CN112826675A - 一种越障电动轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种越障电动轮椅，包括可沿轮椅行进方向前后伸缩的底座和作用板，作用板位于轮椅座与底座之间；控制器在接收到上坡指令后，判断水平传感器检测到的轮椅座前后方向上的倾斜角是否大于零，若是，则在倾斜角不再发生变化时，根据倾斜角以及压力传感器检测到的乘坐者的体重，确定并控制底座中第一腔体向后移动对应距离，此后控制两个电动伸缩杆伸长，推动作用板绕着向水平方向转动，从而带动轮椅座也向水平方向转动，当倾斜角为零时，轮椅座恢复水平状态，此时控制前后轮转动。本发明可以在保证轮椅上坡安全性的同时降低能耗，并且适用于不同体重的乘坐者和不同坡度的斜上坡，适用范围较广。

Description

一种越障电动轮椅

技术领域

本发明属于电动轮椅领域，具体涉及一种越障电动轮椅。

背景技术

随着我国人口老龄化程度不断加深，老年人的监护与健康成为人们关注的焦点，电动轮椅的出现给行动不便的老年人带来了福音。但是，目前的电动轮椅在上坡时通常马力不足，只适用于在坡度较小的斜上坡行进，勉强在坡度较大的斜上坡行进时很容易发生安全事故。因而，急需设计一种新型的电动轮椅，以适应不同的路况，保证在不同路况下的安全行驶。

发明内容

本发明提供一种越障电动轮椅，以解决目前电动轮椅无法在坡度较大的斜上坡行进的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种越障电动轮椅，包括可沿轮椅行进方向前后伸缩的底座和作用板，所述底座包括第一外腔以及装设在所述第一外腔内的第一内板，所述第一内板的底侧固定有前轮驱动电机，所述前轮驱动电机分别与两个前轮的转轴连接，用于驱动所述两个前轮转动，所述第一外腔的底侧固定有后轮驱动电机，所述后轮驱动电机分别与两个后轮的转轴连接，用于驱动所述两个后轮转动，所述第一外腔的底侧还通过支撑架与第一外腔左右两侧的第一齿轮固定连接，针对每个后轮，在该后轮的转轴上套装有一个第二齿轮，每个第一齿轮都与位于对应后轮外侧的第二齿轮外啮合，每个第二齿轮的轮圈上都固定有电动伸缩杆，两个电动伸缩杆的伸缩方向都垂直于所述底座；所述第一内板的前端固定有前挡板，所述前挡板上设置有距离传感器，所述距离传感器用于检测所述第一外腔与所述前挡板之间的距离，所述第一内板的左右两侧分别固定有侧挡板，两个侧挡板之间设置有连接杆；

所述作用板包括第二外腔以及装设在所述第二外腔内的第二内板，所述第一内板和第二内板都朝着前方设置，所述第一外腔的上侧设置有固定柱，所述固定柱穿过所述第二外腔上开设的对应固定孔，以使所述第一外腔相对于第一内板前后移动时能带动所述第二外腔相对于第二内板前后移动；所述第二内板与所述连接杆铰接，所述第二外腔的后端固定有块状板材，该块状板材向左右两侧延伸，直至对应电动伸缩杆外，且在该块状板材上设置有对应电动伸缩杆的对准槽，所述连接杆还穿设在轮椅座内，所述作用板位于所述轮椅座与底座之间；所述轮椅座上设置有水平传感器和压力传感器，所述水平传感器用于检测所述轮椅座前后方向上的倾斜角；

还包括控制器，所述控制器分别与距离传感器、水平传感器、压力传感器、两个电动伸缩杆、后轮驱动电机和前轮驱动电机连接，用于在接收到上坡指令后，判断该水平传感器检测到的倾斜角是否大于零，若是，则进一步监测该倾斜角是否发生变化，在该倾斜角不发生变化时，表示轮椅的前轮和后轮都行至斜上坡，此时所述控制器首先根据当前的倾斜角以及该压力传感器检测到的乘坐者的体重，确定所述第一外腔向后的移动距离，接着控制所述后轮驱动电机带动两个后轮停止转动，两个前轮继续转动，以使所述第一外腔和第二外腔在两个后轮和两个前轮的作用下向后移动，直至所述距离传感器检测到的距离等于该确定的移动距离，此后控制两个电动伸缩杆伸长，插入对应对准槽内，推动所述作用板绕着所述连接杆向水平方向转动，所述轮椅座在所述作用板的带动下也绕着所述连接杆向水平方向转动，当所述倾斜角为零时，所述轮椅座恢复水平状态，此时控制所述后轮驱动电机带动两个后轮转动。

