮5-5和承重从动行星轮5-6均通过外部包胶与外轮圈5-1配合。
具体实施方式十:结合图15说明本实施方式,本实施方式驱动轮组包括两个一级主动齿轮5-7、一级从动齿轮5-8、二级主动齿轮5-9、二级从动齿轮5-10,两个一级主动齿轮5-7均与一级从动齿轮5-8啮合;一级从动齿轮5-8与二级主动齿轮5-9套装在同一轴上固定,二级主动齿轮5-9与二级从动齿轮5-10啮合,二级从动齿轮5-10与内齿圈5-4啮合。
所述光电式增量编码器5-11(其型号为E6A2-CW3E)安装在安装架5-2内,且光电式增量编码器5-11的小齿轮5-11-1与一级从动齿轮5-8啮合,通过光电式增量编码器5-11可以实现对旋转运动角位移的标定以及轮系的速度环反馈。
每个行星轮模块的驱动部分包括两个无刷无感电调和两个电机(电机型号为5065H),电调用于驱动电机,每个电机与一个小的一级主动齿轮5-7连接,一级主动齿轮5-7带动一级从动齿轮5-8;二级主动齿轮5-9与一级从动齿轮5-8在同一根轴上固定,具有相同的角速度,并将运动传递到二级从动齿轮5-10上;最后通过二级从动齿轮5-10与内齿圈5-4的啮合,实现由电机轴到整个轮毂的运动传递。
平动:在行星轮内侧设计的气动刹车盘能使行星轮在平地上行进,移动时可以被保持姿态,减少了不必要的摆动,从而只由外轮圈转动来实现普通轮子的运动状态。
上台阶:参见说明书附图16,简图中,B为外轮圈5-1,内侧嵌有内齿圈5-4,可由内部的电机驱动,A为驱动轮组,可以视作模块重心点,且驱动电机与驱动轮组A安装在同一框架上;0为轮圈圆心,由于轮圈内部的轨道约束,A只能沿0点做圆周运动。电机启动后,通过驱动轮组将动力传递到外轮圈1上驱动其转动,带动模块前进。当遇到台阶等障碍时,外轮圈5-1由于受到台阶的阻挡卡住轮圈外表面有较深的防滑槽,无法继续转动。但由于驱动电机与驱动轮组A安装在同一框架上,且该框架可在轮圈内绕圆心0转动,故在驱动电机的作用下带动内部框架旋转,即A旋转到A’处。由于驱动轮组A是整体模块的力作用点,从A移动到A’这一过程也将整体模块的重心抬高,直至A’位置高过台阶。此时由于重心位置的改变外轮圈1自动解除卡死状态,位置的重心作用点A与台阶接触点形成了重力矩,进而带动整体模块翻越这一级台阶,实现上台阶的功能。
本设计中的偏置式行星轮模块通过连接点偏置的方式依靠重力实现自动稳定,利用使用者自身的体重实现障碍的翻越,且在翻越后运动曲线平滑,无明显冲击,使用体感柔和,更符合实际使用情况。由于越障利用到了使用者自身体重,故电机负载小,可提高能量利用效率,延长续航时间。整体嵌套式结构布局紧凑,空间利用率高,在相同结构体积下越障能力大大强于分离式行星轮。
工作原理:
打开主体开关4-4,机器启动,开启遥控器4-3,进行控制,平动时正常运转;上台阶过程,行星轮外轮圈由于受到台阶的阻挡卡住,无法继续转动。但由于驱动电机与驱动轮组安装在同一框架上,且该框架可在轮圈内内绕圆心转动,故在驱动电机的作用下带动内部框架旋转,将整体机构的重心抬高,直至位置高过台阶。此时,由于重心位置的改变外轮圈自动解除卡死状态,进而带动整体机构翻越一级台阶;
同时,摇臂处第二电动推杆2-6和座椅处第一电动推杆2-4相互配合,实现在椅背1-1和椅座1-5角度变换的同时,椅背连杆1-4角度也发生变换,底盘直线导轨处直连的踏板2-3伸出,使用者在整体重心稳定的条件下实现了姿态的变换。
工作完成后,通过遥控器4-3控制机器回到充电桩处,对位充电。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,
依据本发明的技术实质,在本发明的精神和原则之内,对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述一种重心适应辅助椅包括座椅模块(1)、腿部模块(2)、底盘模块(3)、摇臂模块(4)和两个行星轮模块(5),
座椅模块(1)安装在腿部模块(2)上,腿部模块(2)安装在底盘模块(3)上,摇臂模块(4)安装在底盘模块(3)上,且摇臂模块(4)位于腿部模块(2)的前方,两个行星轮模块(5)分别安装在底盘模块(3)的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述底盘模块(3)包括底盘本体(3-1)、两个侧支架(3-2)、多个直线导轨(3-3)、两个丝杠组件(3-4)、动力分配器(3-5)、充电端(3-6)、连接端(3-7)和气动刹车组件,
两个侧支架(3-2)的下端分别安装在底盘本体(3-1)上表面的两侧,
多个直线导轨(3-3)沿底盘本体(3-1)的宽度方向并排平行设置在底盘本体(3-1)的上表面,
两个丝杠组件(3-4)安装在底盘本体(3-1)的上表面,且每个丝杠组件(3-4)位于两个直线导轨(3-3)之间,
