CN115089392B - 一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅，包括轮椅架体、液压提升机构和三角轮机构；所述液压提升机构滑动连接在轮椅架体后侧的中下部区域；所述三角轮机构分别设置在轮椅架体前端底部以及液压提升机构底部的左右两侧。本发明采用了液压升降平台调节座椅水平度，可以在上下楼过程中实时调节后轮高度，保证了爬楼过程的安全性和舒适度，设计了棘轮自锁装置，可以保障爬楼过程每一步实现自锁功能，防止液压失灵带来的意外，进一步提升安全性，整体结构设计简洁、紧凑，自身重量轻，航程大幅提高，各个系统分别独立驱动，控制灵活方便，使轮椅能在多种环境下全地形运动、差速运动，转向系统简化，且转弯半径减小，方便了行动不便的人群。

Description

一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅
技术领域
本发明涉及辅助爬楼设备技术领域，尤其涉及一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅。
背景技术
辅助人体运动设备技术越来越成熟，更加方便人类的生产生活。在当今，物质需求得到了根本的保障，随之而来的就是享受科技带给人类快捷便利的服务。随着中国城镇化的快速发展，小高楼越来越多，无形中社会的发展也日益增强，但是人口的老龄化，使得越来越多的老年人住在这样的小高楼里，天天上楼下楼都很不方便，特别是那些腿脚不便的老年人和残障人士，上楼不仅对他们来说充满着挑战，同时也增加不可预测的安全隐患。因此，有鉴于上述目前生活中所存在的缺点，发明人针对前述缺点研究改进。
在爬楼轮椅设计和使用的发展初期，其框架和体积一般都比较大，需要采用功率和体积较大的电机和减速机，在这种情况下，材料和能源的浪费会进一步增多，生产造价成本也会增加，同时自重和动能也会较大，造成爬楼轮椅的危险系数进一步提高。随着能化技术的进一步发展和对人体辅助设备的持续性研究与不断探索，研究设计的智能助老爬楼轮椅在性能上不断提升的同时，其轻量化设计也得到了进一步的优化和调整。
国内外很早就开始对爬楼轮椅的设计和研究，利用理论知识与实物相结合，研究设计出多种能够行走攀爬楼梯的辅助爬楼设备，主要有腿式、履带式、轮式爬楼轮椅，腿式爬楼轮椅利用连杆机构模拟人体腿部运动，爬楼过程不错，但是对于平地运动就有局限性，无法快速移动，并且结构复杂造成重心偏高，会有倾倒的危险，爬楼效率低自身比重大；履带式爬楼轮椅采用橡胶履带在楼梯上爬行，此类设计具有一定危险性，若楼梯有水很光滑，履带会失去抓地力整体滑落，相对而言，轮式爬楼轮椅和履带式爬楼轮椅的研究设计最多，研究产品也比较成熟。虽然国外在爬楼轮椅方面的设计研究成果丰硕，但在使用过程中受到爬楼机构运动不平稳、安全性能差、制造成本高等多方面因素的制约，使得产品目前市场使用较少，并且很多轮椅设计时忽略了座椅保持水平的要求，轮椅爬楼过程要实时调节座椅水平度，这样人坐在轮椅上的安全性和舒适度都无法满足。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅，采用三角轮作为爬楼机构，具备平地可快速开动爬楼相对稳定的优势，后轮具有液压升降平台调节高度，可有效保证上楼、下楼过程中座椅的水平度，从而实现对使用者人身安全进行保护的效果。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅，包括轮椅架体、液压提升机构和三角轮机构；所述液压提升机构滑动连接在轮椅架体后侧的中下部区域；所述三角轮机构分别设置在轮椅架体前端底部以及液压提升机构底部的左右两侧。
