CN1318192C - 步行椅子机器人安全保护装置 - Google Patents

Abstract

一种机器人领域的步行椅子机器人安全保护装置，控制系统设在座椅背部，座椅驱动系统设在座椅和腿部之间，控制系统由控制箱、集成控制装置、倾角传感器和控制按钮组成，座椅驱动系统由导槽、连接装置、主轴、谐波减速器、直流电机、轴承、电磁卡销系统、销孔组成，控制箱固定在座椅背部，集成控制装置和倾角传感器设在控制箱中，控制按钮设在座椅上，第一、第二连接装置分别和腿部、座椅连接，主轴与第一连接装置连接，同时与第二连接装置通过滚动轴承连接，直流电机固定在第一连接装置内部，直流电机与右侧主轴通过谐波减速器连接，销孔和导槽设在第一连接装置上，电磁卡销系统设置在第二连接装置内部。本发明在机器人摔倒时防止乘坐者受伤。

Description

步行椅子机器人安全保护装置

技术领域

本发明涉及一种机器人领域的安全保护装置，具体涉及一种步行椅子机器人安全保护装置。

背景技术

下肢残疾有许多不便之处，虽然轮椅的出现一定程度上拓宽了残疾人的活动范围，但依旧存在许多不足之处，如消耗体力较大，上楼梯不便。为此，提出了设计双足步行椅子系统的设想。但是，双足步行椅子系统本身是不够稳定的，在步行过程中，由于路况复杂、碰到东西、步行控制算法出错等都可能导致双足步行椅子系统摔倒，危及到乘坐者的安全。

经对现有技术文献的检索发现，申请号：96197138.X，发明专利名称：“一种座椅”，该专利采用“一个流体压力气缸，该气缸具有致动装置，并且可操作地与座位部件相连以便调节其倾斜度”，可通过按钮分几个档位“调节背部部件或座位部件的倾斜度。”该发明是用于平常的椅子，采用汽缸，实现分几档改变椅子背部或座位倾斜度的功能，不能在双足步行椅子摔倒的短时间内完成动作，故不能用于双足步行椅子上。在进一步的文献检索中，在载人两足步行椅子机器人领域，目前尚未发现与本发明主题相同或者类似的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种步行椅子机器人安全保护装置，使步行椅子在行走中摔倒时，能驱动座椅转动，避免摔倒时乘坐者头部碰地，以免受伤。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：控制系统、座椅驱动系统、座椅和腿部。控制系统装在座椅背部，座椅驱动系统装在座椅和两个腿部之间。

控制系统由控制箱、集成控制装置、倾角传感器和控制按钮组成。控制箱固定在座椅背部，集成控制装置和倾角传感器安装在控制箱中。倾角传感器可以检测座椅偏离水平位置的角度，当倾角超过一个预设角度时，意味着跌倒已无法避免，于是通过集成控制装置发出指令控制座椅驱动系统带动座椅旋转，使得座椅总是水平的摔到地面，从而防止乘坐者受伤。控制按钮安装在座椅的右扶手上，用于控制座椅驱动系统自动复位。

座椅驱动系统由导槽、第一连接装置、第二连接装置、主轴、谐波减速器、直流电机、轴承、电磁卡销系统、销孔组成。第一连接装置共有两个，左右各一个，分别和两条腿通过螺栓固定。座椅和第二连接装置通过螺栓固定。直流电机固定在右侧的第一连接装置的内部，提供座椅旋转的驱动力。主轴有两根，对称布置于第一连接装置的左右，用于承受座椅的重量。主轴与第二连接装置通过螺栓固定，与第一连接装置通过滚动轴承联结。谐波减速器装在直流电机和主轴之间，实现同轴传动和减速。电磁卡销系统固定在第二连接装置的内部，电磁卡销系统可通过销孔和导槽实现卡销系统的锁紧和放开，电磁卡销系统在正常情况下卡住座椅不发生旋转，在机器人摔倒时迅速松开，以便座椅转动。此外，在步行椅子系统摔倒后，扶正步行椅子系统，按下控制按钮，可以实现卡销系统的自动复位，即完成座椅驱动系统复位。

在载人的两足步行椅子机器人上使用防止乘坐者摔伤的保护装置，本发明是第一个。不管步行椅子机器人是向前摔倒还是向后摔倒，本发明都能够通过将座椅转至水平，使碰地时人的头部不会触地，避免乘坐者的受伤。使用本发明，将能有效提高两足步行椅子机器人在复杂环境下的安全性。此外，通过使用电磁卡销系统，能够在按下控制按钮后实现卡销系统自动复位，方便了使用者的操作。

