CN203315197U - 一种可重构的轮腿复合式轮椅车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可重构的轮腿复合式轮椅车，采用模块化设计，其特征在于该轮椅主要由前腿机构、前腿调节机构、前腿动力传输机构、可调节脚踏板、轮椅机架、座椅调节机构、爬楼梯机构、座椅、安全带、主动轮、万向轮和控制器组成；所述轮椅机架是轮椅各机构联系的中心构件，两组前腿调节机构对称安装在轮椅机架的前端悬臂上，并与前腿动力传输机构连接；前腿动力传输机构布置在轮椅机架内的前部；座椅调节机构通过四个连杆铰接在轮椅机架上部的外滑道上，其上固定有座椅；控制器安装在座椅扶手上，并与控制器连接；爬楼梯机构安装在轮椅机架的后端底部；两个主动轮分别安装在轮椅机架中部的两侧；两个万向轮对称固定在轮椅机架的后悬臂上。

Description

一种可重构的轮腿复合式轮椅车

技术领域

本实用新型涉及一种轮椅技术，具体是一种可重构的轮腿复合式轮椅车。 

背景技术

电动轮椅（或轮椅车）可以方便行动不便的老人及下肢残缺的人行走，但目前普通轮椅都只适合在平地或斜坡上行走，不具备爬楼越障功能。然而生活环境中经常会遇到台阶、楼梯或沟坎，大大限制了电动轮椅的使用范围。于是人们开始研究具有爬楼梯等功能的电动轮椅。董尚斌等设计的“运行多用轮椅”公开了一种采用电动或者手动，可以平地运行及上下楼梯使用的多用轮椅（参见ZL86210653）。其主要技术内容是轮椅侧面的前滚轮和后滚轮均由三个以上直径相同的小星轮，均布在以轮轴为圆心的、以台阶高为半径的圆周上，构成行星轮。行星轮具有平地运行自转，上下楼梯时除自转外还有绕滚轮轴公转的结构。这种结构的不足之处是，转臂的运动状态完全由路面的条件控制，越障能力很不确定。在金强等发表的“行星轮式爬楼梯轮椅的应用研究”一文中，公开了一种“全控”行星轮结构（参见《中国康复医学杂志》2011年第26卷第1期P66），增强了行星轮爬楼过程的可控性。但这种结构仍然存在上下楼梯时平稳性不高，重心起伏较大等不足，会使乘坐者感到不适。郭永利等设计的“一种爬楼梯的轮椅”公开了一种乘坐者只需双手摇动手柄就可以控制轮椅的进、停、退、转的爬楼梯轮椅（参见ZL01211658.0）。其主要技术内容是采用履带式结构，适于上台阶，设有自动平衡器，当轮椅前后倾斜时可以保持座椅水平。虽然这种结构较行星轮式平稳，但履带式结构平地使用时所受阻力较大，行速不高，底盘较低，越障能力差，且运动及转弯不够灵活，这些问题限制了它在日常生活中的推广使用。 

在对爬楼梯轮椅的研究中，美国、法国、德国和日本占主导地位，技术相对比较成熟。法国Topchair公司生产的电动爬楼梯轮椅，它的底部有四个车 轮，平地运行时使用；当遇到楼梯等特殊地形时，轮椅会将两侧的橡胶履带放下至地面，把四个车轮收起，依靠履带完成爬楼等功能，其中悍马H8系列电动爬楼轮椅采用履带式爬楼机构，其座椅、靠背均可调节倾斜角度，能爬20厘米以下的台阶，爬楼梯最大坡度为35度。美国的iBOT3000型采用行星轮爬楼机构，前面有一对直径10厘米的实心脚轮，后面有两对直径30厘米的充气轮。不仅能爬21厘米以下高度的楼梯和不超过15厘米高的“马路牙子”，且能在沙滩、斜坡和崎岖的路面上行走，而且后轮能“站起来”直立行走，使乘坐者升高，取放位于高处的物体（参见《中国康复医学杂志》2005年第20卷第5期P366-P367）。目前iBOT3000已经发展到了iBOT4000，是该领域中性能最高的产品。但上述轮椅售价均很高，难以被普通使用者接受。 

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种可重构的轮腿复合式轮椅车。该轮椅车可实现平地的快速运行，上下楼梯以及越障跨沟等的安全、稳定和舒适的运行，且使用者能够独立操作控制手柄实现，并具有结构简单，价格低廉，平稳性好，转弯灵活等特点，适于工业化推广实施。 

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是：设计一种可重构的轮腿复合式轮椅车，采用模块化设计，其特征在于该轮椅主要由前腿机构、前腿调节机构、前腿动力传输机构、可调节脚踏板、轮椅机架、座椅调节机构、爬楼梯机构、座椅、安全带、主动轮、万向轮和控制器组成； 

所述轮椅机架是轮椅各机构联系的中心构件，主要包括前悬臂、链轮挡板、外滑道、后悬臂及电池组；前腿机构有两组，通过前腿调节机构对称安装在轮椅机架的前端悬臂上，通过链传动与前腿动力传输机构连接；前腿动力传输机构布置在轮椅机架内前部；座椅调节机构通过四个连杆铰接在轮椅机架上部的外滑道上，其上固定有座椅；手柄控制器安装在座椅的扶手上，通过导线与轮椅的控制器连接；爬楼梯机构安装在轮椅机架的后端底部，可以实现位姿调节功能，同时排齿轮提供轮椅攀爬楼梯的动力；两个主动轮自带电机，分别安装在轮椅机架中部的两侧；两个万向轮分别对称地固定在轮椅机架的后悬臂上； 

所述前腿机构包括位姿调节和动力输出两个功能模块：动力传输模块主要由箱体、导向轮、链轮、小介轮和传动齿轮组成；一端键接链轮的主传动轴利用轴承座安装在箱体上，键接在主传动轴上的传动齿轮与小介轮啮合，小介轮又与安装在后轮轴的连轴齿轮啮合，后轮轴通过轴承座安装在前连接板和左齿轮连杆之间，并安装有导向轮，连轴齿轮与另一小介轮啮合，另一小介轮又与安装在前轮轴上的连轴齿轮啮合，前轮轴安装在左后连接板、右后连接板之间，其上安装有导向轮，通过链轮传输动力到两个导向轮上，实现动力传输；姿态调节模块主要由前连接板、左后连接板、右后连接板、右齿轮连杆、左齿轮连杆、左丝杠、右丝杠，左滑块螺母、右滑块螺母、导向滑块及其导向杆组成；箱体的顶部安装有多个平行的导轨，与套接在右丝杠上带有齿条的左滑块螺母配合安装，安装在传动主传动轴上的左齿轮连杆的上部带有条形齿，与左滑块螺母配合安装，通过转动手柄调节滑块螺母的位置，从而带动左齿轮连杆、前连接板的摆动，实现第一关节位姿的调节功能；与另一导轨配合并套接在左丝杠上的右滑块螺母下端也带有条形齿，与装在传动主传动轴上的右齿轮连杆啮合连接，右齿轮连杆的另一端铰接导向滑块，滑块可以安装在后连接板的导杆上滑动，当调节左丝杠时，右滑块螺母带动右齿轮连杆摆动，右齿轮连杆带动导向滑块在导杆上滑动，即可实现第二关节位姿的调节； 

