CN113425519A - 一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，包括座椅机构、升降机构和行走机构，座椅机构与行走机构通过升降机构相连接，升降机构位于座椅机构的下方，行走机构安装在升降机构下方；座椅机构包括坐垫支撑、控制手柄、肘托板、马桶坐垫、耦合连杆、扶手圆管、靠背圆管和靠背，剪刀升降组件带动耦合连杆运动，两个耦合连杆带动坐垫支撑的升降与翻转，所述的行走机构带动智能辅助装置行走；在其中一个肘托板上安装控制手柄，在控制手柄内内置心跳检测及报警装置，心跳检测及报警装置对使用者的基本身体状态信息进行实时监测和采集。本发明自主性高、使用便捷、操作简易，能够更好地配合老年人的动作姿态，装置系统安全可靠。

Description

一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置

技术领域

本发明属于智能辅助机器人领域，尤其是涉及一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置。

背景技术

随着社会发展，人口老龄化问题成为日益关注的世界性问题，预计到2035年，中国将进入急速老龄化阶段。一些下肢残疾和失能的老年人往往需要人力对其进行日常照顾，否则基本无法独立生活。而当今社会中的普遍常态是，由于子女大多工作繁忙，没有时间照顾父母，导致大多数老年人处于独居或仅与配偶居住的状态，而聘用人员照顾老人日常生活起居，又存在生活成本增加、社会信用和道德等问题，严重影响了老年人的日常生活质量。

老年人、残疾人需要社会给予更多的关怀和帮助，老年人岁数的增大必然会导致身体各项机能的下降，甚至会影响到基本的生活，如老年人和失能弱势群体在日常生活中大小便的清洁护理，由于涉及到个人隐私和社会道德，一直以来都是国家和社会需要要重点关注解决的问题。

轮椅这一辅具工具的出现逐渐成为下肢残疾和行动不便老年人的代步工具，越来越受到市场的欢迎。但是目前对于室内外移动功能、姿势变换功能、大小便及其护理清洁功能的轮椅往往至多包含其中一到两种。人们单独购买使用还会造成材料利用率低下与时间金钱的浪费，可以说轮椅的单一功能已经渐渐不能满足行动不便者的日常生活，无论是从养老康复还是从市场需求角度都急需研制具有移动、起坐助力和安全如厕综合功能的新型轮椅，即一种可适用于老年人安全如厕应用的新型智能辅助装置。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，自主性高、使用便捷、操作简易，采用了多机构复合设计，能够更好地配合老年人的动作姿态，装置系统安全可靠，具有广泛的应用前景。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，包括座椅机构、升降机构和行走机构，所述的座椅机构与行走机构通过升降机构相连接，所述的升降机构位于座椅机构的下方，所述的行走机构安装在升降机构下方；

所述的座椅机构包括坐垫支撑、控制手柄、肘托板、马桶坐垫、耦合连杆、扶手圆管、靠背圆管和靠背；所述的坐垫支撑的后侧两端分别铰接一个靠背圆管，在每个靠背圆管的中部安装一个扶手圆管，每个所述的扶手圆管各通过一支撑管与坐垫支撑的前侧两端铰接，靠背固定在两个靠背圆管上；

所述的升降机构包括架体和剪刀升降组件，所述架体包括上支架和下支架，上支架和下支架之间通过两组剪刀升降机构连接，所述的坐垫支撑固定在上支架上，在坐垫支撑的下部对称设有两个耦合连杆，每个耦合连杆的下端与一个剪刀升降组件铰接；

所述的剪刀升降组件带动耦合连杆运动，两个耦合连杆带动坐垫支撑的升降与翻转，所述的行走机构带动智能辅助装置行走；在其中一个肘托板上安装控制手柄，在控制手柄内内置心跳检测及报警装置，所述心跳检测及报警装置对使用者的基本身体状态信息进行实时监测和采集。