进一步的，所述轮椅架体包括轮椅主立杆、轮椅坐垫、控制中心、轮椅把手、电机支撑垫管、电机支撑板、脚踏板组件、连接拉杆、传动齿轮、动力传动轴、连接拉杆法兰、底部方盘、主立杆连接板、轮椅立杆支撑和支撑横管；所述轮椅主立杆间隔一定宽度对称布置；所述支撑横管分别设置在轮椅主立杆的中部前端；同一侧轮椅主立杆与支撑横管之间设置有轮椅把手；所述轮椅坐垫设置在两侧轮椅主立杆和支撑横管之间；所述控制中心设置在一侧轮椅把手的上端面；所述电机支撑板连接在两侧支撑横管的前侧下方；所述电机支撑垫管分别设置在电机支撑板的左右两端；所述脚踏板组件分别设置在两侧支撑横管和电机支撑垫管的前端之间；所述轮椅立杆支撑设置在支撑横管的后侧底部；所述底部方盘分别设置在两侧轮椅立杆支撑与支撑横管的底部之间；所述轮椅主立杆底端通过主立杆连接板与底部方盘后侧固连；所述连接拉杆通过连接拉杆法兰连接在底部方盘的前侧；所述传动齿轮通过动力传动轴连接在连接拉杆的外侧。
进一步的，所述液压提升机构包括液压缸、液压缸垫管、液压缸连接法兰、电机连接垫管、传动齿轮、动力传动轴、连接拉杆、支撑方管、爬楼滑道、滑道连接套、支撑角钢、横向支撑管和提升方管；所述液压缸分别设置在液压缸垫管上端面的左右两侧；所述液压缸活塞杆的端部分别向下穿过液压缸垫管后通过液压缸连接法兰与提升方管的上端面连接；所述支撑角钢分别设置在液压缸垫管左右两端的底部前侧；所述提升方管左右两端的顶部前侧分别设置有横向支撑管；爬楼滑道分别竖向设置在横向支撑管的前端；所述滑道连接套滑动连接在爬楼滑道上，且滑道连接套后侧与横向支撑管的前端固连；所述电机连接垫管固连在两侧横向支撑管的后端之间；所述支撑方管分别设置在提升方管左右两端的底部；所述连接拉杆分别固连在支撑方管的后侧；所述传动齿轮通过动力传动轴连接在连接拉杆的外侧；两侧支撑角钢的前侧分别对应与同侧的轮椅主立杆和轮椅立杆支撑固连；所述爬楼滑道分别对应连接在两侧轮椅主立杆的中下部区域。
进一步的，所述三角轮机构包括橡胶轮、三角轮左挡板、三角轮主轴、行星轮轴、同步带、螺栓、同步带轮、行星轮、中心齿轮、外部同步带轮、主轴轴套、三角轮传动齿轮、传动齿轮连接套筒、脚轮轴承、脚轮轴、带套筒同步带轮和三角轮右挡板；所述脚轮轴分别连接在三角轮左挡板和三角轮右挡板的三个角端之间，且所述脚轮轴两侧分别通过脚轮轴承与挡板连接；所述橡胶轮与分别同轴连接在脚轮轴的外端；所述三角轮左挡板和三角轮右挡板的三个角端之间通过螺栓固连；所述带套筒同步带轮分别设置在脚轮轴；所述同步带连接在各带套筒同步带轮之间；所述中心齿轮通过三角轮主轴同轴连接在两侧挡板之间；所述行星轮设置有三个，呈圆周均布的啮合在中心齿轮的圆周外侧，且分别通过行星轮轴与两侧挡板连接；所述同步带三条边的中部分别设置有同步带轮；所述外部同步带轮通过主轴轴套与三角轮主轴内端同轴连接；所述三角轮传动齿轮设置在主轴轴套的圆周外侧且其外端面通过传动齿轮连接套筒与三角轮右挡板同轴连接；所述三角轮机构分别通过主轴轴套与连接拉杆和连接拉杆固连，分别通过三角轮传动齿轮与传动齿轮和传动齿轮啮合。
进一步的，所述提升方管的左右两端分别设置有提升方管堵板。
进一步的，所述三角轮左挡板和三角轮右挡板的三个角端之间通过螺栓螺母对应固连。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明采用了液压升降平台调节座椅水平度，可以在上下楼过程中实时调节后轮高度，保证了爬楼过程的安全性和舒适度，设计了棘轮自锁装置，可以保障爬楼过程每一步实现自锁功能，防止液压失灵带来的意外事故，进一步提升了安全性，整体结构设计简洁、巧妙、紧凑，自身重量轻航程大幅提高，各个系统分别独立驱动，控制灵活方便，使爬楼轮椅能够在多种环境下全地形运动，轻松实现在平地、坡面和台阶面上的运动，该轮椅转弯时采用两侧三角轮差速运动转弯，不但使转向系统简化，并且转弯半径减小，大大方便了行动不便人群。