在一种可选的实现方式中，在所述轮椅座恢复为水平状态后，所述控制器控制所述后轮驱动电机带动两个后轮转动，以使两个前轮和两个后轮的转速相同。

在另一种可选的实现方式中，在所述轮椅座恢复为水平状态后，所述控制器控制所述前轮驱动电机带动两个前轮循环加速转动，控制所述后轮驱动电机带动两个后轮按照第一转速转动，所述两个前轮循环加速转动过程中的最大转速小于所述第一转速。

在另一种可选的实现方式中，所述控制器在监测到该倾斜角不发生变化后，继续监测该倾斜角的变化情况，若该倾斜角再次大于零，则控制两个电动伸缩杆收缩，直至所述倾斜角为零且不再发生变化，此时控制后轮驱动电机带动所述两个后轮的转速升高，或控制前轮驱动电机带动所述两个前轮的转速降低，以使所述第一外腔和第二外腔向前移动，直至所述距离传感器检测到的距离为初始值，此后所述控制器控制所述两个后轮和两个前轮按照相同的速度转动。

在另一种可选的实现方式中，所述控制器在监测到该倾斜角不发生变化后，继续监测该倾斜角的变化情况，若该倾斜角再次大于零，则控制两个电动伸缩杆收缩，直至所述倾斜角为零且不再发生变化，此后在所述第一外腔和第二外腔向前移动，直至所述距离传感器检测到的距离为初始值时，所述控制器控制所述两个后轮和两个前轮按照相同的速度转动。

在另一种可选的实现方式中，所述作用板与所述底座的尺寸相匹配。

在另一种可选的实现方式中，所述块状板材的上侧的周边固定有容置袋，所述容置袋用于放置物品。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过将电动伸缩杆固定在第二齿轮上，令第二齿轮与第一齿轮外啮合，第一齿轮不转动，并使电动伸缩杆始终保持与底座垂直，可以改变乘坐者向后轮施加的力的方向，使乘坐者施加给后轮的力垂直于斜上坡，由此即便通过坡度较高的斜上坡，也可以避免轮椅下滑，从而可以保证通过斜上坡的安全性，提高轮椅可通过的斜上坡坡度范围；本发明根据斜上坡的倾斜角以及该压力传感器检测到的乘坐者的体重，确定所述第一外腔向后的移动距离，这样即便乘坐者体重不同，斜上坡的坡度不同，轮椅的后轮也可以采用相同的速度转动，因而可以在保证轮椅上坡安全性的同时降低能耗，并且适用于不同体重的乘坐者和不同坡度的斜上坡，适用范围较广；本发明在控制底座和作用板前后移动时，并未设置单独的控制机构，而是借助于后轮与前轮之间的速度差来实现，因而可以进一步降低轮椅通过上坡时的能耗；

2、本发明在将底座和作用板恢复为初始状态时，仍然是利用前后轮的速度差来完成，因而可以进一步降低能耗；

3、本发明在轮椅座在斜上坡上恢复水平状态后，控制前轮循环加速转动，后轮按照第一转速转动，并使前轮循环加速转动过程中的最大转速小于所述第一转速，可以进一步扩大轮椅可通过的斜上坡坡度范围。

附图说明

图1是本发明越障电动轮椅的底座一个实施例主视图；

图2是图1的仰视图；

图3是图1的左视图；

图4是本发明越障电动轮椅的作用板的一个实施例俯视图；

图5是图4的仰视图；

图6是图4的左视图；

图7是本发明越障电动轮椅在上坡时的状态变换简易示图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

该越障电动轮椅包括可沿轮椅行进方向前后伸缩的底座和作用板，结合图1至图3所示，所述底座包括第一外腔101以及装设在所述第一外腔101内的第一内板102，所述第一内板102的底侧固定有前轮驱动电机103，所述前轮驱动电机103分别与两个前轮104的转轴连接，用于驱动所述两个前轮104转动，所述第一外腔101的底侧固定有后轮驱动电机105，所述后轮驱动电机105分别与两个后轮107的转轴连接，用于驱动所述两个后轮107转动，所述第一外腔101的底侧还通过支撑架106与第一外腔101左右两侧的第一齿轮108固定连接，针对每个后轮107，在该后轮107的转轴上套装有一个第二齿轮109，每个第一齿轮108都与位于对应后轮107外侧的第二齿轮109外啮合，每个第二齿轮109的轮圈上都固定有电动伸缩杆110，两个电动伸缩杆110的伸缩方向都垂直于所述底座；所述第一内板102的前端固定有前挡板111，所述前挡板111上设置有距离传感器(图中未示出)，所述距离传感器用于检测所述第一外腔101与所述前挡板111之间的距离，所述第一内板102的左右两侧分别设置有侧挡板112，两个侧挡板112之间设置有连接杆113。其中，前轮驱动电机103位于两个前轮104之间，后轮驱动电机105位于两个后轮107之间。