进一步的，每组所述剪刀升降组件均包括两个矩形管、一个电动推杆和两个直线导轨，两个矩形管交叉布置，且中部通过销轴连接，其中一根矩形管的上端为固定端，下端为活动端，另一根矩形管的上端为活动端，下端为固定端，矩形管的固定端固定在升降机构的架体上，矩形管的活动端与固定在架体上下两侧的直线导轨配合，电动推杆安装在下支架上，电动推杆的缸体与下支架固连，推杆与直线导轨相连。

进一步的，在上支架和下支架上各设置两个直线导轨，在每根矩形管的两端分别连接一个交叉支撑，矩形管的活动端分别通过各自对应的交叉支撑与相对应的直线导轨滑动连接，矩形管的固定端分别通过各自对应的交叉支撑与架体连接。

进一步的，在坐垫支撑上安装马桶坐垫，在每个矩形管的两端分别通过一个销轴与相对应的交叉支撑铰接；所述坐垫支撑、扶手圆管与靠背圆管共同组成了两组平行四杆机构，耦合连杆将座椅机构的坐垫支撑与升降机构相连。

进一步的，每根矩形管的两端分别与对应的交叉支撑铰接连接，耦合连杆一端与坐垫支撑铰接，另一端与对应位置处的交叉支撑铰接。

进一步的，所述行走机构包括驱动轮、锂电池、电机、脚轮和踏板；所述驱动轮、电机和脚轮分别设置两组，两组驱动轮分别与两组电机相配合安装，锂电池安装在两组电机的后方，锂电池为两组电机及电动推杆供电，踏板安装在电机及锂电池上方，所述踏板固定在下支架上，两组脚轮安装在下支架的下侧。

进一步的，在锂电池下方安装有红外巡迹传感器，所述红外巡迹传感器与控制系统电连接。

进一步的，两组驱动轮位于智能辅助装置的前侧，两组脚轮位于智能辅助装置的后侧。

相对于现有技术，本发明所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置具有以下优势：

本发明自主性高、使用便捷、操作简易、安全可靠。其中座椅机构用于安全可靠的承载使用用户，用户在向卫生间移动和进行如厕时坐在座椅机构上，通过剪刀升降机构、座椅机构中的平行四杆机构与耦合连杆特殊设计的耦合机构，实现座椅椅垫对用户臀部的迎合，对老年人如厕时下蹲或起立的姿态有着更好的配合效果，实现对如上动作的助力功能，确保了老年人如厕时的舒适性和安全性。

行走机构通过红外巡迹传感器、电机驱动系统及智能控制系统实现了室内智能巡迹自主移动功能，使得装置可以在室内自主控制移动，降低老年人对如厕智能辅助装置移动控制的复杂性，有需要时亦可进行手动控制。

通过控制手柄内置的心跳检测及报警装置可对使用者的基本身体状态信息进行实时监测和采集，检测到异常可以实现实时报警，使用者亦可手动报警呼叫救护人员。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置在常态状态下的正视图；

图2为本发明实施例所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置在常态状态下的俯视图；

图3为本发明实施例所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置在常态状态下的左视图；

图4为本发明实施例所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置在常态状态下的轴测图；

图5为本发明实施例所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置在提升状态下的轴测图；

图6为自动寻迹系统及心跳检测及报警装置工作原理图。

附图标记说明：

1-座椅机构，11-坐垫支撑，12-控制手柄，13-肘托板，14-马桶坐垫，15-耦合连杆，16-扶手圆管，17-靠背圆管，18-靠背，2-升降机构，21-交叉支撑，22-矩形管，23-销轴，24-电动推杆，25-直线导轨，26-架体，3-行走机构，31-驱动轮，32-锂电池，33-电机，34-脚轮，35-踏板。

具体实施方式

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图5所示，一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，包括座椅机构1、升降机构2和行走机构3，所述的座椅机构1与行走机构3通过升降机构2相连接，所述的升降机构2位于座椅机构1的下方，所述的行走机构3安装在升降机构2下方；