所述的前腿调节机构主要由调高手柄、中间连接板、前腿丝杠、螺母、导向柱、上连接板和下连接板组成；调高手柄通过轴承座连接在中间连接板上，下端接有小齿轮，大齿轮用销钉连接在丝杠螺母下端，并与小齿轮配合；丝杠螺母套接在前腿丝杠上，并用轴承连接在与中间连接板固接的轴承座套中，前腿丝杠固定在上下连接板之间；两个导向孔座固接在中间连接板的孔中，两个导向柱分别与之配合，且两端分别固定在上连接板和下连接板上；旋转调高手柄，可以带动螺母旋转，从而使得下连接板随前腿丝杠上下移动，改变前腿机构的高度； 

所述前腿动力传输机构主要由前腿电机、驱动锥齿轮、中间轴承座、驱动轴，悬臂传动轴和链轮组成；前腿电机通过前腿法兰盘连接在轮椅机架的内部， 前腿电机的轴端安装的驱动锥齿轮与连接在驱动轴上的传动锥齿轮传动配合，驱动轴通过一对中间轴承座固接在轮椅机架的前端悬臂上，驱动轴的两端分别键接有二级锥齿轮，一对轴端键接有二级锥齿轮的悬臂传动轴通过两对悬臂轴承座固定于轮椅机架的前端悬臂下部，轴上齿轮分别与输出轴、驱动轴上的二级锥齿轮传动配合，两个输出轴的另一端分别安装有链轮，并通过链轮轴承座与轮椅机架连接；由控制器控制前腿电机的转动，实现对前腿机构的动力输送； 

所述可调节脚踏板主要由踏板手柄、踏板丝杠、踏板滑块螺母和导向槽组成；踏板手柄与踏板丝杠固接，并通过上轴承座和下轴承座安装在轮椅机架的中前部，踏板滑块螺母套接在踏板丝杠上，其滑槽与固定在轮椅机架前部的导向槽配合，使滑块可以在竖直方向运动，脚踏板通过两个销钉与踏板滑块螺母连接，转动踏板手柄即可调整脚踏板的高度；所述的座椅安装在座椅调节机构的座椅机架上，安全带安装在座椅靠背位置的下部； 

所述座椅调节机构分为角度调节模块和高度调节模块；角度调节模块主要由座椅电机、行星齿轮、太阳齿轮、前连杆、随动连杆、后滑块、前滑块、座椅导向杆和座椅机架组成；座椅电机通过座椅法兰盘安装在座椅机架上，输出轴端安装的行星齿轮与键接在横连轴上的太阳齿轮啮合，形成行星轮系，横连轴穿过前滑块的下部，且两端分别用销钉与前连杆连接，前连杆的另一端铰接在轮椅机架上，两个随动连杆的一端分别铰接在轮椅机架上，另一端则分别铰接在后滑块上，四个连杆构成两组四杆机构，通过行星轮的转动调节机构的位姿形态；高度调节模块主要由调高旋钮、小锥齿轮、大锥齿轮、前丝杠、丝杠螺母、后滑块、前滑块、随动连杆和前连杆组成；丝杠螺母嵌套于后滑块的中间孔中，并套接在前丝杠上，后滑块与两个导杆配合连接，导杆的一端连接在座椅机架上，一端连接在中间箱体上，箱体安装在座椅机架上，前丝杠的一端安装在座椅机架上，另一端安装有与调高旋钮末端锥齿轮啮合的小锥齿轮，调高旋钮通过轴承座安装在中间箱体上；前滑块与导杆配合安装，并通过丝杠螺母套接在后丝杠上，后丝杠的一端连接在座椅机架上，另一端安装有与调高旋钮末端锥齿轮啮合的小锥齿轮，两组螺旋机构组成了座椅的升降机构，通过转 动手柄即可调整座椅的高度，整个座椅调节机构通过内滑道与轮椅机架上的外滑道连接； 

所述爬楼梯机构分为动力传输机构和位姿调节机构两个模块；动力传输机构模块主要由下电机、底盘机架、介轮、横传动轴、输出锥齿轮、后传动锥齿轮和排齿轮、排齿轮轴组成；下电机通过前法兰盘连接在底盘机架内部，下电机轴端键接的输出锥齿轮与安装在横传动轴的后传动锥齿轮配合，横传动轴两端分别键接轴端齿轮，并通过后轴承座安装在底盘机架上；轴端齿轮与安装在排轮轴的前端齿轮配合，排轮轴通过轴承座安装在底盘机架上，并安装有末端齿轮和排齿轮，伸到底盘机架外侧，末端齿轮与介轮配合，介轮又与排齿轮配合，排齿轮键接在小排齿轮轴上，小排齿轮轴的另一端安装有排齿轮，排齿轮又与另一个介轮配合，介轮与另一个安装在轮轴上的排齿轮配合，小排齿轮轴通过轴承连接在底盘机架上，轴端安装有排齿轮，实现力矩的连续传递；动力传输机构有两组，分别安装在底盘机架的两侧，每组主要包含五个排齿轮，四个介轮和五个排齿轮，两组动力传输机构对称分布，由控制器控制下电机的转动，向排齿轮传递实现爬楼所需的动力；位姿调节模块主要由后电机，前电机、后丝杠，前丝杠、后滑块螺母、前滑块螺母以及后拉杆、后摇杆、后连杆、前摇杆和前拉杆组成；前电机通过后法兰盘固定在轮椅机架底部中间位置，输出轴端通过自带离合器与前丝杠固接，前丝杠的另一端通过前轴承座与轮椅机架连接，前滑块螺母套接在前丝杠上，并与固接在轮椅机架上的导向槽配合安装，穿过前滑块螺母下部的前横轴的两端分别铰接有前拉杆，前拉杆的另一端与前摇杆的中部铰接，前摇杆一端与轮椅机架铰接，一端与底盘机架铰接；后电机通过上法兰盘安装在轮椅机架的尾部中间位置，输出轴通过自带离合器与后丝杠连接，丝杠的另一端安装在轮椅机架上，后滑块螺母套接在后丝杠上，后拉杆与后滑块螺母铰接，后拉杆的另一端铰接在后横连杆上，后横连杆的两端与后摇杆的中部连接，后摇杆的一端铰接在轮椅机架的尾部，另一端与后拉杆铰接，后拉杆的另一端与底盘机架铰接，从而形成一对对称分布五杆机构，通过前电机和后电机分别调节前滑块螺母和后滑块螺母的位置，带动连杆的位置变 化，实现底盘位姿的调整； 

所述的控制器是可重构的轮腿复合式轮椅车的控制机构，其主要包括主机、从机、输入模块、显示模块、电源模块、传感器检测模块、故障诊断模块、驱动模块、通讯模块、驱动模块、定时器模块和传感器检测模块；输入模块包括键盘输入和手柄输入两个子模块；显示模块包括液晶显示和数码显示两个子模块；电源模块包括蓄电池、电量检测和电压输出模块；传感器检测模块包括位置检测和A/D信号转换模块；故障诊断模块包括故障诊断和故障排除模块；定时模块包括定时器和执行机构定时模块；传感器检测模块包括角位移传感器、角速度传感器和力传感器模块。 

与现有技术相比，本实用新型轮椅车兼有以下优点: 

1.使用方便；乘坐者可独立操作，实现平稳上下楼梯，提高了乘坐者的行动自由度，减轻了看护人员的劳动强度；座椅的高度和倾斜角度均可调节，方便轮椅乘坐者使用。实施例的轮腿复合式轮椅车在攀爬及越障时，前腿与后退是分别同步进行动作，其承载性增强，腿的运动轨迹简化，从而简化了控制系统和控制操作。 