附图说明
图1是本发明提出的一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅的整体结构示意图；
图2是图1中轮椅架体的结构示意图；
图3是图1中液压提升装置的结构示意图；
图4是图1中三角轮部分的结构示意图；
图5是本发明下楼的效果示意图；
图6是本发明上楼的效果示意图
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指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。
参见附图1至6，给出了本发明所提出的一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅的一个实施例的具体结构，所述轮椅包括轮椅架体(1)、液压提升机构(2)和三角轮机构(3)；所述液压提升机构(2)滑动连接在轮椅架体(1)后侧的中下部区域；所述三角轮机构(3)分别设置在轮椅架体(1)前端底部的左右两侧以及液压提升机构(2)底部的左右两侧。
其中，如图2所示，所述轮椅架体包括轮椅主立杆(101)、轮椅坐垫(102)、控制中心(103)、轮椅把手(104)、电机支撑垫管(105)、电机支撑板(106)、脚踏板组件(107)、连接拉杆(108)、传动齿轮(109)、动力传动轴(110)、连接拉杆法兰(111)、底部方盘(112)、主立杆连接板(113)、轮椅立杆支撑(114)和支撑横管(115)；所述轮椅主立杆(101)间隔一定宽度对称布置；所述支撑横管(115)分别固连在轮椅主立杆(101)的中部前端且相互对称；同一侧的轮椅主立杆(101)的中上部与支撑横管(115)前侧上部之间焊接有轮椅把手(104)；所述轮椅坐垫(102)拼接在两侧轮椅主立杆(101)和支撑横管(115)之间；所述控制中心(103)通过螺栓连接在一侧轮椅把手(104)的上端面；所述电机支撑板(106)连接在两侧支撑横管(115)的前侧下方；所述电机支撑垫管(105)分别固连在电机支撑板(106)的左右两端；所述脚踏板组件(107)分别固连在两侧支撑横管(115)和电机支撑垫管(105)的前端之间；所述电机可放置在电机支撑板(106)上，用于分别驱动三角轮机构(3)运动，所述控制中心(103)可对液压提升机构(2)和三角轮机构(3)进行控制；所述轮椅立杆支撑(114)焊接在支撑横管(115)的后侧底部；所述底部方盘(112)分别固连在两侧轮椅立杆支撑(114)与支撑横管(115)的底部之间；所述轮椅主立杆(101)底端通过主立杆连接板(113)与底部方盘(112)后侧固连；所述连接拉杆(108)通过连接拉杆法兰(111)和螺栓固定在底部方盘(112)的前侧；所述传动齿轮(109)与动力传动轴(110)键连接，轴端通过圆片轴向固定，通过动力传动轴(110)转动连接在连接拉杆(108)的上部外侧。
如图3所示，所述液压提升机构包括液压缸(201)、液压缸垫管(202)、液压缸连接法兰(203)、电机连接垫管(204)、提升方管堵板(205)、传动齿轮(206)、动力传动轴(207)、连接拉杆(208)、支撑方管(209)、爬楼滑道(210)、滑道连接套(211)、支撑角钢(212)、横向支撑管(213)和提升方管(214)；所述液压缸(201)分别通过螺栓固定在液压缸垫管(202)上端面的左右两侧；所述液压缸(201)活塞杆的下端分别向下穿过液压缸垫管(202)后通过液压缸连接法兰(203)和螺栓与提升方管(214)的上端面固连；所述支撑角钢(212)分别焊接在液压缸垫管(202)左右两端的底部前侧；所述提升方管(214