CN113679543A - 一种轮椅及轮椅系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮椅及轮椅系统，轮椅包括座椅模块、支撑臂、底盘模块、控制模块；座椅模块与支撑臂转动连接，支撑臂与底盘模块转动连接；控制模块根据路况监测模块反馈的信息控制行驶轮的制动与否；根据坐感模块反馈的信息调整座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度，便于调整座椅模块的重心，防止轮椅倾倒，保证乘坐人员的安全。

Description

一种轮椅及轮椅系统

技术领域

本发明属于轮椅技术领域，具体地说，是涉及一种轮椅及轮椅系统。

背景技术

由于全球老龄化日益严重，且部分老年人行动不便，在较远距离出行时需要借助轮椅等辅助设备，对轮椅的需求日益增加。近年来电动轮椅技术更进一步发展为智能化轮椅，增加并增强了轮椅按照人类的指令自主移动的执行能力。轮椅的使用者可以更方便地使用轮椅，摆脱对照顾者或者其他家庭人员的依赖，更自主的实现移动目的，更多的专业级、功能特性突出的轮椅产品在市场上不断涌现。

现有市场上的电动轮椅都是在普通的轮椅结构上通过简单的增加电机和电池及简易的控制单元实现。上述电动轮椅仍然需要人为操作对轮椅进行控制，老年人反映较慢，在紧急情况下无法做出有效的操作，导致乘坐人员容易出现不可逆损伤。轮椅进行大角度转向，上、下陡坡，贴近台阶运行过程中容易出现操作不当导致倾翻的情况，如无监护人员在场，后果极其严重。

发明内容

本发明提供了一种轮椅及轮椅系统，解决了现有技术中轮椅容易倾翻的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种轮椅，包括：

座椅模块，其具有用于监测坐姿的坐感模块；

底盘模块，其具有行驶轮以及用于监测路况的路况监测模块；

支撑臂，其设置在所述座椅模块与底盘模块之间；

其中，所述座椅模块与所述支撑臂转动连接；所述支撑臂与所述底盘模块转动连接；

控制模块，其根据所述路况监测模块反馈的信息控制所述行驶轮的制动与否；且其根据所述坐感模块反馈的信息调整所述座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度。

进一步的，所述轮椅还包括姿态传感器，用于监测轮椅的姿态角和加速度，并发送至控制模块；

当所述轮椅的姿态角超过设定角度或加速度超过设定加速度时，所述控制模块控制所述行驶轮制动，并进行预警；

当所述轮椅的姿态角未超过设定角度且加速度未超过设定加速度时，所述控制模块调整所述座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度，以调整乘坐人员的重心。

又进一步的，所述轮椅还包括：

前置摄像头，其用于采集轮椅前方的图像信息；

后置摄像头，其用于采集轮椅后方的图像信息；

视觉数据识别模块，其根据所述前置摄像头和后置摄像头反馈的信息判断路况，并进行提示。

更进一步的，所述轮椅还包括：

触控显示模块，其用于设定目标位置以及选择是否开启自主导航功能；

定位模块，其用于获取轮椅当前位置；

自主导航模块，其在自主导航功能开启后，根据轮椅当前位置和目标位置生成导航路线，控制轮椅行驶到目标位置。

再进一步的，当所述座椅模块的腰靠区的正面与轮椅的前进方向垂直时，轮椅进入蠕动模式，在蠕动模式下，轮椅的移动速度小于设定速度阈值。

进一步的，所述轮椅还包括设置在所述座椅模块的腰靠区的腰感模块，用于监测坐姿；

所述控制模块根据所述腰感模块和坐感模块反馈的信息判定乘坐人员的坐姿，并调整所述座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度。

又进一步的，所述支撑臂包括：

弹性阻尼器；

第一连接部，其位于所述弹性阻尼器的上方，其与所述弹性阻尼器转动连接，其与所述座椅模块固定连接；

第二连接部，其与所述弹性阻尼器固定连接，其与所述底盘模块转动连接；

所述控制模块根据所述坐感模块反馈的信息调整所述弹性阻尼器的阻尼力度、第一连接部的转动角度、第二连接部的转动角度。

更进一步的，所述第一连接部包括：

连接座，其内部具有安装腔，其与所述座椅模块可拆卸式固定连接，其与所述弹性阻尼器转动连接；

电机，其位于所述安装腔内；

蜗杆蜗轮传动机构，其位于所述安装腔内；其与所述电机的输出轴连接，带动所述连接座转动。

再进一步的，所述蜗杆蜗轮传动机构包括蜗杆和蜗轮；所述电机的输出轴与所述蜗杆连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合；