2.爬楼能力强；轮椅车底盘安装有前腿机构及后腿机构，使轮椅车相比现有爬楼轮椅车具有较强的攀爬能力，对环境较为复杂的路面或有障碍物及沟壕等地形具有较强的适应能力；同时，爬楼梯时，交错分布的齿形轮可以卡住楼梯的台阶，有效地增强了轮椅车爬楼的动力，大大增强了轮椅车的爬楼能力。 

3.安全稳定好；实施例采用了轮腿复合式轮椅车设计，增加了爬楼及越障的安全性及舒适性，在爬楼及越障时轮腿的有效配合以支撑轮椅行进，其机身稳定性及承载性优于现有的四腿和六腿机器人；并且本实用新型轮椅车在爬楼及越障时均正向行驶，符合人们攀爬行进的习惯，增强使用者的安全感。 

4.适用性高；在爬楼时，轮椅车得到爬楼梯机构伸出，以实现爬楼梯动作，而在平地运行时，爬楼梯机构收回，以增强轮椅车运动的速度和灵活性，具有良好的路面适用性。同时，本实用新型轮椅车既可以整体设计，也可以在 普通轮椅的基础上改装，例如增加前腿机构、爬楼机构和座椅调节机构等，成本增加较少，功能和效率却大大增加。 

附图说明

图1是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的整体结构示意图； 

图2是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的前腿机构主视结构示意图； 

图3是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的前腿机构右视结构示意图； 

图4是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的前腿升降机构主视结构示意图； 

图5是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的前腿升降机构俯视结构示意图； 

图6是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的前腿动力传输机构结构示意图； 

图7是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的可调节脚踏板机构结构示意图； 

图8是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的轮椅车机架结构示意图； 

图9是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的座椅调节机构立体结构示意图； 

图10是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的座椅调节机构机架结构示意图； 

图11是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的爬楼梯机构主视结构示意图； 

图12是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的爬楼梯机构俯视结构示意图； 

图13是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的轮椅车上下楼梯示意图；其中，图13（a）为轮椅上楼梯工作阶段的准备状态；图13（b）为轮椅上楼梯中间过程状态；图13（c）为轮椅上楼梯完成阶段状态；图13（d）为轮椅下楼梯阶段准备状态；图13（e）为轮椅下楼梯中间过程状态；图13（f）为轮椅下楼梯完成阶段状态； 

图14是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的轮椅车跨沟示意图；其中，图14（a）为轮椅跨沟工作阶段的准备状态；图14（b）为轮椅跨沟过程初始阶段的状态；图14（c）为轮椅跨沟过程中间阶段状态；图14（d）为轮椅跨沟过程结束状态； 

图15是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的轮椅车越障示意图；其中，图15（a）为轮椅越障工作上坡初始阶段；图15（b）为轮椅越障主动轮攀爬状态；图15（c）为轮椅越障整体翻越状态；图15（d）为轮椅越障；图15（e）为轮椅越障下坡中间阶段；图15（f）为轮椅越障下坡末端阶段； 

图16是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的控制系统结构框图； 

图17是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的平地模式控制程序框图； 

图18是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的爬楼模式控制程序框图； 

图19是本实用新型可重构的轮腿复合式轮椅车一种实施例的越障与过沟模式控制程序框图。 

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步详述： 

本实用新型设计的可重构的轮腿复合式轮椅车（简称轮椅车或轮椅，参见图1-19），采用模块化设计，其特征在于该轮椅主要由前腿机构1、前腿升降机构2、前腿动力传输机构3、可调节脚踏板4、轮椅机架5、座椅调节机构 6、爬楼梯机构7、控制器14、主动轮17和万向轮18组成。 

所述的前腿机构1有两组，两组前腿机构1通过前腿升降机构2对称安装在轮椅机架5的前端悬臂上，由前腿动力传输机构3向前腿机构1传输动力；自带电机的主动轮17安装在轮椅机架5中部的两侧；座椅调节机构6安装在轮椅机架5上部的外滑道上；爬楼梯机构7安装在轮椅机架5的后端底部；万向轮18则安装在轮椅机架5的后端悬臂上。 

所述各个主要机构的运动和实施步骤都是独立的，但轮椅上下楼梯的过程是由控制系统（控制器）协调各个主要机构的动作顺序共同作用完成的。 

现介绍各个主要机构的具体实施方式（传动和运动方式也进一步表达了机构的具体结构和连接方式）。 

1）.轮椅机架5的具体实施方式：所述轮椅机架5是轮椅各机构联系的中心构件，形状酷似动物的躯干和四肢，主要包括前悬臂501、链轮挡板502、外滑道503、后悬臂504及安装在其内部的电池组505；两组前腿机构1固接在相应的前腿升降机构2下端，对称连接在轮椅机架5的前悬臂501上，前腿机构1通过链传动与前腿动力传输机构3连接；前腿动力传输机构3布置在轮椅机架5内前部；座椅调节机构6通过四个连杆铰接在轮椅机架5的外滑道503上，其上固定有座椅15及其他附件；手柄控制器14安装在座椅的扶手上，通过导线与轮椅的电控器元件连接，实现控制功能；爬楼梯机构7安装在轮椅机架5的中底部和尾部，可以实现位姿调节功能，同时排轮717提供轮椅攀爬楼梯的动力；两个主动轮17自带电机，分别安装在轮椅机架5的两侧；两个万向轮18分别对称地固定在轮椅机架5的后悬臂504上。由前腿机构1、主动轮17、爬楼梯机构7及万向轮18构成八足轮腿复合式轮椅车，其任意两组、三组或四组轮腿的组合可以配置为四足、六足或八足工作模式。轮腿机构本身为现有技术。 

2）.前腿机构1的具体实施方式：前腿机构1包括位姿调节和动力输出两个功能模块；姿态调节模块主要由左滑块螺母101、主传动轴102、左齿轮连杆104、左后连接板108、右后连接板111、右齿轮连杆112、前连接板113、 右滑块螺母115、右丝杠116、左丝杠117、前腿箱体118、导向滑块121及其导向杆120等组成；前腿箱体118的顶部安装有多个平行的导轨119，与套接在右丝杠117上带有齿条的左滑块螺母101配合安装，安装在主传动轴102上的左齿轮连杆104的上部带有条形齿，与左滑块螺母101配合安装，通过转动手柄调节滑块螺母的位置，从而带动左齿轮连杆104、前连接板113的摆动，实现第一关节位姿的调节功能；与另一导轨119配合并套接在右丝杠116上的右滑块螺母115下端也带有条形齿，与装在主传动轴102上的右齿轮连杆112啮合连接，右齿轮连杆112的另一端铰接导向滑块121，滑块可以安装在后连接板111的导杆120上滑动，当调节右丝杠116时，右滑块螺母115带动右齿轮连杆112摆动，右齿轮连杆112带动导向滑块121在导杆120上滑动，即可实现第二关节位姿的调节。动力输出模块由前腿箱体118、主传动轴102、连轴齿轮106、后轮轴107、前轮轴109、导向轮110、链轮114、小介轮105、传动齿轮103等部件组成；一端键接链轮114的主传动轴102利用轴承座安装在前腿箱体118上，键接在主传动轴102上的传动齿轮103与小介轮105啮合，小介轮105又与安装在后轮轴107的连轴齿轮106啮合，后轮轴107通过轴承座安装在前连接板113和左齿轮连杆104之间，并安装有导向轮110，连轴齿轮106与另一小介轮105啮合，小介轮105又与安装在前轮轴109上的连轴齿轮106啮合，前轮轴109安装在左后连接板108、右后连接板111之间，其上安装有导向轮110。 