所述的座椅机构1包括坐垫支撑11、控制手柄12、肘托板13、马桶坐垫14、耦合连杆15、扶手圆管16、靠背圆管17和靠背18；所述的坐垫支撑11的后侧两端分别铰接一个靠背圆管17，在每个靠背圆管的中部安装一个扶手圆管16，每个所述的扶手圆管16各通过一支撑管与坐垫支撑11的前侧两端铰接，靠背18固定在两个靠背圆管17上；

所述的升降机构2包括架体26和剪刀升降组件，所述架体26包括上支架和下支架，上支架和下支架之间通过两组剪刀升降机构连接，所述的坐垫支撑11固定在上支架上，在坐垫支撑11的下部对称设有两个耦合连杆15，每个耦合连杆15的下端与一个剪刀升降组件铰接；

所述的剪刀升降组件带动耦合连杆15运动，两个耦合连杆15带动坐垫支撑11的升降与翻转，所述的行走机构3带动智能辅助装置行走；在其中一个肘托板13上安装控制手柄12，在控制手柄12内内置心跳检测及报警装置，所述心跳检测及报警装置对使用者的基本身体状态信息进行实时监测和采集。

每组所述剪刀升降组件均包括两个矩形管22、一个电动推杆24和两个直线导轨25，两个矩形管22交叉布置，且中部通过销轴连接，其中一根矩形管22的上端为固定端，下端为活动端，另一根矩形管的上端为活动端，下端为固定端，矩形管的固定端固定在升降机构2的架体26上，矩形管的活动端与固定在架体上下两侧的直线导轨25配合，电动推杆24安装在下支架上，电动推杆24的缸体与下支架固连，推杆与直线导轨25相连。

在上支架和下支架上各设置两个直线导轨25，在每根矩形管22的两端分别连接一个交叉支撑21，矩形管22的活动端分别通过各自对应的交叉支撑与相对应的直线导轨25滑动连接，矩形管22的固定端分别通过各自对应的交叉支撑与架体连接。在坐垫支撑11上安装马桶坐垫，在每个矩形管的两端分别通过一个销轴与相对应的交叉支撑铰接；所述坐垫支撑11、扶手圆管16与靠背圆管17共同组成了两组平行四杆机构，耦合连杆15将座椅机构1的坐垫支撑11与升降机构2相连。每根矩形管的两端分别与对应的交叉支撑铰接连接，耦合连杆一端与坐垫支撑11铰接，另一端与对应位置处的交叉支撑铰接。

所述行走机构3包括驱动轮31、锂电池32、电机33、脚轮34和踏板35；所述驱动轮31、电机33和脚轮34分别设置两组，两组驱动轮31分别与两组电机33相配合安装，锂电池32安装在两组电机33的后方，锂电池32为两组电机33及电动推杆24供电，踏板35安装在电机33及锂电池32上方，所述踏板固定在下支架上，两组脚轮34安装在下支架的下侧。两组驱动轮31位于智能辅助装置的前侧，两组脚轮34位于智能辅助装置的后侧。

在锂电池32下方安装有红外巡迹传感器，所述红外巡迹传感器与控制系统电连接。通过地面预设轨迹及控制系统的实时命令，即可实现装置在室内的自主移动。自动寻迹系统框图如下图6所示，循迹传感器将接收到的信号通过IIC通信将数据传送至智能控制模块，智能控制模块进行计算判断，智能控制模块输出控制信号给电机驱动模块，电机驱动模块控制驱动电机运动，从而实现自动移动。

坐垫支撑11是座椅机构1的基座结构，马桶坐垫直接安装固定在坐垫支撑11上，坐垫支撑11的两个角与两个靠背圆管17连接，两个扶手圆管16分别与两个靠背圆管17连接，最终坐垫支撑11、扶手圆管16与靠背圆管17共同组成了两组平行四杆机构，如图4所示，在初始状态下，座椅面呈水平；电动推杆24推杆向内收缩时，平行四杆机构和剪刀升降组件共同作用，驱动座椅平稳上升，形成图5中所示的状态，实现对人体起坐运动的助力。