所述电机与所述连接座固定连接；

所述连接座的底部与蜗轮对应的位置具有底部穿孔，所述弹性阻尼器的顶端穿过所述底部穿孔与所述蜗轮固定连接，所述弹性阻尼器与所述底部穿孔转动连接。

一种轮椅系统，包括：

所述的轮椅，其具有无线通信模块；

远程服务器，其与所述轮椅进行无线通信，对所述轮椅进行远程监控。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的轮椅及轮椅系统，通过设置座椅模块与支撑臂转动连接，支撑臂与底盘模块转动连接；根据路况监测模块反馈的信息控制行驶轮的制动与否；根据坐感模块反馈的信息调整座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度，便于调整座椅模块的重心，防止轮椅倾倒，保证乘坐人员的安全。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明所提出的轮椅的一种实施例的结构示意图；

图2是图1中座椅模块的爆炸图；

图3是图1中座椅模块的爆炸图；

图4是图1中座椅模块的底部结构图；

图5是图4中快接口的结构示意图；

图6是图1中支撑臂的结构示意图；

图7是图6的爆炸图；

图8是图6中弹性阻尼器与蜗轮的连接示意图；

图9是图1中底盘模块的结构示意图。

附图标记：

100、座椅模块；

110、座椅；1101、通风孔；111、触控显示模块；112、遥控把手；

113、前置摄像头；114、后置摄像头；115、运行指示灯；116、安装板；

121、腰靠；122、坐垫；123、坐感模块；

130、控制盒连接座；131、主板；132、电源板；133、排气风扇；

134、快接口；1341、卡边；13411、销孔；

135、电源通讯接口；

200、支撑臂；

210、第一连接部；

211、连接座顶盖；

212、连接座；2121、安装腔；2122、底部穿孔；2123、卡合轨道；

213、卡合开关；2131、销子；2132、快速解锁按钮；

214、电机；215、蜗杆；216、蜗轮；

220、弹性阻尼器；

230、第二连接部；

240、支撑壳；

241、左支撑壳；

242、右支撑壳；2421、右半圆形孔；

243、锂电池；244、电池盖；

300、底盘模块；

310、底盘；311、左前轮；312、右前轮；313、左后轮；314、右后轮；315、轮毂电机；316、路况监测模块；

320、底盘连接座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提出了一种轮椅系统，包括轮椅、远程服务器；轮椅具有无限通信模块，与远程服务器进行通信。轮椅将运行数据、报警数据等上传远程服务器，远程服务器与轮椅进行无线通信，对轮椅进行远程监控。乘坐人员及其监护人、其他家庭成员可通过用户终端APP访问远程服务器，对轮椅进行监控。

本实施例提出了一种轮椅，主要包括座椅模块100、支撑臂200、底盘模块300等，参见图1所示。

本实施例的支撑臂200，设置在座椅模块100与底盘模块300之间。座椅模块100与支撑臂200转动连接，支撑臂200与底盘模块300转动连接。

支撑臂200包括第一连接部210、弹性阻尼器220、第二连接部230，参见图6至图8所示。

第一连接部210，其位于弹性阻尼器220的上方，且第一连接部210与弹性阻尼器220转动连接，且第一连接部210与座椅模块100固定连接。

第二连接部230，其与弹性阻尼器220固定连接，且第二连接部230与底盘模块300转动连接。

由于座椅模块100与第一连接部210固定连接，第一连接部210与弹性阻尼器220转动连接，座椅模块100受到的压力直接作用到第一连接部210，并经第一连接部210传递到弹性阻尼器220，弹性阻尼器220缓冲受到的力，减小了座椅模块的振动，进而减小因路面颠簸导致的不适感。

由于第一连接部210与弹性阻尼器220转动连接，因此，即使弹性阻尼器220不转动，第一连接部210和座椅模块100也可以转动，座椅模块100可以通过转动调整重心，防止因重心不稳导致倾翻。

由于第二连接部230与底盘模块300转动连接，在底盘模块300不转动时，第二连接部230也可以转动，带动弹性阻尼器220、第一连接部210、座椅模块100转动，因此，即使底盘模块300不转动，座椅模块100也可以转动，以调整轮椅重心，防止倾翻。

因此，本实施例的支撑臂，通过设置第一连接部210与弹性阻尼器220转动连接，第一连接部210与座椅模块100固定连接；第二连接部230与弹性阻尼器220固定连接，第二连接部230与底盘模块300转动连接，既减小了座椅模块的振动，减小了因路面颠簸导致的不适感，同时也便于调整座椅模块的重心，防止轮椅倾倒，保证乘坐人员的安全。