动力分配器(3-5)安装在底盘本体(3-1)一侧的上表面,动力分配器(3-5)与丝杠组件(3-4)连接;丝杠组件(3-4)与腿部模块(2)连接;
所述气动刹车组件与底盘本体(3-1)连接,充电端(3-6)安装在底盘本体(3-1)的后端;连接端(3-7)安装在底盘本体(1)的前端,用于和摇臂模块(4)连接。
3.根据权利要求2所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述动力分配器(3-5)包括安装基板(3-5-1)、同步带(3-5-2)、绝对值编码器(3-5-3)、两个输出轴(3-5-4)、输入轴(3-5-5)、驱动轮(3-5-6)、两个第一从动轮(3-5-7)、第二从动轮(3-5-8),两个第一张紧轮(3-5-9)、两个第二张紧轮(3-5-10)、两个悬臂(3-5-11)、第一连杆(3-5-12)和张紧丝杠组件(3-5-13);
安装基板(3-5-1)固定在底盘本体(3-1)上表面的一侧,
驱动轮(3-5-6)通过输入轴(3-5-5)安装在安装基板(3-5-1)的下部;
两个第一从动轮(3-5-7)分别通过两个输出轴(3-5-4)安装在安装基板(3-5-1)的左右两侧;
绝对值编码器(3-5-3)安装在安装基板(3-5-1)的上部,第二从动轮(3-5-8)套装在绝对值编码器(3-5-3)的连接轴上;
同步带(3-5-2)依次套装在驱动轮(3-5-6)、两个第一从动轮(3-5-7)和第二从动轮(3-5-8)上,
两个第一张紧轮(3-5-9)通过连接轴安装在安装基板(3-5-1)上且位于驱动轮(3-5-6)上部的两侧,同步带(3-5-2)的外侧压紧在两个第一张紧轮(3-5-9)的外圆;
两个第二张紧轮(3-5-10)位于第二从动轮(3-5-8)下部的两侧,每个第二张紧轮(3-5-8)分别通过连接轴安装在安装基板(3-5-1)上并可沿安装基板(3-5-1)的条形孔上下移动;两个第二张紧轮(3-5-10)的外圆压在同步带(3-5-2)的外侧;
每个悬臂(3-5-11)的一端套装在第二张紧轮(3-5-10)的连接轴上,每个悬臂(3-5-11)的另一端通过连接轴与安装基板(3-5-1)转动连接,
每个悬臂(3-5-11)通过第一连杆(3-5-12)与张紧丝杠组件(3-5-13)连接。
4.根据权利要求3所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述张紧丝杠组件(3-5-13)包括丝杠(3-5-13-1)、上部支架(3-5-13-2)、下部支架(3-5-13-3)和螺母(3-5-13-4),上部支架(3-5-13-2)和下部支架(3-5-13-3)分别通过螺钉与安装基板(3-5-1)固定连接,丝杠(3-5-13-1)的上端与上部支架(3-5-13-2)连接,丝杠(3-5-13-1)的下端与下部支架(3-5-13-3)连接;丝杠(3-5-13-1)与螺母(3-5-13-4)螺纹连接,螺母(3-5-13-4)的两侧分别与第一连杆(3-5-12)的一端转动连接。
5.根据权利要求1所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述腿部模块(2)包括两个腿部支架(2-1)、两个垫块(2-2)、两个踏板(2-3)、第一电动推杆(2-4)、推杆安装座(2-5)、第二电动推杆(2-6)和滑块支架(2-7),
两个腿部支架(2-1)分别与两个固定铰链(1-8)连接,每个腿部支架(2-1)沿其竖直方向设有垫块(2-2),每个腿部支架(2-1)的下端设有踏板(2-3);
每个腿部支架(2-1)的后部与滑块支架(2-7)连接,每个滑块支架(2-7)的底部设有与直线导轨(3-3)配合的滑块,
第一电动推杆(2-4)位于腿部支架(2-1)的后部,第一电动推杆(2-4)的上端与座椅连接架(1-10)下部连接,第一电动推杆(2-4)的下端通过安装座(2-5)与底盘本体(3-1)的上表面连接,;
第二电动推杆(2-6)位于两个腿部支架(2-1)之间,第二电动推杆(2-6)的上端与摇臂模块(4)连接,第二电动推杆(2-6)的下端通过安装座(2-5)与底盘本体(3-1)的上表面连接,安装座(2-5)安装在滑块支架(2-7)上,安装座(2-5)与丝杠组件(3-4)的螺母固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述座椅模块(1)包括椅背(1-1)、插片(1-2)、连架杆(1-3)、两个椅背连杆(1-4)、椅座(1-5)、伸缩滑轨(1-6)、滑轨安装板(1-7)、固定铰链(1-8)、扶手(1-9)、座椅连接架(1-10),
椅座(1-5)的安装在座椅连接架(1-10)上,座椅连接架(1-10)的两侧设有扶手(1-9),