本申请的智能辅助装置主要具有两种运动姿态和两种运动状态，如图4、5所示，两种运动姿态分别为常态状态和提升状态，两种运动状态分别为静止状态与移动状态，下面分别对各种运动姿态和运动状态的工作原理进行说明。

常态状态，升降机构2的所有机构通过电动推杆24推杆的伸出还原到初始位置，矩形管22活动端的交叉支撑21随直线导轨25到达如图3所示最左端，使得矩形管22与销轴23组成的剪刀机构收缩，并通过耦合连杆15拉动座椅机构1恢复到正常的座椅形态。仅有常态的运动姿态下才可进行移动的运动状态。

提升状态，电动推杆24推杆向内收缩，拉动矩形管22与销轴23组成的剪刀机构可以沿着直线导轨25进行提升运动，当剪刀机构的上侧活动端沿直线导轨25向图3所示右侧移动时，耦合连杆15将坐垫支撑11顶起，通过坐垫支撑11、扶手圆管16与靠背圆管17共同组成的平行四杆机构将马桶坐垫14、肘托板13以及靠背18变形到人体起身后的大致位置。平行四杆机构、剪刀升降机构与耦合连杆组成的耦合机构使得只需要控制电动推杆24即可实现座椅提升与座椅前倾两个姿态目标。使用者若要助力下蹲，则以提升状态为初始状态，准备好后即可恢复到常态状态；若要助力起身，则以常态状态为初始状态，准备好后即可改变至提升状态。

静止状态，使电机33位置固定，整个装置保持在固定的位置，在静止状态下方可令常态状态和提升状态相互切换。

移动状态，电机33旋转，两侧电机33同速旋转则使装置直线运动，两侧电机33差速旋转则可使装置进行转弯运动，锂电池32下方安装有红外巡迹传感器，通过地面预设轨迹及控制系统的实时命令，即可实现装置在室内的自主移动。

心跳检测及报警装置为现有的装置，本文不再赘述其结构及原理，控制手柄内内置的心跳检测及报警装置能够对使用者的基本身体状态信息进行实时监测和采集，检测到异常可以实现实时报警，使用者亦可手动报警呼叫救护人员。心跳采集检测使用Eixpsy的MAX30102型号，对血氧以及心率检测后通过IIC通信将数据传送至智能控制模块，智能控制模块进行计算判断，智能控制模块集成语音报警以及4G模块，检测到异常可以实现4G远程实时报警功能，如图6所示。

本申请解决现有轮椅的单一功能已经渐渐不能满足行动不便者的日常生活需求，诸如老年人和失能弱势群体的身体机能下降和行动不便，使其在日常中的大小便清洁护理成为了较大的问题，且涉及到个人隐私和社会道德，无论是从养老康复还是从市场需求角度都急需研制具有移动、起坐助力和安全如厕综合功能的新型轮椅的问题。

本申请的一种可适用于老年人安全如厕应用的新型智能辅助装置，通过剪刀升降机构、平行四杆机构及耦合连杆的相互配合，令平面贴合人体臀部的座椅平面均匀起降。在起降过程中，座椅平面的运动轨迹与人体下坐轨迹贴合，保证了过程的安全性；而当机构处于如厕状态时，虽然座椅平面有所倾斜，但角度较小，并且老年人可以双手握住两侧扶手，提供稳定的支撑力，有效的防止了如厕过程中打滑的情况，辅助老年人完成如厕过程中的生理动作，实现了安全平稳助起老人、辅助老人助坐以及安全如厕的功能，在具有使用便捷、安全可靠的基础上，同时具有一定的智能性。通过剪刀升降机构和座椅的一组平行四杆机构，配合耦合连杆，实现辅助老年人如厕时下蹲和起身站立动作的助力功能，座椅机构配备人体状态检测系统和安全报警功能，可以实时监测老年人如厕时的身体状态信息，并可以实现实时报警，行走机构配备有智能巡迹自主移动功能，也可通过座椅机构的操作手柄进行人为控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：包括座椅机构(1)、升降机构(2)和行走机构(3)，所述的座椅机构(1)与行走机构(3)通过升降机构(2)相连接，所述的升降机构(2)位于座椅机构(1)的下方，所述的行走机构(3)安装在升降机构(2)下方；