在本实施例中，第一连接部210与弹性阻尼器220相对转动的转动轴线，第二连接部230与底盘模块300相对转动的转动轴线，这两条转动轴线垂直。例如，第一连接部210与弹性阻尼器220左右转动连接，第二连接部230与底盘模块300俯仰转动连接。因此，座椅模块100既可以左右转动，也可以俯仰转动。

在本实施例中，为了便于实现第一连接部210与弹性阻尼器220的转动连接，第一连接部210包括连接座212、电机214、蜗杆蜗轮传动机构等。

连接座212，其内部具有安装腔2121，连接座212与座椅模块100可拆卸式固定连接，连接座212与弹性阻尼器220转动连接。当然，连接座212具有连接座顶盖211，连接座212与连接座顶盖211围成安装腔2121。

电机214，其位于安装腔2121内。

蜗杆蜗轮传动机构，其位于安装腔2121内；蜗杆蜗轮传动机构与电机214的输出轴固定连接，带动连接座212转动。

电机214的输出轴转动，带动蜗杆蜗轮传动机构运动，进而带动连接座212转动。

通过设计上述结构的第一连接部210，实现了与弹性阻尼器220的转动连接；连接座212与座椅模块100可拆卸式固定连接，使得支撑臂200与座椅模块100拆装方便，便于更换维修；而且结构比较简单，便于实现，成本低。

在本实施例中，蜗杆蜗轮传动机构包括蜗杆215和蜗轮216；电机214的输出轴与蜗杆215固定连接，蜗杆215与蜗轮216啮合；电机214安装在安装腔2121内，且与连接座212固定连接；连接座212的底部与蜗轮216对应的位置具有底部穿孔2122，弹性阻尼器220的顶端穿过底部穿孔2122与蜗轮216固定连接，具体来说，弹性阻尼器220的顶端与蜗轮216的中心孔固定连接。弹性阻尼器220与底部穿孔2122转动连接。

电机214的输出轴转动，带动蜗杆215转动，蜗杆215与蜗轮216啮合，由于蜗轮216与弹性阻尼器220固定，蜗轮216不转动，在啮合力的作用下，蜗杆217绕着蜗轮216转动，进而带动电机214和连接座212绕着蜗轮216转动，实现连接座212与弹性阻尼器220的转动连接。

蜗轮216的中轴线、弹性阻尼器220的中轴线、底部穿孔2122的中轴线重合。

通过设计蜗杆217、电机214、连接座212绕着蜗轮216的中轴线转动，转动方便，便于实现连接座212与弹性阻尼器220的转动连接。

在本实施例中，为了保护弹性阻尼器220，支撑臂200还包括支撑壳240。

支撑壳240，其内部具有容纳腔，支撑壳240的顶部具有顶部穿孔，顶部穿孔与容纳腔连通；弹性阻尼器220固定在容纳腔内，且弹性阻尼器220的顶端穿过顶部穿孔、连接座212的底部穿孔2122与蜗轮217固定连接；支撑壳240与第二连接部230固定连接。

为了便于支撑壳240拆装，便于安装弹性阻尼器220，支撑壳240包括左支撑壳241和右支撑壳242，左支撑241壳的顶部具有左半圆形孔，右支撑壳242的顶部具有右半圆形孔2421，左支撑壳241和右支撑壳242扣合在一起围成容纳腔，且左半圆形孔与右半圆形孔2421对接形成顶部穿孔。

在本实施例中，第二连接部230为转轴电机，转轴电机位于支撑壳240的容纳腔内，与支撑壳240固定连接，且转轴电机的两端分别穿过支撑壳240，转轴电机的两端与底盘模块300可拆卸式转动连接。具体来说，左支撑壳241的下部具有横穿孔，右支撑壳242的下部具有横穿孔，转轴电机的左端伸出左支撑壳241的横穿孔，转轴电机的右端伸出右支撑壳242的横穿孔，转轴电机的两端与底盘模块300可拆卸式转动连接，转轴电机与底盘模块300相对转动的转动轴线是转轴电机的中轴线。

由于转轴电机与支撑壳240固定连接，支撑壳240与弹性阻尼器220固定连接，进而实现转轴电机与弹性阻尼器220固定连接。转轴电机转动时，带动支撑壳240绕转轴电机的中轴线转动。支撑壳240做俯仰转动，可以调整座椅模块100的高度。

通过将第二连接部230设计为转轴电机，方便实现第二连接部230与弹性阻尼器220的固定连接，以及与底盘模块300的转动连接。而且，便于支撑臂200与底盘模块300的拆装。