座椅连接架(1-10)的前端并排设有两个固定铰链(1-8),通过固定铰链(1-8)与腿部模块(2)铰接;
伸缩滑轨(1-6)通过滑轨安装板(1-7)安装在座椅连接架(1-10)的左、右两侧;
滑轨安装板(1-7)上设有与侧支架(3-2)配合连接的耳轴(1-7-1),
椅背(1-1)的后部设有连架杆(1-3),连架杆(1-3)的上端与椅背(1-1)后部固定连接,连接杆(1-3)的下端与椅背连杆(1-4)的端部铰接,
插片(1-2)的上端与椅背(1-1)的后部固定连接,插片(1-2)的下端插装在连接杆(1-3)内,通过插片(1-2)可以对椅背的高度进行调整。
7.根据权利要求1所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述摇臂模块(4)包括把手(4-1)、摇臂杆体(4-2)、遥控器(4-3)、主体开关(4-4)、夹取器(4-5)、电动推杆连接铰链(4-6)、底部旋转副(4-7),
摇臂杆体(4-2)的上端设有把手(4-1),把手(4-1)的中部设有遥控器(4-3);
摇臂杆体(4-2)的内侧壁中部设有夹取器(4-5);
主体开关(4-4)位于夹取器(4-5)的上部;
夹取器(4-5)的下部设有电动推杆连接铰链(4-6),
摇臂杆体(4-2)的下端通过底部旋转副(4-7)与底盘本体(3-1)的连接端(3-7)转动连接。
8.根据权利要求7所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:
夹取器(4-5)包括握把(4-5-1)、握把框架(4-5-2)、手扣扳机(4-5-3)和扳机框架(4-5-4),
两个支撑管(4-5-5)、第二连杆(4-5-6)、直线导轨组件(4-5-7)、和夹爪组件(4-5-8)、复位弹簧(4-5-9),
所述直线导轨组件(4-5-7)包括两个直线轴承导轨(4-5-7-1)、直线轴承(4-5-7-2)和线性滑台(4-5-7-3),
两个直线轴承导轨(4-5-7-1)并排平行设置,
每个直线轴承导轨(4-5-7-1)的后端均插装在握把(4-5-1)上部的孔内,
每个直线轴承导轨(4-5-7-1)上套装一个直线轴承(4-5-7-2),
线性滑台(4-5-7-3)套装在两个直线轴承(4-5-7-1)上,每个直线轴承导轨(4-5-7-1)的前端插装在握把框架(2)上,
线性滑台(4-5-7-3)可沿直线轴承导轨(5-1)的长度方向直线运动;
复位弹簧(4-5-9)的一端与握把框架(4-5-2)固定连接,复位弹簧(4-5-9)的另一端与线性滑台(4-5-7-3)固定连接;
握把框架(4-5-2)通过扳机框架(4-5-4)与握把(4-5-1)连接成一体,手扣扳机(4-5-3)位于扳机框架(4-5-4)内,且手扣扳机(4-5-3)与线性滑台(4-5-7-3)连接;
两个支撑管(4-5-5)并排且平行设置,
握把(4-5-1)安装在两个支撑管(4-5-5)的后端,夹爪组件(4-5-8)安装在两个支撑管(4-5-5)的前端,
第二连杆(4-5-6)的前端与夹爪组件(4-5-8)连接,第二连杆(4-5-6)的后端与直线
导轨组件(4-5-7)连接,第二连杆(4-5-6)位于两个支撑管(4-5-5)之间且第二连杆(4-5-6)长度方向的中心线与支撑管(4-5-5)长度方向的中心线平行,第二连杆(4-5-6)通过直线导轨组件(6)沿其长度方向做直线往复运动。
9.根据权利要求1所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:每个行星轮模块(5)包括外轮圈(5-1)、安装架(5-2)、安装轴(5-3),行星轮组和驱动轮组,
安装轴(5-3)与安装架(5-2)的内侧固定连接,
行星轮组安装在外轮圈(5-1)的内壁,
驱动轮组与行星轮组连接,
行星轮组和驱动轮组均与安装架(5-2)连接;
所述行星轮组包括内齿圈(5-4)、两个从动非承重行星轮(5-5)和承重从动行星轮(5-6),
内齿圈(5-4)安装在外轮圈(5-1)的内侧壁,
两个从动非承重行星轮(5-5)和承重从动行星轮(5-6)呈三角形设置并通过安装架(5-2)连接,
两个从动非承重行星轮(5-5)和承重从动行星轮(5-6)均通过外部包胶与外轮圈(5-1)配合。
10.根据权利要求9所述的一种重心适应辅助椅,其特征在于:所述驱动轮组包括两个一级主动齿轮(5-7)、一级从动齿轮(5-8)、二级主动齿轮(5-9)、二级从动齿轮(5-10),两个一级主动齿轮(5-7)均与一级从动齿轮(5-8)啮合;一级从动齿轮(5-8)与二级主动齿轮(5-9)套装在同一轴上固定,二级主动齿轮(5-9)与二级从动齿轮(5-10)啮合,二级从动齿轮(5-10)与内齿圈(5-4)啮合。
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