前腿机构1包括位姿调节和动力输出两个功能模块；姿态调节模块的工作过程是：旋转左丝杠117带动套接在其上的左滑块螺母101沿着前腿导向轨119的方向移动，左滑块螺母101带动与其啮合的左齿轮连杆104绕主传动轴102转动，从而带动安装在前连接板113和左齿轮连杆104一端的后轮轴转动，通过改变转动左丝杠117的方向就可实现前腿机构第一级关节的位姿调节；旋转右丝杠116带动套接在其上的右滑块螺母115沿着前腿导向轨119的方向移动，右滑块螺母115带动与其啮合的右齿轮连杆112绕主动轴102转动，并带动另一端铰接的导向滑块121沿着安装在右后连接板111上的导向杆 运动，此时由于几何关系的限制，导向杆120将带动左、右后连接板108、111绕后轮轴107转动，通过改变右丝杠116的旋转方向就可实现前腿机构第二级关节的位姿调节；协调控制左、右丝杠117、116的转动即可实现前腿机构位姿调节功能。 

动力输出模块的工作过程是：控制器14控制前腿动力传输机构3向前腿机构4输送动力，由链条带动链轮114将运动传递给主传动轴102，传动齿轮103通过小介轮105和连轴齿轮106将运动传递给后轮轴107，后轮轴107的运动通过齿轮组传递给前轮轴109，安装在后轮轴107，前轮轴109上的导向轮110获得动力输出。 

3).前腿调节机构2的具体实施方式：前腿调节机构2由上连接板211、调高手柄210、轴承座套209、中间连接板208、小齿轮207、下连接板206、前腿丝杠205、螺母202、导向柱201、等构件组成；调高手柄210通过轴承座连接在中间连接板208上，下端接有小齿轮207，大齿轮203用销钉连接在丝杠螺母202下端，并与小齿轮207配合；丝杠螺母202套接在前腿丝杠205上，并用轴承连接在与中间连接板208固接的轴承座套209中，丝杠固定在上下连接板之间；两个导向孔座204固接在中间连接板208的孔中，两个导向柱201分别与之配合，且两端分别固定在上连接板211和下连接板206上。转动调高手柄210，带动与小齿轮207啮合的大齿轮203转动，大齿轮203带动螺母202在轴承座套209内转动，此时前腿丝杠205就会产生运动，相对于中间连接板208上移或者下移，由于前腿丝杠205的两端分别连接在下连接板206和上连接板211上，上、下连接板211、206就会跟随前腿丝杠205运动；所述前腿机构1连接在下连接板206上，就可以实现位置调节功能。 

前腿调节机构2的工作过程是：转动调高手柄210，带动与小齿轮207啮合的大齿轮203转动，大齿轮203带动螺母202在轴承座套209内转动，此时前腿丝杠205就会产生运动，相对于中间连接板208上移或者下移，由于前腿丝杠205的两端分别连接在下连接板206和上连接板211上，上、下连接板211、206就会跟随前腿丝杠205运动；所述前腿机构1连接在下连接板206上，就 可以实现位置调节功能。 

4）.前腿动力传输机构3的具体实施方式：前腿动力传输机构3由前腿电机312、驱动锥齿轮304、中间轴承座305、驱动轴303，悬臂传动轴306、轴302、链轮301等部件组成；前腿电机312通过前腿法兰盘311连接在轮椅机架5的内部，前腿电机312轴端安装的驱动锥齿轮304与连接在驱动轴303上的传动锥齿轮310配合，驱动轴303通过一对中间轴承座305固接在轮椅机架5的前端悬臂501上，驱动轴303的两端分别键接有二级锥齿轮308，一对轴端键接有二级锥齿轮308的悬臂传动轴306通过两对悬臂轴承座307固定于轮椅机架5的前悬臂501下部，轴上齿轮分别与输出轴302、驱动轴303上的二级锥齿轮308配合，两个输出轴302的另一端分别安装有链轮301，并通过链轮轴承座309与轮椅机架5连接；控制器14输出脉冲信号，控制前腿电机312的运动状态，并通过前腿电机312驱动竖锥齿轮304、传动横锥齿轮310将运动传递给驱动轴303，驱动轴303通过二级锥齿轮308组传递给悬臂传动轴306，悬臂传动轴306将运动传递给输出轴302，输出轴302带动链轮301运动，链轮301通过链传动向前腿机构1输送动力。 

前腿动力传动机构3的工作过程是：控制器14输出脉冲信号，控制前腿电机312的运动状态，并通过前腿电机312驱动竖锥齿轮304、传动横锥齿轮310将运动传递给驱动轴303，驱动轴303通过二级锥齿轮308组传递给悬臂传动轴306，悬臂传动轴306将运动传递给输出轴302，输出轴302带动链轮301运动，链轮301通过链传动向前腿机构1输送动力。 

5）.可调节脚踏板4的具体实施方式：可调节脚踏板4由踏板手柄401、踏板丝杠403、踏板滑块螺母404、脚踏板405、导向槽407等构件组成；踏板手柄401与踏板丝杠403固接，并通过上轴承座402和下轴承座406安装在轮椅机架5的中前部，踏板滑块螺母404套接在踏板丝杠403上，且与固定在轮椅机架5前部的导向槽407配合，脚踏板405通过两个销钉与踏板滑块螺母404连接；转动踏板手柄401，带动踏板丝杠403转动，套接在其上的踏板滑块螺母404将沿着踏板导轨407做直线运动，而连接在滑块螺母404上的脚踏板405 就会随之升高或者降低。 

可调节脚踏板4的工作过程是：转动踏板手柄401，带动踏板丝杠403转动，套接在其上的踏板滑块螺母404将沿着踏板导轨407做直线运动，而连接在滑块螺母404上的脚踏板405就会随之升高或者降低。 