在支撑壳240的容纳腔内设置有锂电池243，用于给整个轮椅供电。为了便于安装更换锂电池243，支撑壳240上具有电池安装口，电池安装口处可拆式安装有电池盖244，锂电池243安装到支撑壳240的容纳腔内后，将电池盖244安装到电池安装口处，起到防护作用。

为了实现第一连接部210与座椅模块100的可拆卸式固定连接，支撑臂200的第一连接部210的连接座212的侧壁上具有卡合轨道2123，座椅模块100的底部具有与卡合轨道2123适配的快接口134，卡合轨道2123与快接口134可拆卸式卡合在一起，既连接稳定可靠，又便于拆装，参见图4、图5所示。

在本实施例中，第一连接部210还包括卡合开关213，卡合开关213具有销子2131和快速解锁按钮2132。卡合轨道2123为卡槽，卡合开关213的销子2131伸入卡槽内；座椅模块100的快接口134的内侧壁上具有卡边1341，卡边1341上具有销孔13411。当卡边1341插入卡槽内时，卡合开关213的销子2131伸入卡边1341的销孔13411内，实现卡槽与卡边的可靠稳定连接。按压快速解锁按钮2132，可使得销子2131缩回，卡边1341可从卡槽内拆离，拆装方便。

作为本实施例的一种优选设计方案，为了提高连接座212与座椅模块100的连接稳定性，在快接口134两个相对的内侧壁上均设计有卡边1341，相对应的，连接座212两个相对的外侧壁上均设计有卡合轨道2123，卡合开关213也设置有两个，两个卡边对应插入两个卡槽内，两个卡合开关213的销子对应插入两个卡边的销孔中。

支撑臂200由于具有弹性阻尼器，也可称为柔性臂。支撑臂200为本实施例的减震及储能模块，其主要用于对整乘坐人员的坐姿进行调整，过滤路面颠簸，调整乘坐人员重心位置，防止轮椅倾翻，确保乘坐人员舒适性和安全性。此外，其内置的锂电池为整个轮椅提供电能供应。支撑臂200主要包括连接座顶盖211、连接座212、左支撑壳241、右支撑壳242、电池盖244；连接座212内安装有电机214、蜗杆215、蜗轮216、卡合开关213；支撑壳内设置有弹性阻尼器220、锂电池243、转轴电机。

在本实施例中，底盘模块300包括底盘310、底盘连接座320，参见图9所示。

底盘310，其底部设置有行驶轮。在本实施例中，底盘310底部设置有四个麦克纳姆轮：左前轮311、右前轮312、左后轮313、右后轮314；每个麦克纳姆轮由各自的电机独立驱动，可以实现任意角度和任意方向的转动。如图9中的轮毂电机315可以驱动右前轮312。由于四轮独立电机、超宽麦克纳姆轮的引入，可以实现原地坦克掉头动作，可实现在狭小空间掉头，同时确保轮椅整体的稳定性。

底盘连接座320，其设置在底盘310的顶部，与支撑臂200的第二连接部230（转轴电机）转动连接。

底盘模块300还具有用于监测路况的路况监测模块316。本实施例的路况监测模块316选用距离探测器。路况监测模块316可以设置有两个，分别设置在底盘底部的前端和后端，如分别设置在底盘前端和后端的轮毂电机上。

底盘模块300作为整个轮椅的动力模块，其通过4轮独立的驱动电机及内置的距离探测器，实现对路况信息的采集，通过运行速度的调整，确保人员乘坐舒适性。同时，底盘模块300可以实现原地旋转，更加适用于拥堵环境。其自身按照通用化平台设计，可以根据用户需求搭配不同支撑臂，进行功能拓展。底盘模块300主要包括主体碳纤维底盘310、底盘连接座320、四个麦克纳姆轮、驱动电机、距离探测器。

座椅模块100与支撑臂200通过快接口134和卡合轨道2123卡合装配，拆装方便，可以通过快速解锁按钮2132实现快速拆卸；支撑臂200与底盘模块300之间通过转轴电机与连接座320转动连接；从而实现座椅模块100、支撑臂200、底盘模块300连接为一个整体，且便于拆装。

座椅模块100独立可拆卸，可根据用户的需求和体型进行尺寸定制，确保不同体型人群的需求。支撑臂200、底盘模块300无需更改，有效降低用户的成本。同时也可以通过更换座椅模块增加功能，具有更好的交互友好性。

底盘模块300可以通过减少麦克纳姆轮的数量有效降低成本。底盘模块300上可以设置太阳能电池板，将太阳能转化为电能，并输送至锂电池，实现对锂电池的充电，有效增加设备续航。