)左右两端的顶部前侧分别焊接有横向支撑管(213)；所述爬楼滑道(210)分别竖向设置在横向支撑管213的前端；所述滑道连接套(211)滑动连接在爬楼滑道(210)上，且两侧滑道连接套(211)后侧分别对应与两侧横向支撑管(213)的前端固连；所述电机连接垫管(204)固连在两侧横向支撑管(213)的后端之间；所述支撑方管(209)分别焊接在提升方管(214)左右两端的底部；所述连接拉杆(208)分别固连在支撑方管(209)的后侧；所述传动齿轮(206)与动力传动轴(207)键连接，轴端有圆片轴向固定，通过动力传动轴(207)转动连接在连接拉杆(208)的上部外侧；所述提升方管(214)的左右两端面分别焊接有提升方管堵板(205)；两侧支撑角钢(212)的前侧分别对应与同侧的轮椅主立杆(101)和轮椅立杆支撑(114)固连；所述爬楼滑道(210)分别对应固定连接在两侧轮椅主立杆(101)的中下部区域。
如图4所示，所述三角轮机构包括橡胶轮(301)、三角轮左挡板(302)、三角轮主轴(303)、行星轮轴(304)、同步带(305)、螺栓(306)、同步带轮(307)、行星轮(308)、中心齿轮(309)、外部同步带轮(310)、主轴轴套(311)、三角轮传动齿轮(312)、传动齿轮连接套筒(313)、脚轮轴承(314)、脚轮轴(315)、带套筒同步带轮(316)和三角轮右挡板(317)；所述脚轮轴(315)分别连接在三角轮左挡板(302)和三角轮右挡板(317)的三个角端之间，且所述脚轮轴(315)两侧分别通过脚轮轴承(314)与挡板连接，所述脚轮轴承(314)与三角轮左挡板(302)和三角轮右挡板(317)之间为过盈配合；所述橡胶轮(301)与分别同轴连接在脚轮轴(315)的外端；所述三角轮左挡板(302)和三角轮右挡板(317)的三个角端之间通过螺栓(306)和螺母对应固连；所述带套筒同步带轮(316)分别设置在脚轮轴(315)；所述同步带(305)连接在各带套筒同步带轮(316)之间；所述中心齿轮(309)通过三角轮主轴(303)同轴连接在两侧挡板之间；所述行星轮(308)设置有三个，呈圆周均布的啮合在中心齿轮(309)的圆周外侧，且分别通过行星轮轴(304)与两侧挡板连接；所述同步带(305)三条边的中部分别设置有同步带轮(307)；所述外部同步带轮(310)通过主轴轴套(311)与三角轮主轴(303)内端同轴固连；所述三角轮传动齿轮(312)设置在主轴轴套(311)的圆周外侧且其外端面通过传动齿轮连接套筒(313)与三角轮右挡板(317)同轴固连；所述三角轮机构分别通过主轴轴套与连接拉(108)和连接拉杆(208)固连，分别通过三角轮传动齿轮(312)与传动齿轮(109)和传动齿轮(206)啮合。
本发明爬楼轮椅采用三角轮整体周转完成轮椅攀爬楼梯过程，三角轮机构(3)具有三个橡胶轮(301)，爬楼时其中一个橡胶轮(301)作为支点，以此为圆心三角轮旋转，直到下一个橡胶轮(301)接触下一阶段台阶，重复上述运动即可连贯爬楼。轮椅坐垫(102)下端面设置有水平传感器，实时检测轮椅姿态，上楼时，前侧三角轮机构(3)首先攀爬楼梯，轮椅姿态向后倾斜，这时液压缸(201)伸出液压杆将后侧三角轮机构(3)整体向下平移，保证座椅水平状态，直到后侧三角轮机构(3)也爬上楼梯，液压缸(201)调整姿态完毕继续爬楼，到达楼梯顶部，前侧三角轮机构(3)到达平面向前行进，后侧三角轮机构(3)继续周转爬楼，并且液压缸(201)实时调节收回液压杆保持座椅水平，直到后侧三角轮机构(3)也到达平面。下楼过程也是如此，轮椅向前倾斜液压缸(201)将液压杆收回调整座椅水平。至于轮椅平地运动，靠电机传动三个橡胶轮(301)，同时旋转向前行进，电机差速运动快速转弯。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅，其特征在于：所述轮椅包括轮椅架体、液压提升机构和三角轮机构；所述液压提升机构滑动连接在轮椅架体后侧的中下部区域；所述三角轮机构分别设置在轮椅架体前端底部以及液压提升机构底部的左右两侧；