6）.座椅调节机构6的具体实施方式：座椅调节机构6包括角度调节和高度调节两个模块，其中角度调节模块由座椅电机616、行星齿轮614、太阳齿轮613、前连杆617、随动连杆601、后滑块602、前滑块612、座椅导向杆604和座椅机架619等部件组成；座椅电机616通过座椅法兰盘615安装在座椅机架619上，座椅电机616输出轴端安装的行星齿轮614与键接在横连轴611上的太阳齿轮613啮合，形成行星轮系，横连轴611穿过前滑块612的下部，且两端分别用销钉与前连杆617连接，前连杆617的另一端铰接在轮椅机架5上，两个随动连杆601的一端分别铰接在轮椅机架5上，另一端则分别铰接在后滑块602上，四个连杆构成两组四杆机构；控制器14通过检测轮椅的状态，向座椅电机616发送脉冲信号，座椅电机616输出轴带动行星齿轮614围绕太阳轮613运动，使与座椅电机616连接的座椅机架619和前连杆617的夹角发生改变，从而调节由前连杆617、随动连杆601、座椅机架619和轮椅机架5组成的四连杆机构的位姿状态；高度调节模块调高旋钮608、小锥齿轮605、大锥齿轮606、前丝杠603、丝杠螺母610、后滑块602、前滑块612、随动连杆601、前连杆617等部件组成；丝杠螺母610嵌套于后滑块602的中间孔，并套接在前丝杠603上，后滑块602与两个导杆604配合连接，导杆604的一端连接在座椅机架619上，一端连接在中间箱体607上，箱体607安装在座椅机架619上，前丝杠603的一端安装在座椅机架619上，另一端安装有与调高旋钮608末端锥齿轮609啮合的小锥齿轮605，调高旋钮608通过轴承座安装在中间箱体607上；前滑块612与导杆604配合安装，并通过丝杠螺母610套接在后丝杠609上，后丝杠609的一端连接在座椅机架619上，另一端安装有与调高旋钮608末端锥齿轮609啮合的小锥齿轮605；通过旋转调高旋钮608带动大锥齿轮606转动，与之啮合齿轮605则带动前丝杠603、后丝杠609转动，套接在后丝杠 609上的后丝杠螺母610和后滑块602移动，套接在前丝杠603上的后前丝杠螺母610和前滑块612也移动，从而改变两个滑块之间的距离；由前连杆617、随动连杆601、轮椅机架5和滑块之间导杆组成的‘连杆’可变的四连杆机构，通过改变‘连杆’的长度，即可实现调节座椅高度的目的。 

座椅调节机构6的工作过程是：座椅调节机构包括角度调节和高度调节两个模块；其中，角度调节模块的工作过程是：控制器14通过检测轮椅的状态，向座椅电机616发送脉冲信号，座椅电机616输出轴带动行星齿轮614围绕太阳轮613运动，使与座椅电机616连接的座椅机架619和前连杆617的夹角发生改变，从而调节由前连杆617、随动连杆601、座椅机架619和轮椅机架5组成四连杆机构的位姿状态；高度调节模块的工作过程是：通过旋转调高旋钮608带动大锥齿轮606转动，与之啮合齿轮则带动前丝杠603、后丝杠609转动，套接在后丝杠609上的后丝杠螺母610和后滑块602以及套接在前丝杠603上的前丝杠螺母610和前滑块612移动，从而改变两个滑块之间的距离；由前连杆617、随动连杆601、轮椅机架5、后滑块602和前滑块612之间导杆组成的‘连杆’可变的四连杆机构，通过改变‘连杆’的长度，即可实现调节座椅的高度； 

7）.爬楼梯机构7具体实施方式：爬楼梯机构7具有位姿调节和动力输出两个模块，并由控制器14控制协调两个模块的工作。动力输出模块由下电机731、底盘机架719、介轮710、横传动轴724、输出锥齿轮723,后传动锥齿轮722、横传动轴724、前端齿轮725、小排轮轴729、排轮717等构件组成；下电机731通过前法兰盘730连接在底盘机架719内部，下电机731输出轴端键接的输出锥齿轮723与安装在横传动轴724的后传动锥齿轮722配合，横传动轴724两端分别键接轴端齿轮726并通过后轴承座721安装在底盘机架719上；轴端齿轮719与安装在排轮轴727的轴端齿轮726配合，排轮轴727通过轴承座安装在底盘机架721上，并安装有末端齿轮728和排轮717伸到底盘机架719外侧，末端齿轮728与介轮710配合，介轮710又与排齿轮711配合，排齿轮711键接在小排轮轴729上，小排齿轮轴729的另一端安装有排轮717，排齿轮 711又与另一个介轮710配合，介轮与另一个安装在短排轮轴718上的排齿轮711配合，小排轮轴729通过轴承连接在底盘机架719上，轴端安装有排轮717，如此实现力矩的连续传递；底盘机架719的两侧分别装有一组这样的机构，每组包含五个排轮717，四个介轮710，五个排齿轮711和其他辅助构件，两组机构对称分布；控制器14向下电机731发送脉冲信号，控制下电机731的运动状态，并通过输出锥齿轮723、后传动锥齿轮722将运动传递给横传动轴724，通过轴端齿轮726、前端齿轮725将运动传递给排轮轴727，排轮轴727的另一个末端齿轮728通过介轮710将运动传递给小排轮轴729，通过所述的依次传递，齿轮组将运动逐个传递给每个排齿轮；位姿调节模块由后电机703，前电机714、后丝杠706，前丝杠715、后滑块螺母705、前滑块螺母733以及后拉杆707、后摇杆708、后连杆709、前摇杆712、前拉杆713等部件组成；前电机714通过后法兰盘732固定在轮椅机架5底部中间位置，前电机714输出轴端通过自带离合器与前丝杠715固接，前丝杠715的另一端通过前轴承座702与轮椅机架5连接，前滑块螺母733套接在前丝杠715上，并与固接在轮椅机架5上的导向槽701配合安装，穿过前滑块螺母733下部的前横连杆716的两端分别铰接有前拉杆709，前拉杆709的另一端与前摇杆712的中部铰接，前摇杆712一端与轮椅机架5铰接，一端与底盘机架719铰接；后电机703通过上法兰盘704安装在轮椅机架5的尾部中间位置，后电机703输出轴通过自带离合器与后丝杠706连接，丝杠的另一端安装在轮椅机架5上，后滑块螺母705套接在后丝杠706上，后拉杆707与后滑块螺母705铰接，后拉杆707的另一端铰接在后横连杆720上，后横连杆720的两端与后摇杆708的中部连接，后摇杆708的一端铰接在轮椅机架5的尾部，另一端与后拉杆707铰接，后拉杆707的另一端与底盘机架719铰接，从而形成一对对称分布五杆机构；模块不工作时，离合器断开，后电机703、前电机714空转；工作时，离合器闭合，前电机714带动前丝杠715转动，套接在前丝杠715上的前螺母滑块733沿着导向槽701的方向带动前横连杆716运动，安装在前横连杆716两端的前拉杆709带动前摇杆712摆动，前摇杆712则带动底盘机架719的一端运动；后电机703带动 后丝杠706运动，套接在后丝杠706上的后螺母滑块705实现上下的移动，并带动后拉杆707运动，后拉杆707带动另一端铰接的后横连杆720运动，后横连杆720则带动后摇杆708运动，后摇杆708带动前连杆617运动，前连杆617带动底盘机架719的另一端运动；通过前电机714、后电机703的配合，实现对五杆机构的位置姿态的调节。 

所述爬楼梯机构7的工作过程是：爬楼梯机构具有位姿调节和动力输出两个模块，并由控制器控制协调两个模块的工作；其中，动力输出模块的工作过程是：控制器14向下电机731发送脉冲信号，控制下电机731的运动状态，并通过输出锥齿轮722对将运动传递给横传动轴724，横传动轴724通过轴端齿轮726、前端齿轮725将运动传递给排轮轴727，排轮轴727的另一个末端齿轮728通过介轮710将运动传递给小排轮轴729，通过所述的依次传递，齿轮组将运动逐个传递给每个排轮717；位姿调节模块的工作过程是：模块不工作时，离合器断开，后电机703、前电机714空转；工作时，离合器闭合，前电机714带动前丝杠715转动，套接在前丝杠715上的前螺母滑块733沿着导向槽的方向带动前横连杆716运动，安装在前横连杆716两端的前拉杆713带动前摇杆712摆动，前摇杆712则带动底盘机架719的一端运动；后电机703带动后丝杠706运动，套接在后丝杠706上的后滑块螺母705实现上下的移动，并带动后拉杆707运动，后拉杆707带动另一端铰接的后横连杆720运动，后横连杆720则带动后摇杆708运动，后摇杆708带动后连杆709运动，后连杆709带动底盘机架719的另一端运动；通过前电机714、后电机703配合，实现对五杆机构的位置姿态的调节。 