针对未成年人或身高过高的人员，可以通过更换支撑臂200的尺寸和内部部件，实现不同座高人员对电动轮椅的需求，乘坐舒适性更佳，电动轮椅拥有更佳广泛的适配性。

在本实施例中，座椅模块100，主要包括碳纤维座椅110、腰靠121、坐垫122等。腰靠121放置在座椅110的腰靠区，坐垫122放置在座椅110的座面区，在座椅110的座面区还设置有坐感模块123，用于监测乘坐人员的坐姿，参见图2、图3所示。

轮椅中设置有控制模块，控制模块分别与坐感模块123、路况监测模块316连接。控制模块根据路况监测模块316反馈的信息控制行驶轮（四个麦克纳姆轮）的制动与否。控制模块根据坐感模块123反馈的信息调整座椅模块100的转动角度、支撑臂200的转动角度，以调整乘坐人员的重心，防止轮椅倾翻。同时，控制模块根据坐感模块123反馈的信息调整弹性阻尼器200的阻尼力度，过滤路面颠簸，提高乘坐体验。调整座椅模块100的转动角度，即调整第一连接部210的转动角度；调整支撑臂200的转动角度，即调整第二连接部230的转动角度。

在本实施例中，轮椅还包括设置在座椅110的腰靠区的腰感模块，用于监测坐姿。控制模块根据腰感模块和坐感模块123反馈的信息判定乘坐人员的坐姿，并调整弹性阻尼器200的阻尼力度、座椅模块100的转动角度、支撑臂200的转动角度，以进一步调整乘坐人员的重心，保证乘坐安全。

在本实施例中，腰感模块包括压力传感器和温度传感器，通过检测温度信号和压力信号判断乘坐人员是否与腰靠区接触；坐感模块123也包括压力传感器和温度传感器。

在本实施例中，轮椅还包括姿态传感器，用于监测轮椅的姿态角和加速度，并发送至控制模块。

当轮椅的姿态角超过设定角度或加速度超过设定加速度时，控制模块控制行驶轮（四个麦克纳姆轮）制动，并进行预警，以保证乘坐人员的安全性。

当轮椅的姿态角未超过设定角度且加速度未超过设定加速度时，控制模块调整座椅模块100的转动角度、支撑臂200的转动角度，以调整乘坐人员的重心，防止轮椅倾翻。

根据轮椅实际工作环境进行乘坐人员重心位置调整，防止轮椅发生倾翻，确保乘坐人员安全。

在本实施例中，轮椅还包括前置摄像头113、后置摄像头114、视觉数据识别模块。

前置摄像头113，设置在座椅110的前端，用于采集轮椅前方的图像信息，监视轮椅前方的路况环境。前置摄像头113设置有两个，分别设置在座椅110的左把手和右把手的前端。

后置摄像头114，设置在座椅110的后端，用于采集轮椅后方的图像信息，监视轮椅后方的路况环境。后置摄像头114设置有两个，分别设置在座椅110的后侧，且左右布设。

视觉数据识别模块，其根据前置摄像头113和后置摄像头114反馈的信息判断路况，并进行提示，以保证乘坐人员的安全性。

本实施例通过引入前置摄像头113、后置摄像头114、视觉数据识别模块，通过视觉识别可以实现辅助驾驶功能，辅助判断路面危险，操作简单，使用安全性得到巨大提升。

在本实施例中，轮椅还包括触控显示模块111、定位模块、自主导航模块。

触控显示模块111，其设置在轮椅110的把手上，其用于设定目标位置以及选择是否开启自主导航功能。触控显示模块111与控制模块通信。

定位模块，其用于获取轮椅当前位置。在本实施例中，定位模块选用GPS模块。

自主导航模块，其在自主导航功能开启后，根据轮椅当前位置和目标位置生成导航路线，控制轮椅行驶到目标位置。

通过设置触控显示模块111、定位模块、自主导航模块，实现自动导航功能，方便乘坐人员使用。

轮椅还包括电量监测模块，其用于对轮椅的电池电量进行监测，在电池电量小于设定电量阈值时，进行报警提示，及时充电或更换电池。

当座椅110的腰靠区的正面与轮椅的前进方向垂直时，轮椅进入蠕动模式，在蠕动模式下，轮椅的移动速度小于设定速度阈值，以保证乘坐人员的安全。在蠕动模式下，轮椅根据路况智能控制四个麦克纳姆轮，让轮椅以非常缓慢的速度通过路况比较恶劣的地方，避免车轮打滑。即乘坐人员的腰背靠在座椅110的腰靠区，调整座椅模块的转动角度，当乘坐人员的正面朝向轮椅的左侧或右侧时，此时轮椅进入蠕动模式，在蠕动模式下，轮椅的移动速度非常小，以保证乘坐人员的安全。