结合图4至图6所示，所述作用板包括第二外腔201以及装设在所述第二外腔201内的第二内板202，所述第一内板202和第二内板102都朝着前方设置，所述第一外腔101的上侧设置有固定柱115(如图1所示)，所述固定柱115穿过所述第二外腔201上开设的对应固定孔203，以使所述第一外腔101相对于第一内板102前后移动时能带动所述第二外腔201相对于第二内板202前后移动；所述第二内板202与所述连接杆113(如图1所示)铰接，所述第二外腔201的后端固定有块状板材204，该块状板材204向左右两侧延伸，直至对应电动伸缩杆110(如图1所示)外，且在该块状板材204上设置有对应电动伸缩杆110的对准槽205，所述连接杆113还穿设在轮椅座内，所述作用板位于所述轮椅座与底座之间；所述轮椅座上设置有水平传感器和压力传感器，所述水平传感器用于检测所述轮椅座前后方向上的倾斜角。其中，第二内板202可以采用图6所示的固定在第二内板202上侧的连接件206，将连接杆113穿设在连接件206的圆孔内，从而与图1中底座上连接杆113进行铰接。

该越障电动轮椅还可以包括控制器，所述控制器分别与距离传感器、水平传感器、压力传感器、两个电动伸缩杆、后轮驱动电机和前轮驱动电机连接，用于在接收到上坡指令后，结合图7所示，判断该水平传感器检测到的倾斜角是否大于零，若是，则进一步监测该倾斜角是否发生变化，在该倾斜角不发生变化时，表示轮椅的前轮和后轮都行至斜上坡(如图7中状态100所示)，此时所述控制器首先根据当前的倾斜角以及该压力传感器检测到的乘坐者的体重，确定所述第一外腔向后的移动距离，接着控制所述后轮驱动电机带动两个后轮停止转动，两个前轮继续转动，以使所述第一外腔和第二外腔在两个后轮和两个前轮的作用下向后移动，直至所述距离传感器检测到的距离等于该确定的移动距离(如图7中状态200所示)，此后控制两个电动伸缩杆伸长，插入对应对准槽内，推动所述作用板绕着所述连接杆向水平方向转动，所述轮椅座在所述作用板的带动下也绕着所述连接杆向水平方向转动，当所述倾斜角为零时，所述轮椅座恢复水平状态(如图7中状态300所示)，此时控制所述后轮驱动电机带动两个后轮转动。

目前在上坡过程中，施加在前后轮上的力通常是竖直向下的力，此时前后轮都会受到沿倾斜面向下的分力，其中坡度越大，该分力越大，轮椅越容易下滑，为了保证轮椅在上坡过程中的安全性，本发明设置了电动伸缩杆、作用板以及位于轮椅座上的水平传感器，当轮椅行至斜上坡时，根据水平传感器检测到的斜上坡的倾斜度，来控制电动伸缩杆伸缩，以使电动伸缩杆推动作用板带动轮椅座逐渐恢复水平状态，由于本发明中电动伸缩杆固定在第二齿轮上，而第二齿轮与第一齿轮外啮合，第一齿轮不转动，因而电动伸缩杆的位置不会发生变化，即电动伸缩杆始终保持与底座垂直，当轮椅的前后轮都行至斜上坡时，底座与斜上坡平行，此时电动伸缩杆与斜上坡垂直。轮椅在平路前行时，在行驶过程中后轮只要克服第二齿轮与后轮转轴之间的摩擦力，就可以顺利正常行驶了，在斜上坡，作用板通过电动伸缩杆向后轮提供垂直于斜上坡的压力，后轮需要克服该压力前行。本发明通过将电动伸缩杆固定在第二齿轮上，令第二齿轮与第一齿轮外啮合，第一齿轮不转动，并使电动伸缩杆始终保持与底座垂直，可以改变乘坐者向后轮施加的力的方向，使乘坐者施加给后轮的力垂直于斜上坡，由此即便通过坡度较高的斜上坡，也可以避免轮椅下滑，从而可以保证通过斜上坡的安全性，提高轮椅可通过的斜上坡坡度范围。