现结合附图介绍本实用新型轮椅的工作原理和过程： 

当轮椅平地或爬坡行走时，只有控制器14、主动轮17和万向轮18或前腿机构1和爬楼梯机构7工作，参与工作的两组主动轮17及万向轮18等同于普通电动轮椅,其运动为两驱形式。若仅靠两组前腿机构1及爬楼梯机构7工作，其运动为四驱形式。这两种形式都称之为四足模式；使用者通过摇杆和键盘向控制器14发送指令，主动轮17上的电机在控制器14的控制下，实现两驱形式 轮椅的直线行走，转弯，后退等操作，及实现四驱形式轮椅的慢速前进及爬坡等操作。其中四驱形式的前腿机构1与爬楼梯机构7可实现轮椅构型重构。 

轮椅在上下楼梯或越障跨沟时，两组前腿机构1、爬楼梯机构7与主动轮17及万向轮18分别形成四足模式、六足模式及八足模式。其三种模式均为四驱，整个过程是三种模式复合交替参与工作。当轮椅运行于同一种模式或不同模式时，前腿机构1、爬楼梯机构7等将会根据楼梯或者障碍沟壑的结构特性调节其构件的位姿形态，从而实现轮椅的可重构特性。轮椅在上下楼梯或越障跨沟前需要调节脚踏板405的位置，防止与台阶或地面发生碰撞，旋转踏板手柄401，带动踏板丝杠403转动，套接在其上的踏板滑块螺母404连同脚踏板405做竖直方向的运动，即可升高脚踏板的位置。根据楼梯台阶的高度，适当调节前腿机构1的位置，旋转调高手柄210，通过齿轮传动带动螺母202转动，与之配合的前腿丝杠205将沿着导向柱201的方向上下移动，与下连接板206固接的前腿机构1也将上下移动。在上下第一级台阶前，需要降低爬楼梯机构7与地面接触，使万向轮18脱离地面以改变为四驱模式，由控制器14控制前电机714和后电机703分别带动前丝杠715、后丝杠706转动，套接在其上的前滑块螺母733、后滑块螺母705将会带动后拉杆707、后摇杆708、后连杆709、前摇杆712、前拉杆713和底盘机架719做两自由度的五杆机构运动，使得爬楼梯机构7的位姿发生改变,上下楼梯过程中，控制器14通过检测轮椅的接触情况，调整爬楼梯机构7位姿状态；同时转动左丝杠117，与之配合的左滑块螺母101将会带动左齿轮连杆104围绕主传动轴102摆动一定角度；旋转右丝杠116，一直配合的右滑块螺母115将会带动左齿轮连杆104围绕主传动轴102转一定的角度，右齿轮连杆112的另一端铰接的导向滑块121将在导向杆120上滑动，从而调整前腿第二关节的位姿。通过前腿机构1与爬楼梯机构7调节实现轮椅各部件之间的位姿变化，获得轮椅构型的重构。 

当轮椅在执行上楼任务时，前腿机构1与爬楼梯机构7的状态参见图13（a）；当执行下楼任务时，前腿机构1与爬楼梯机构7的状态参见图13（d）。当轮椅开始工作，由控制器14控制下电机731通过一系列的齿轮传递，使与地 面接触的排轮717配合主动轮17协调移动。当前腿机构1与楼梯接触作用时，控制器14控制前腿电机312的工作，通过驱动轴303、悬臂传动轴306和链轮301将动力传输给前腿机构1的链轮114，从而带动主传动轴102的传动齿轮103转动，通过一系列的齿轮传动，将动力传输给导向轮110，实现导向轮110、排轮717和主动轮17协调工作，轮椅在上下楼梯过程的中间阶段的状态分别参见图13（b）和图13（e）。同时需要时刻调整座椅的位姿以保证使用者的安全和舒适,控制器14通过检测轮椅的倾角，向座椅电机616发出控制脉冲信号控制电机的转动，座椅电机616带动行星轮614围绕太阳轮613转动，从而改变座椅机架619与前连杆617之间的夹角，使轮椅与轮椅机架的角度发生改变适应楼梯的倾角。轮椅上下楼梯过程中，主动轮17保持与楼梯的接触，控制器14控制其上的电机进行运动输出。在上下楼梯的过程中，前腿机构1、排轮717与主动轮17与楼梯的接触条件会发生变化，需要时刻调整前腿机构1及爬楼梯机构7的位姿以实现轮椅构型重构，控制器14通过检测轮椅所处的不同状态，对爬楼梯机构7，前腿机构1和主动轮17的位姿状态、运动状态进行实时调节以满足不同接触条件时轮椅的爬楼要求，直到轮椅完成爬楼梯工作，此时轮椅的状态分别参见图13（c）和图13（f）。 

当轮椅在执行跨沟任务时，主动轮17与爬楼梯机构的排轮717在控制器14的控制下协调工作，当主动轮17行进到沟壑的边缘，通过旋转左丝杠117和右丝杠116分别带动右齿轮连杆112、左齿轮连杆104，调整前腿机构两个关节的相对位置，使前腿机构1的位姿适应跨沟时的需要（参见图14（a））。当导向轮110与地面接触后，主动轮17离开地面，此时控制器14控制前腿电机312和下电机731的转动，以保证排轮717和导向轮110协调工作，直到主动轮17重新与地面接触，其状态分别参见图14（b、c）。主动轮17与地面接触后，控制器14控制下电机731和主动轮电机协调工作，同时，控制器14通过检测轮椅的接触情况，实时调整前腿机构1及爬楼梯机构7的位姿，实现轮椅构型重构，直到轮椅完全跨过沟壑，状态参见图14（d）。 

当轮椅在执行越障任务时，通过控制器14检测障碍物的位置和高度，控制 主动轮17运行到合适的位置，通过旋转左丝杠117和右丝杠116分别带动右齿轮连杆112、左齿轮连杆104，调整前腿机构两个关节的相对位置，重构其构型，使前腿机构1的前导向轮110与障碍物接触；控制器14控制前腿电机312的转动，通过前腿动力传输机构3向前腿机构1传输动力，同时调整前腿机构1的位姿使得主动轮17离开地面，轮椅状态参见图15（a）。控制器14控制排轮717和导向轮110协调工作，同时调整前腿机构1的位姿直到主动轮与障碍接触，轮椅状态参见图15（b）。此时，控制器控制主动轮17和排轮717协调工作，直到轮椅整体爬上障碍物，轮椅状态参见图15（c）。主动轮17处于障碍物边缘时，旋转左丝杠117和右丝杠116分别带动右齿轮连杆112、左齿轮连杆104，使前腿机构1尽量向下伸直，并控制主动轮17缓慢转动直到前腿机构1接触地面，轮椅状态参见图15（d、e）。控制器14控制前腿电机312、下电机731使排齿轮和导向轮协调工作运行，实现轮椅构型重构以满足不同接触条件时轮椅的越障要求，直到主动轮17接触地面，支持轮椅返回地面，轮椅状态参见图15（f）。在运行过程中控制器时刻检测轮椅的位姿情况控制座椅电机616的运行，改变座椅调节机构6的状态，从而使得座椅15处在水平位置。 