本实施例的座椅模块100还包括控制盒连接座130，控制盒连接座130固定在座椅110的底部，控制盒连接座130内设置有主板131、电源板132、快接口134、电源通讯接口135。其中，主板131为整个轮椅的控制核心，控制模块、视觉数据识别模块、自主导航模块均设置在主板131上，电源板132用于对座椅模块供电。电源通讯接口135设置在快接口134的内侧壁上，电源通讯接口135分别与主板131、电源板132电连接。例如，支撑臂200的连接座212的外侧壁上设置有电接口，电接口与锂电池、转轴电机等连接。当卡合轨道2123与快接口134卡合装配后，电接口与电源通讯接口135电接触，可以实现支撑臂200与座椅模块100之间电信号的传输，可实现数据的传递及锂电池对座椅模块的供电。

控制盒连接座130内设置有多个排气风扇133，在座椅110底部具有与多个排气风扇133对应的通风孔1101，坐感模块123实时监测座温，当座温达到预设值时，控制模块将开启排气风扇133，进行坐垫通风，保持乘坐尤其是长时间乘坐人员的舒适感。

座椅模块100作为整个轮椅的核心监测模块，在为乘坐人员提供更加便捷的乘坐舒适性的同时，其可以实现对路况的视觉识别，避障等功能。其自身可拆卸收纳，根据不同人群需求选配不同的配置，满足不同价位区间要求。座椅模块100主要由碳纤维座椅110、腰靠121、坐垫122、控制盒连接座130等组成，其中碳纤维座椅110上配置有触控显示模块111、遥控把手112、前置摄像头113（左右把手上各一个）、后置摄像头114（两个后置摄像头，左右布设在座椅后侧）、运行指示灯115、坐感模块123。后置摄像头114和运行指示灯115通过安装板116安装在座椅的后侧。控制盒连接座130内置排气风扇133、主板131、电源板132、快接口134、电源通讯接口135。

本实施例的轮椅，引入分体式模块设计，拆卸方便，占用空间小。采用麦克纳姆轮及独立轮毂电机结构，可以实现原地坦克掉头动作，可实现狭小空间掉头。配置有视觉识别，导航功能，可以确保乘坐人员的安全性并进行自主导航。整合压力传感器、姿态传感器数据，同时协同视觉识别反馈信息，通过控制弹性阻尼器的阻尼和座椅模块的角度实现对乘坐人员重心位置调整，有效过滤路面颠簸，提高乘坐体验。

本实施例提供了一种全自动智能座椅，采用智能化调节控制，通过将前轮、后轮反馈的路面情况，结合前置摄像头、后置摄像头、距离探测器反馈的路况情况，通过对乘坐人员的坐姿、轮椅运行速度、方向进行有效调节，确保乘坐人员的舒适性及在危险情况下的安全性。

下面，对轮椅的运行原理进行详细说明。

当有人员乘坐到座椅上时，首先座椅模块100中的坐感模块123，对乘坐人员座压进行监测，将压力数据反馈给主板131，主板131上的控制模块判断接收到的压力数据是否达到预设乘坐压力，若达到，整机通电启动。否则，轮椅不启动，仍然处于制动状态，以确保轮椅在总电源打开的情况下，不会因座椅上放置物品而启动耗电，或儿童随意控制移动引发危险。整机通电启动后，触控显示模块111内置摄像头打开，通过拍摄图像再次确认是否为适龄人员乘坐，如判定为非成年人，则轮椅进行声光预警，同时将预警信息发送给轮椅监护人。因轮椅用于不同人群，默认设置启动乘坐人员重量为60kg，此功能可以通过APP进行设置。本轮椅通过重量监测设置以及触控显示模块111内置摄像头的视觉监控识别，可以有效避免儿童误操作。

乘坐人员乘坐10s后，轮椅会监测人员坐姿是否正确，腰感模块监测乘坐人员是否坐姿到位，如果腰感模块监测到的压力或温度未达到预设压力或预设温度，则判定乘坐人员坐姿不正确，没有坐到位，则触控实现模块111会进行动画提醒，提醒乘坐人员调整坐姿，腰背靠到腰靠121上。同时，坐感模块123将实时分析此时乘坐人员的坐姿及压力分布情况，将乘坐压力分布数据再次反馈到主板131的控制模块中，控制模块发送命令控制弹性阻尼器220适当调整阻尼力度，同时转轴电机运转，调整座椅倾角，进一步调整乘坐人员重心位置，防止轮椅发生倾翻，保障乘坐人员乘坐舒适性及整个轮椅的稳定性。此过程各模块调整同步进行，在10s内调整完成。