虽然设置电动伸缩杆、作用板和水平传感器就可以改变乘坐者施加给后轮的力，但是乘坐者的体重各异，在相同的坡度上，乘坐者越重，对应地其施加给后轮的垂直于倾斜面的力就越大，此时后轮需要克服更多的力才能保证轮椅顺利通过斜坡，即后轮需要根据乘坐者的体重来输出对应的功率，显然针对体重较重的乘坐者，能源消耗较大。为了降低能耗，本发明将底座和作用板都设计成可沿轮椅进行方向前后伸缩，由后轮带动底座和作用板前后移动，并设置用于检测底座向后移动距离的距离传感器以及用于检测乘坐者体重的压力传感器，根据乘坐者的体重来确定底座的向后移动距离，根据距离传感器检测到的距离判断底座向后移动是否到位，当乘坐者体重较重时，可以增大底座的向后移动距离，这样可以降低乘坐者施加给后轮的力，从而可以降低后轮的能耗，当乘坐者体重较轻时，可以不将底座向后移动或者减小底座的向后移动距离，这样可以保证乘坐者施加给后轮的力，足以使轮椅不会下滑；此外，乘坐者施加给后轮的力不仅与乘坐者的体重有关，还与斜上坡的坡度有关，坡度越大，施加给后轮的力越小，同样地，为了避免轮椅下滑，斜上坡的坡度较大时，可以不将底座向后移动或者减小底座的向后移动距离，斜上坡的坡度较小时，可以增大底座的向后移动距离。本发明根据斜上坡的倾斜角以及该压力传感器检测到的乘坐者的体重，确定所述第一外腔向后的移动距离，这样即便乘坐者体重不同，斜上坡的坡度不同，轮椅的后轮也可以采用相同的速度转动，因而可以在保证轮椅上坡安全性的同时降低能耗，并且适用于不同体重的乘坐者和不同坡度的斜上坡，适用范围较广。本发明在控制底座和作用板前后移动时，并未设置单独的控制机构(例如电动伸缩杆等)，而是借助于后轮与前轮之间的速度差来实现，因而可以进一步降低轮椅通过上坡时的能耗。

当轮椅从斜上坡转换行至水平路面(如图7中状态400所示)时，可以采用下述方式进行转换：在所述轮椅座恢复为水平状态后，所述控制器控制所述后轮驱动电机带动两个后轮转动，以使两个前轮和两个后轮的转速相同。所述控制器在监测到该倾斜角不发生变化后，继续监测该倾斜角的变化情况，若该倾斜角再次大于零，则控制两个电动伸缩杆收缩，直至所述倾斜角为零且不再发生变化，此时控制后轮驱动电机带动所述两个后轮的转速升高，或控制前轮驱动电机带动所述两个前轮的转速降低，以使所述第一外腔和第二外腔向前移动，直至所述距离传感器检测到的距离为初始值，此后所述控制器控制所述两个后轮和两个前轮按照相同的速度转动。本发明在将底座和作用板恢复为初始状态时，仍然是利用前后轮的速度差来完成，因而可以进一步降低能耗。

当轮椅从斜上坡转换行至水平路面时，还可以采用下述方式进行转换：在所述轮椅座恢复为水平状态后，所述控制器控制所述前轮驱动电机带动两个前轮循环加速转动，控制所述后轮驱动电机带动两个后轮按照第一转速转动，所述两个前轮循环加速转动过程中的最大转速小于所述第一转速。所述控制器在监测到该倾斜角不发生变化后，继续监测该倾斜角的变化情况，若该倾斜角再次大于零，则控制两个电动伸缩杆收缩，直至所述倾斜角为零且不再发生变化，此后在所述第一外腔和第二外腔向前移动，直至所述距离传感器检测到的距离为初始值时，所述控制器控制所述两个后轮和两个前轮按照相同的速度转动。本发明在轮椅座在斜上坡上恢复水平状态后，控制前轮循环加速转动，后轮按照第一转速转动，并使前轮循环加速转动过程中的最大转速小于所述第一转速，可以进一步扩大轮椅可通过的斜上坡坡度范围。

需要注意的是：本发明中所述作用板可以与所述底座的尺寸相匹配，且块状板材204的上侧的周边还可以固定有容置袋，所述容置袋用于放置物品。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。

Claims (7)