附图说明

图1本发明的结构示意图

图2本发明结构侧面图

图3本发明卡销槽示意图

图4本发明的原理示意图

具体实施方式

如图1-4所示，本发明包括：控制系统1、座椅驱动系统2、座椅3和腿部4组成。控制系统1装在座椅3背部，座椅驱动系统2装在座椅3和两个腿部4之间。其中，控制系统1由控制箱5、集成控制装置6、倾角传感器7和控制安钮8组成。座椅驱动系统2由导槽9、连接装置10、连接装置11、主轴12、谐波减速器13、直流电机14、轴承15、电磁卡销系统16、销孔17组成。其连接关系为：控制箱5固定在座椅3的背部，集成控制装置6和倾角传感器7安装在控制箱5中，控制按钮8安装在座椅3的右扶手上。连接装置10和步行椅子机器人的腿部4通过螺栓连接，连接装置11和座椅3通过螺栓连接。主轴12有两根，对称布置于连接装置11两侧，与连接装置11通过螺栓连接，与连接装置10通过滚动轴承15安装。直流电机14固定在右侧连接装置10内部，直流电机14与右侧主轴12通过谐波减速器13连接。左侧连接装置10的内部未安装电机和减速器。销孔17和导槽9开在连接装置10的面向连接装置11的一面。电磁卡销系统16安装在连接装置11的内部，电磁卡销系统16可通过销孔17和导槽9实现卡销系统的锁紧和放开。

在步行椅子系统发生摔倒时(倾角传感器7检测到座椅3偏离水平位置超过预设角度)，座椅驱动系统2驱动座椅3转到水平位置并保持水平的到达地面，使得无论是向前摔倒或是向后摔倒，都能防止乘坐者摔伤。摔倒后，只要将步行椅子系统扶正，按下图2中所示的控制按钮8，就能使座椅驱动系统2自动回到初始状态，以供下次使用。

座椅驱动系统2由直流电机14提供驱动力。在电磁卡销系统16松开后，直流电机14通过谐波减速器13减速后，带动主轴12旋转。由于主轴12与连接装置11固定在一起，连接装置11与座椅3也固定在一起，主轴12的旋转就带动了座椅3一起旋转，在集成控制装置6的控制下，使得座椅3旋转到水平方向，从而保护了乘坐者不会在座椅3碰地时受伤。

电磁卡销系统16在平时处于伸出状态，卡在销孔17中，能使得连接装置10和连接装置11不发生相对转动。在步行椅子系统摔倒时，电磁卡销系统16从销孔17中松开，连接装置10和连接装置11可以在电机14的驱动下发生相对转动。在步行椅子系统摔倒后，扶正系统，按下控制按钮8，电机14带动连接装置10在水平位置作小幅摆动，与此同时，电磁卡销系统16向前伸出，从而在导槽9中滑动，当运动到销孔17处时，电磁卡销系统16卡紧，使得连接装置10和连接装置11不能相对转动，座椅驱动系统就复位到位。

Claims (4)

1、一种步行椅子机器人安全保护装置，包括：控制系统(1)、座椅驱动系统(2)、座椅(3)和腿部(4)，其特征在于，控制系统(1)设置在座椅(3)背部，座椅驱动系统(2)设置在座椅(3)和两个腿部(4)之间，控制系统(1)由控制箱(5)、集成控制装置(6)、倾角传感器(7)和控制按钮(8)组成，座椅驱动系统(2)由导槽(9)、第一连接装置(10)、第二连接装置(11)、主轴(12)、谐波减速器(13)、直流电机(14)、滚动轴承(15)、电磁卡销系统(16)、销孔(17)组成，其中，控制箱(5)固定在座椅(3)的背部，集成控制装置(6)和倾角传感器(7)设置在控制箱(5)中，控制按钮(8)设置在座椅(3)的右扶手上，第一连接装置(10)和腿部(4)连接，第二连接装置(11)和座椅(3)连接，主轴(12)与第二连接装置(11)连接，同时与第一连接装置(10)通过滚动轴承(15)连接，直流电机(14)固定在第一连接装置(10)内部，直流电机(14)与右侧主轴(12)通过谐波减速器(13)连接，销孔(17)和导槽(9)设在第一连接装置(10)上，电磁卡销系统(16)设置在第二连接装置(11)的内部。

2、根据权利要求1所述的步行椅子机器人安全保护装置，其特征是，主轴(12)有两根，对称布置于第二连接装置(11)两侧。

3、根据权利要求1所述的步行椅子机器人安全保护装置，其特征是，第一连接装置(10)共有两个，在步行椅机器人的左侧和右侧各有一个，分别和左、右两个腿部(4)通过螺栓固定。

4、根据权利要求1所述的步行椅子机器人安全保护装置，其特征是，销孔(17)和导槽(9)设在第一连接装置(10)的面向第二连接装置(11)的一面。

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