当轮椅完成爬楼或跨沟工作后，控制器14控制后电机703的转动，使后滑块螺母705升高，带动与后连杆709铰接的底盘机架719一端上升到原始位置，控制前电机714的转动，使前滑块螺母733回到原始位置，从而调节爬楼梯机构恢复到平地工作时的位姿状态，轮椅从八足模式切换为四足模式。 

所述控制器14的具体实施方式为：所述轮椅的控制系统包括主机X、从机W、输入模块M、显示模块N、电源模块O、传感器检测模块1P、故障诊断模块Q、驱动模块1R、通讯模块S、驱动模块2T、定时器模块U和传感器检测模块2V（参见图16）；整个控制系统由电源模块O的蓄电池供电，进行电量检测和电压输出；系统的主机通人机交互接口接收并处理输入模块M的输入信号，控制显示模块N中液晶和数码管用于显示轮椅参数设置及轮椅运行状态、接收和处理传感检测模块1P输入的信息、通过故障检测模块Q检测系统故障，并进行故障排除，控制驱动模块1R，实现向主动轮上的电机、离合器和报警器发送驱 动和控制信号，并通过通信模块S实现与从机W的通信；从机W根据上位X机发送的信息和命令控制驱动模块2T，驱动前腿传动机构的前腿电机312和爬楼梯机构的前电机714、后电机703、下电机731和座椅调节机构的座椅电机616的运行，接收并处理传感器检测模块2V输入的信息，控制定时器模块U控制离合器的通断时间以获取机构的有效姿态，实现前腿机构和爬楼梯机构的位姿调整；输入模块M包括键盘输入和控制手柄，实现对轮椅运行状态的调节；显示模块N包括液晶显示和数码显示，实时显示轮椅的状态信息；传感器检测模块1P包括位置传感器和A/D转换，实现轮椅的位置实时监测并向主机传送数据；传感检测模块2V实现主动轮、导向轮的角位移检测、加速度检测和受力检测，并向从机实时传送数据；定时器模块U实现控制离合器调整前腿机构和爬楼梯机构的位姿。 