1.一种越障电动轮椅，其特征在于，包括可沿轮椅行进方向前后伸缩的底座和作用板，所述底座包括第一外腔以及装设在所述第一外腔内的第一内板，所述第一内板的底侧固定有前轮驱动电机，所述前轮驱动电机分别与两个前轮的转轴连接，用于驱动所述两个前轮转动，所述第一外腔的底侧固定有后轮驱动电机，所述后轮驱动电机分别与两个后轮的转轴连接，用于驱动所述两个后轮转动，所述第一外腔的底侧还通过支撑架与第一外腔左右两侧的第一齿轮固定连接，针对每个后轮，在该后轮的转轴上套装有一个第二齿轮，每个第一齿轮都与位于对应后轮外侧的第二齿轮外啮合，每个第二齿轮的轮圈上都固定有电动伸缩杆，两个电动伸缩杆的伸缩方向都垂直于所述底座；所述第一内板的前端固定有前挡板，所述前挡板上设置有距离传感器，所述距离传感器用于检测所述第一外腔与所述前挡板之间的距离，所述第一内板的左右两侧分别固定有侧挡板，两个侧挡板之间设置有连接杆；

所述作用板包括第二外腔以及装设在所述第二外腔内的第二内板，所述第一内板和第二内板都朝着前方设置，所述第一外腔的上侧设置有固定柱，所述固定柱穿过所述第二外腔上开设的对应固定孔，以使所述第一外腔相对于第一内板前后移动时能带动所述第二外腔相对于第二内板前后移动；所述第二内板与所述连接杆铰接，所述第二外腔的后端固定有块状板材，该块状板材向左右两侧延伸，直至对应电动伸缩杆外，且在该块状板材上设置有对应电动伸缩杆的对准槽，所述连接杆还穿设在轮椅座内，所述作用板位于所述轮椅座与底座之间；所述轮椅座上设置有水平传感器和压力传感器，所述水平传感器用于检测所述轮椅座前后方向上的倾斜角；

还包括控制器，所述控制器分别与距离传感器、水平传感器、压力传感器、两个电动伸缩杆、后轮驱动电机和前轮驱动电机连接，用于在接收到上坡指令后，判断该水平传感器检测到的倾斜角是否大于零，若是，则进一步监测该倾斜角是否发生变化，在该倾斜角不发生变化时，表示轮椅的前轮和后轮都行至斜上坡，此时所述控制器首先根据当前的倾斜角以及该压力传感器检测到的乘坐者的体重，确定所述第一外腔向后的移动距离，接着控制所述后轮驱动电机带动两个后轮停止转动，两个前轮继续转动，以使所述第一外腔和第二外腔在两个后轮和两个前轮的作用下向后移动，直至所述距离传感器检测到的距离等于该确定的移动距离，此后控制两个电动伸缩杆伸长，插入对应对准槽内，推动所述作用板绕着所述连接杆向水平方向转动，所述轮椅座在所述作用板的带动下也绕着所述连接杆向水平方向转动，当所述倾斜角为零时，所述轮椅座恢复水平状态，此时控制所述后轮驱动电机带动两个后轮转动。

2.根据权利要求1所述的越障电动轮椅，其特征在于，在所述轮椅座恢复为水平状态后，所述控制器控制所述后轮驱动电机带动两个后轮转动，以使两个前轮和两个后轮的转速相同。

3.根据权利要求1所述的越障电动轮椅，其特征在于，在所述轮椅座恢复为水平状态后，所述控制器控制所述前轮驱动电机带动两个前轮循环加速转动，控制所述后轮驱动电机带动两个后轮按照第一转速转动，所述两个前轮循环加速转动过程中的最大转速小于所述第一转速。

4.根据权利要求2所述的越障电动轮椅，其特征在于，所述控制器在监测到该倾斜角不发生变化后，继续监测该倾斜角的变化情况，若该倾斜角再次大于零，则控制两个电动伸缩杆收缩，直至所述倾斜角为零且不再发生变化，此时控制后轮驱动电机带动所述两个后轮的转速升高，或控制前轮驱动电机带动所述两个前轮的转速降低，以使所述第一外腔和第二外腔向前移动，直至所述距离传感器检测到的距离为初始值，此后所述控制器控制所述两个后轮和两个前轮按照相同的速度转动。

5.根据权利要求3所述的越障电动轮椅，其特征在于，所述控制器在监测到该倾斜角不发生变化后，继续监测该倾斜角的变化情况，若该倾斜角再次大于零，则控制两个电动伸缩杆收缩，直至所述倾斜角为零且不再发生变化，此后在所述第一外腔和第二外腔向前移动，直至所述距离传感器检测到的距离为初始值时，所述控制器控制所述两个后轮和两个前轮按照相同的速度转动。

6.根据权利要求4或5所述的越障电动轮椅，其特征在于，所述作用板与所述底座的尺寸相匹配。

7.根据权利要求6所述的越障电动轮椅，其特征在于，所述块状板材的上侧的周边固定有容置袋，所述容置袋用于放置物品。

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