当轮椅需要移动时，此时前置摄像头113、后置摄像头114将轮椅前、后方数据进行收集，路况监测模块316（距离探测器）同时监测轮椅前方地面信息，反馈给主板131，视觉数据识别模块进行视觉数据识别，判定前方路况，如果判定为非悬空或断崖，此时，控制模块控制遥控把手112解锁，乘坐人员可以进行操作。

左前轮311、右前轮312、左后轮313、右后轮314内部均设置有轮毂电机。当乘坐人员操控遥控把手112时，轮毂电机抱闸状态解除，轮椅转为手动控制状态，根据不同的行进方向，轮毂电机将实时调整转速、扭矩及转动方向，实现轮椅运行方向的调整。与此同时，置于轮毂电机转轴上的距离探测器实时监测路面状态，将路况数据反馈到主板131中，协同前置摄像头113、后置摄像头114提供的数据，实时对路况进行分析，调整轮椅运行状态。

轮椅在上、下坡时，支撑臂200将适时进行转动，调整轮椅重心位置，避免发生失稳而导致轮椅倾翻。如上、下坡角度超过极限值，或上下坡速度过快，系统将强制制动，并进行预警。同时，针对不同的路面颠簸，可以对弹性阻尼器的阻尼力度进行适时调整，确保不同体重人员乘坐均可以有效过滤路面颠簸。在正常使用过程中，上述功能即可满足正常使用需求。

在轮椅到达目的地静止时，如到达特定柜台或餐桌前，轮椅将调整到前进方向与柜台及餐桌平行。此时，通过操控触控显示模块111内的旋转按钮，可以控制电机214的输出轴转动，进而控制蜗杆215旋转，从而带动蜗轮216转动，实现座椅转动，将乘坐人员正面调整到轮椅的左右侧，从而有效的缩短人员与柜台和餐桌的距离，实现正常的书写和用餐需求。此时，如果移动轮椅，轮椅将被会被系统强制锁定在蠕动模式，确保人员安全。同时，乘坐人员还可以通过触控显示模块111控制转轴电机，以控制座椅高低，以使用不同高度的桌面和柜台。

本轮椅还配置有紧急避障及自主导航功能。乘坐人员使用轮椅时，可在触控显示模块111选择自主导航功能以及设定目标位置。选择自主导航功能后，启动电机214，驱动蜗杆215和蜗轮216，实现座椅自主转动360度，前置摄像头113和后置摄像头114记录周边环境情况，将其传递给主板131，判定是否适宜轮椅自动行驶，同时，电源板132内置的GPS模块将开启精确定位模式，确认轮椅是否位于人车分流小区或封闭园区内，同时判定现有电量能够到达目标位置。如判定满足要求，电源板132开启全车供电，轮椅将根据触控显示模块111设定的目标位置自动行驶到目标位置。轮椅在前进、倒退、左右转弯过程中，运行指示灯115会实时提醒后方人员及车辆。运行指示灯115在轮椅前进时显示为绿灯，倒退时为红灯，转向时对应侧闪烁黄灯。因此，轮椅可以实现在特定安全环境下的自动驾驶。通过视频识别技术协同APP远程预警功能，可以将轮椅异常状态及时反馈给监护人，确保危险状况的及时应对、处置。

在乘坐人员需要通过马路等危险路段时，前置摄像头113、后置摄像头114将会实时监测周围的路况及车速，对乘坐人员过马路的时机进行提醒，有效确保乘坐人员安全。同时，触控显示模块111内置摄像头、前置摄像头113、后置摄像头114监测的数据可以上传服务器，实现远程查看，便于家人实时掌握乘坐人员情况。

从乘坐人员的乘坐需求及安全性出发，本实施例提供了一种全自动出行保障方案，解决了传统轮椅在使用过程中安全性差，尤其是在应对紧急情况时无法保护乘坐人员安全性及有效提升出行人员便捷性，出现紧急状况无法进行有效预警等的不足与缺陷。本实施例的轮椅采用模块化方式生产，安装拆卸便捷，采用分布式设计，用以有效过滤路面颠婆，同时根据轮椅的速度、倾角、路面状况进行自动调整，确保乘坐人员的安全性。同时，通过搭配距离传感器、前后摄像头，4轮独立驱动电机，实现对所有路况的实时监控调整，有效规避在轮椅行驶过程中出现碰撞、倾翻等情况。搭配APP和触控显示模块，可以实现远程监控，轮椅倾翻、乘坐人员离座、撞击等意外状况紧急预警，实时联动，确保乘坐人员意外情况下及时通知家人；同时还可以实现轮椅辅助驾驶导航功能，尽可能实现在相对封闭园区（如大规模疗养院内）的自动驾驶。