所述轮椅架体包括轮椅主立杆、轮椅坐垫、控制中心、轮椅把手、电机支撑垫管、电机支撑板、脚踏板组件、连接拉杆、传动齿轮、动力传动轴、连接拉杆法兰、底部方盘、主立杆连接板、轮椅立杆支撑和支撑横管；所述轮椅主立杆间隔一定宽度对称布置；所述支撑横管分别设置在轮椅主立杆的中部前端；同一侧轮椅主立杆与支撑横管之间设置有轮椅把手；所述轮椅坐垫设置在两侧轮椅主立杆和支撑横管之间；所述控制中心设置在一侧轮椅把手的上端面；所述电机支撑板连接在两侧支撑横管的前侧下方；所述电机支撑垫管分别设置在电机支撑板的左右两端；所述脚踏板组件分别设置在两侧支撑横管和电机支撑垫管的前端之间；所述轮椅立杆支撑设置在支撑横管的后侧底部；所述底部方盘分别设置在两侧轮椅立杆支撑与支撑横管的底部之间；所述轮椅主立杆底端通过主立杆连接板与底部方盘后侧固连；所述连接拉杆通过连接拉杆法兰连接在底部方盘的前侧；所述传动齿轮通过动力传动轴连接在连接拉杆的外侧；
所述液压提升机构包括液压缸、液压缸垫管、液压缸连接法兰、电机连接垫管、传动齿轮、动力传动轴、连接拉杆、支撑方管、爬楼滑道、滑道连接套、支撑角钢、横向支撑管和提升方管；所述液压缸分别设置在液压缸垫管上端面的左右两侧；所述液压缸活塞杆的端部分别向下穿过液压缸垫管后通过液压缸连接法兰与提升方管的上端面连接；所述支撑角钢分别设置在液压缸垫管左右两端的底部前侧；所述提升方管左右两端的顶部前侧分别设置有横向支撑管；爬楼滑道分别竖向设置在横向支撑管的前端；所述滑道连接套滑动连接在爬楼滑道上，且滑道连接套后侧与横向支撑管的前端固连；所述电机连接垫管固连在两侧横向支撑管的后端之间；所述支撑方管分别设置在提升方管左右两端的底部；所述连接拉杆分别固连在支撑方管的后侧；所述传动齿轮通过动力传动轴连接在连接拉杆的外侧；两侧支撑角钢的前侧分别对应与同侧的轮椅主立杆和轮椅立杆支撑固连；所述爬楼滑道分别对应连接在两侧轮椅主立杆的中下部区域；
所述三角轮机构包括橡胶轮、三角轮左挡板、三角轮主轴、行星轮轴、同步带、螺栓、同步带轮、行星轮、中心齿轮、外部同步带轮、主轴轴套、三角轮传动齿轮、传动齿轮连接套筒、脚轮轴承、脚轮轴、带套筒同步带轮和三角轮右挡板；所述脚轮轴分别连接在三角轮左挡板和三角轮右挡板的三个角端之间，且所述脚轮轴两侧分别通过脚轮轴承与挡板连接；所述橡胶轮与分别同轴连接在脚轮轴的外端；所述带套筒同步带轮分别设置在脚轮轴；所述同步带连接在各带套筒同步带轮之间；所述中心齿轮通过三角轮主轴同轴连接在两侧挡板之间；所述行星轮设置有三个，呈圆周均布的啮合在中心齿轮的圆周外侧，且分别通过行星轮轴与两侧挡板连接；所述同步带三条边的中部分别设置有同步带轮；所述外部同步带轮通过主轴轴套与三角轮主轴内端同轴连接；所述三角轮传动齿轮设置在主轴轴套的圆周外侧且其外端面通过传动齿轮连接套筒与三角轮右挡板同轴连接；所述三角轮机构分别通过主轴轴套与连接拉杆和连接拉杆固连，分别通过三角轮传动齿轮与传动齿轮和传动齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅，其特征在于：所述提升方管的左右两端分别设置有提升方管堵板。
3.根据权利要求2所述的一种液压升降自平衡智能助老爬楼轮椅，其特征在于：所述三角轮左挡板和三角轮右挡板的三个角端之间通过螺栓螺母对应固连。
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