所述的座椅机构(1)包括坐垫支撑(11)、控制手柄(12)、肘托板(13)、马桶坐垫(14)、耦合连杆(15)、扶手圆管(16)、靠背圆管(17)和靠背(18)；所述的坐垫支撑(11)的后侧两端分别铰接一个靠背圆管(17)，在每个靠背圆管的中部安装一个扶手圆管(16)，每个所述的扶手圆管(16)各通过一支撑管与坐垫支撑(11)的前侧两端铰接，靠背(18)固定在两个靠背圆管(17)上；

所述的升降机构(2)包括架体(26)和剪刀升降组件，所述架体(26)包括上支架和下支架，上支架和下支架之间通过两组剪刀升降机构连接，所述的坐垫支撑(11)固定在上支架上，在坐垫支撑(11)的下部对称设有两个耦合连杆(15)，每个耦合连杆(15)的下端与一个剪刀升降组件铰接；

所述的剪刀升降组件带动耦合连杆(15)运动，两个耦合连杆(15)带动坐垫支撑(11)的升降与翻转，所述的行走机构(3)带动智能辅助装置行走；在其中一个肘托板(13)上安装控制手柄(12)，在控制手柄(12)内内置心跳检测及报警装置，所述心跳检测及报警装置对使用者的基本身体状态信息进行实时监测和采集。

2.根据权利要求1所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：每组所述剪刀升降组件均包括两个矩形管(22)、一个电动推杆(24)和两个直线导轨(25)，两个矩形管(22)交叉布置，且中部通过销轴连接，其中一根矩形管(22)的上端为固定端，下端为活动端，另一根矩形管的上端为活动端，下端为固定端，矩形管的固定端固定在升降机构(2)的架体(26)上，矩形管的活动端与固定在架体上下两侧的直线导轨(25)配合，电动推杆(24)安装在下支架上，电动推杆(24)的缸体与下支架固连，推杆与直线导轨(25)相连。

3.根据权利要求2所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：在上支架和下支架上各设置两个直线导轨(25)，在每根矩形管(22)的两端分别连接一个交叉支撑(21)，矩形管(22)的活动端分别通过各自对应的交叉支撑与相对应的直线导轨(25)滑动连接，矩形管(22)的固定端分别通过各自对应的交叉支撑与架体连接。

4.根据权利要求3所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：在坐垫支撑(11)上安装马桶坐垫，在每个矩形管的两端分别通过一个销轴与相对应的交叉支撑铰接；所述坐垫支撑(11)、扶手圆管(16)与靠背圆管(17)共同组成了两组平行四杆机构，耦合连杆(15)将座椅机构(1)的坐垫支撑(11)与升降机构(2)相连。

5.根据权利要求3所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：每根矩形管的两端分别与对应的交叉支撑铰接连接，耦合连杆一端与坐垫支撑(11)铰接，另一端与对应位置处的交叉支撑铰接。

6.根据权利要求1所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：所述行走机构(3)包括驱动轮(31)、锂电池(32)、电机(33)、脚轮(34)和踏板(35)；所述驱动轮(31)、电机(33)和脚轮(34)分别设置两组，两组驱动轮(31)分别与两组电机(33)相配合安装，锂电池(32)安装在两组电机(33)的后方，锂电池(32)为两组电机(33)及电动推杆(24)供电，踏板(35)安装在电机(33)及锂电池(32)上方，所述踏板固定在下支架上，两组脚轮(34)安装在下支架的下侧。

7.根据权利要求5所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：在锂电池(32)下方安装有红外巡迹传感器，所述红外巡迹传感器与控制系统电连接。

8.根据权利要求6所述的一种面向老年人安全如厕应用的智能辅助装置，其特征在于：两组驱动轮(31)位于智能辅助装置的前侧，两组脚轮(34)位于智能辅助装置的后侧。

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