综上，本实施例的轮椅，通过模块化的设计，在提供便捷高效的乘坐体验的同时，有效实现对乘坐人员的坐姿控制，以及在危险情况下实现对乘坐人员的良好保护。针对老年人员提供了更加便捷的操作体验，对于传统轮椅在生活中使用的痛点进行颠覆性的改善。多种智能装置的引入，进一步保障乘坐人员的安全、舒适的乘坐体验。

本实施例的轮椅，所有模块均可以根据实际需求进行功能的拓展及升级，采用平台化模组设计方式，可以肩负不同需求消费人群的使用，也便于后续通过购买部分模组来进行功能的单独升级。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轮椅，其特征在于：包括：

座椅模块，其具有用于监测坐姿的坐感模块；

底盘模块，其具有行驶轮以及用于监测路况的路况监测模块；

支撑臂，其设置在所述座椅模块与底盘模块之间；

其中，所述座椅模块与所述支撑臂转动连接；所述支撑臂与所述底盘模块转动连接；

控制模块，其根据所述路况监测模块反馈的信息控制所述行驶轮的制动与否；且其根据所述坐感模块反馈的信息调整所述座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度。

2.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于：所述轮椅还包括姿态传感器，用于监测轮椅的姿态角和加速度，并发送至控制模块；

当所述轮椅的姿态角超过设定角度或加速度超过设定加速度时，所述控制模块控制所述行驶轮制动，并进行预警；

当所述轮椅的姿态角未超过设定角度且加速度未超过设定加速度时，所述控制模块调整所述座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度，以调整乘坐人员的重心。

3.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于：所述轮椅还包括：

前置摄像头，其用于采集轮椅前方的图像信息；

后置摄像头，其用于采集轮椅后方的图像信息；

视觉数据识别模块，其根据所述前置摄像头和后置摄像头反馈的信息判断路况，并进行提示。

4.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于：所述轮椅还包括：

触控显示模块，其用于设定目标位置以及选择是否开启自主导航功能；

定位模块，其用于获取轮椅当前位置；

自主导航模块，其在自主导航功能开启后，根据轮椅当前位置和目标位置生成导航路线，控制轮椅行驶到目标位置。

5.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于：当所述座椅模块的腰靠区的正面与轮椅的前进方向垂直时，轮椅进入蠕动模式，在蠕动模式下，轮椅的移动速度小于设定速度阈值。

6.根据权利要求1所述的轮椅，其特征在于：所述轮椅还包括设置在所述座椅模块的腰靠区的腰感模块，用于监测坐姿；

所述控制模块根据所述腰感模块和坐感模块反馈的信息判定乘坐人员的坐姿，并调整所述座椅模块的转动角度、支撑臂的转动角度。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮椅，其特征在于：所述支撑臂包括：

弹性阻尼器；

第一连接部，其位于所述弹性阻尼器的上方，其与所述弹性阻尼器转动连接，其与所述座椅模块固定连接；

第二连接部，其与所述弹性阻尼器固定连接，其与所述底盘模块转动连接；

所述控制模块根据所述坐感模块反馈的信息调整所述弹性阻尼器的阻尼力度、第一连接部的转动角度、第二连接部的转动角度。

8.根据权利要求7所述的轮椅，其特征在于：所述第一连接部包括：

连接座，其内部具有安装腔，其与所述座椅模块可拆卸式固定连接，其与所述弹性阻尼器转动连接；

电机，其位于所述安装腔内；

蜗杆蜗轮传动机构，其位于所述安装腔内；其与所述电机的输出轴连接，带动所述连接座转动。

9.根据权利要求8所述的轮椅，其特征在于：所述蜗杆蜗轮传动机构包括蜗杆和蜗轮；所述电机的输出轴与所述蜗杆连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合；

所述电机与所述连接座固定连接；

所述连接座的底部与蜗轮对应的位置具有底部穿孔，所述弹性阻尼器的顶端穿过所述底部穿孔与所述蜗轮固定连接，所述弹性阻尼器与所述底部穿孔转动连接。

10.一种轮椅系统，其特征在于：包括：

如权利要求1至9中任一项所述的轮椅，其具有无线通信模块；

远程服务器，其与所述轮椅进行无线通信，对所述轮椅进行远程监控。

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