本实用新型的轮椅车平地运行模式下的控制程序（参见图17）采用面向数字的信号处理方式，并通过控制软件得以实现。其具体步骤如下： 

步骤1：系统运行，进入平地运行模式； 

步骤2：系统初始化并执行步骤3； 

步骤3：各种参数初始化设置，并执行步骤4； 

步骤4：检测按键和手柄是否正常，如果正常则执行步骤5，否则执行步骤6； 

步骤5：显示当前电量及档位，并执行步骤7； 

步骤6：系统暂停并报警，进行故障排除； 

步骤7：检测前腿机构和爬楼机构是否收回，如果是则执行步骤8，否则执行步骤4； 

步骤8：检测座椅高度调节否，如果是则执行步骤9，否则执行步骤10； 

步骤9：进行座椅高度调节，并执行步骤10； 

步骤10：检测档位是否设置下，如果是则执行步骤11，否则执行步骤10； 

步骤11：检测手柄动作，如果有则执行步骤12，否则执行步骤13； 

步骤12：分析手柄信号，如果是前进则执行步骤14，否则执行步骤15； 

步骤13：等待； 

步骤14：判断是否前进，如果是则执行步骤15，否则执行步骤16； 

步骤15：检测轮椅是否为手动模式，如果是则执行步骤17，否则执行步骤18； 

步骤16：控制轮椅动作，后退或者转弯，并执行步骤12； 

步骤17：继续运行，并执行步骤12； 

步骤18：以固定速度运行，并执行步骤19； 

步骤19：检测手柄信号，如果有则进入步骤20，否则执行步骤18； 

步骤20：解除巡航模式并进入步骤21； 

步骤21：轮椅减速为1档，并进入步骤22； 

步骤22：检测是否有停止信号，如果有则停止运行，否则进入步骤12。 

本实用新型的轮椅车爬楼模式控制程序（参见图18），采用面向数字的信号处理方式，并通过软件控制得以实现。其具体步骤如下： 

步骤1：进入爬楼运行模式，系统初始化并执行步骤2； 

步骤2：初始化楼梯参数设置，并执行步骤3； 

步骤3：检测按键和手柄是否正常，如果是则执行步骤4，否则执行步骤5； 

步骤4：液晶屏显示电量及参数，并执行步骤6； 

步骤5：系统暂停并报警，进行故障排除； 

步骤6：判断是手动模式还是自动模式，如果是手动模式则执行步骤7，否则执行步骤15； 

步骤7：检测前腿机构1姿态，判断是否需要调节，如果需要则执行步骤8，否则执行步骤9； 

步骤8：手动调节前腿机构1位姿达到合适的位姿，并执行步骤9； 

步骤9：检测爬楼梯机构7角度，判断是否需要调节，如果不合适则执行步骤10，否则执行步骤11； 

步骤10：手动调节底盘的倾角达到合适的角度，并执行步骤11； 

步骤11：检测座椅倾角，判断是否需要手动调节，如果需要则执行步骤12，否则执行步骤13； 

步骤12：手动调节座椅的姿态，并执行步骤13； 

步骤13：驱动前腿机构、主动轮爬楼梯机构进行上下楼动作，并执行步骤14； 

步骤14：检测是否为最后一级台阶，如果是则结束运行，否则执行步骤7； 

步骤15：通过位置传感器检测楼梯的踢面、踏面以及台阶的位置参数，并执行步骤16； 

步骤16：判断是否是第一个台阶，如果是则执行步骤17，否则执行步骤18； 

步骤17：通过角位置以及角速度传感器对导向轮和主动轮的转角以及角速度进行检测，并执行步骤19； 

步骤18：继续前行，并执行步骤15； 

步骤19：调整座椅姿态，并驱动前腿机构，爬楼梯机构的排齿轮及主动轮协调工作，并执行步骤20； 

步骤20：检测是否行进到下一级台阶，如果是则执行步骤21，否则执行步骤17； 

步骤21：位置、角位置及角速度传感器检测，调整座椅姿态，并驱动前腿机构以及主动轮上下楼，并执行步骤22； 

步骤22：检测是否为最后一级台阶，如果是则结束运行，否则执行步骤21。 

本实用新型的轮椅车越障与跨沟模式控制程序（参见图19），采用面向数字的信号处理方式，并通过软件控制得以实现。其具体步骤如下： 

步骤1：进入越障及跨沟运行模式,系统初始化并执行步骤2； 

步骤2：障碍及过沟参数初始化设置，并执行步骤3； 

步骤3：检测按键和手柄是否正常，如果正常则执行步骤4，否则执行步骤 5； 

步骤4：显示当前电量及档位，并执行步骤6； 

步骤5：系统暂停并报警，进行故障排除； 

步骤6：判断越障模式或跨沟模式，如果是越障模式则执行步骤7，否则执行步骤14； 

步骤7：调整前腿机构1和爬楼梯机构7的位姿状态，并执行步骤8； 

步骤8：检测主动轮是否接触，如果接触则执行步骤9，否则执行步骤7； 

步骤9：通过座椅调节机构6调整座椅姿态，驱动电机使轮椅运行，并执行步骤10； 

步骤10：检测是否完全爬上障碍，如果是则执行步骤11，否则执行步骤9； 

步骤11：调整前腿机构1和爬楼梯机构7的位姿状态，驱动轮椅运行，并执行步骤12； 

步骤12：检测主动轮是否接触地面，如果是则执行步骤13，否则执行步骤11； 

步骤13：收起爬楼梯机构，结束越障模式； 

步骤14：调整前腿机构1和爬楼梯机构7的位姿状态，驱动轮椅运行，并执行步骤15； 

步骤15：检测主动轮是否与地面脱离，如果是则执行步骤16，否则执行步骤14； 

步骤16：调整前腿机构1和爬楼梯机构7的位姿状态，驱动轮椅运行，并执行步骤17； 

步骤17：检测后轮是否脱离地面，如果是则执行步骤18，否则执行步骤16； 

步骤18：调整前腿机构1和爬楼梯机构7的位姿状态，驱动轮椅运行，并执行步骤19； 

步骤19：检测排齿轮是否离开沟壑，如果是则执行步骤20，否则执行步 骤18； 

步骤20：收回爬楼梯机7构，结束跨沟模式。 

依据所述的程序步骤设计和工作要求，本领域技术人员不难给出具体的软件内容。 

本实用新型未述及之处适用于现有技术。 

以上所述，仅为本实用新型轮椅车的一种具体实施方式。本实用新型申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本申请权利要求的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种可重构的轮腿复合式轮椅车，采用模块化设计，其特征在于该轮椅主要由前腿机构、前腿调节机构、前腿动力传输机构、可调节脚踏板、轮椅机架、座椅调节机构、爬楼梯机构、座椅、安全带、主动轮、万向轮和控制器组成； 

所述轮椅机架是轮椅各机构联系的中心构件，主要包括前悬臂、链轮挡板、外滑道、后悬臂及电池组；前腿机构有两组，通过前腿调节机构对称安装在轮椅机架的前端悬臂上，通过链传动与前腿动力传输机构连接；前腿动力传输机构布置在轮椅机架内前部；座椅调节机构通过四个连杆铰接在轮椅机架上部的外滑道上，其上固定有座椅；手柄控制器安装在座椅的扶手上，通过导线与轮椅的控制器连接；爬楼梯机构安装在轮椅机架的后端底部，可以实现位姿调节功能，同时排齿轮提供轮椅攀爬楼梯的动力；两个主动轮自带电机，分别安装在轮椅机架中部的两侧；两个万向轮分别对称地固定在轮椅机架的后悬臂上； 

所述前腿机构包括位姿调节和动力输出两个功能模块：动力传输模块主要由箱体、导向轮、链轮、小介轮和传动齿轮组成；一端键接链轮的主传动轴利用轴承座安装在箱体上，键接在主传动轴上的传动齿轮与小介轮啮合，小介轮又与安装在后轮轴的连轴齿轮啮合，后轮轴通过轴承座安装在前连接板和左齿轮连杆之间，并安装有导向轮，连轴齿轮与另一小介轮啮合，另一小介轮又与安装在前轮轴上的连轴齿轮啮合，前轮轴安装在左后连接板、右后连接板之间，其上安装有导向轮，通过链轮传输动力到两个导向轮上，实现动力传输；姿态调节模块主要由前连接板、左后连接板、右后连接板、右齿轮连杆、左齿轮连杆、左丝杠、右丝杠，左滑块螺母、右滑块螺母、导向滑块及其导向杆组成；箱体的顶部安装有多个平行的导轨，与套接在右丝杠上带有齿条的左滑块螺母配合安装，安装在传动主传动轴上的左齿轮连杆的上部带有条形齿，与左滑块螺母配合安装，通过转动手柄调节滑块螺母的位置，从而带动左齿轮连杆、前连接板的摆动，实现第一关节位姿的调节功能；与另一导轨配合并套接在左丝杠上的右滑块螺母下端也带有条形齿，与装在传动主传动轴上的右齿轮连杆啮合连接，右齿轮连杆的另一端铰接导向 滑块，滑块可以安装在后连接板的导杆上滑动，当调节左丝杠时，右滑块螺母带动右齿轮连杆摆动，右齿轮连杆带动导向滑块在导杆上滑动，即可实现第二关节位姿的调节； 

所述的前腿调节机构主要由调高手柄、中间连接板、前腿丝杠、螺母、导向柱、上连接板和下连接板组成；调高手柄通过轴承座连接在中间连接板上，下端接有小齿轮，大齿轮用销钉连接在丝杠螺母下端，并与小齿轮配合；丝杠螺母套接在前腿丝杠上，并用轴承连接在与中间连接板固接的轴承座套中，前腿丝杠固定在上下连接板之间；两个导向孔座固接在中间连接板的孔中，两个导向柱分别与之配合，且两端分别固定在上连接板和下连接板上；旋转调高手柄，可以带动螺母旋转，从而使得下连接板随前腿丝杠上下移动，改变前腿机构的高度； 

所述前腿动力传输机构主要由前腿电机、驱动锥齿轮、中间轴承座、驱动轴，悬臂传动轴和链轮组成；前腿电机通过前腿法兰盘连接在轮椅机架的内部，前腿电机的轴端安装的驱动锥齿轮与连接在驱动轴上的传动锥齿轮传动配合，驱动轴通过一对中间轴承座固接在轮椅机架的前端悬臂上，驱动轴的两端分别键接有二级锥齿轮，一对轴端键接有二级锥齿轮的悬臂传动轴通过两对悬臂轴承座固定于轮椅机架的前端悬臂下部，轴上齿轮分别与输出轴、驱动轴上的二级锥齿轮传动配合，两个输出轴的另一端分别安装有链轮，并通过链轮轴承座与轮椅机架连接；由控制器控制前腿电机的转动，实现对前腿机构的动力输送； 

所述可调节脚踏板主要由踏板手柄、踏板丝杠、踏板滑块螺母和导向槽组成；踏板手柄与踏板丝杠固接，并通过上轴承座和下轴承座安装在轮椅机架的中前部，踏板滑块螺母套接在踏板丝杠上，其滑槽与固定在轮椅机架前部的导向槽配合，使滑块可以在竖直方向运动，脚踏板通过两个销钉与踏板滑块螺母连接，转动踏板手柄即可调整脚踏板的高度；所述的座椅安装在座椅调节机构的座椅机架上，安全带安装在座椅靠背位置的下部； 

所述的座椅调节机构分为角度调节模块和高度调节模块；角度调节模块主要由座椅电机、行星齿轮、太阳齿轮、前连杆、随动连杆、后滑块、前滑块、座椅导向杆和座椅机架组成；座椅电机通过座椅法兰盘安装在座椅机架上，输 出轴端安装的行星齿轮与键接在横连轴上的太阳齿轮啮合，形成行星轮系，横连轴穿过前滑块的下部，且两端分别用销钉与前连杆连接，前连杆的另一端铰接在轮椅机架上，两个随动连杆的一端分别铰接在轮椅机架上，另一端则分别铰接在后滑块上，四个连杆构成两组四杆机构，通过行星轮的转动调节机构的位姿形态；高度调节模块主要由调高旋钮、小锥齿轮、大锥齿轮、前丝杠、丝杠螺母、后滑块、前滑块、随动连杆和前连杆组成；丝杠螺母嵌套于后滑块的中间孔中，并套接在前丝杠上，后滑块与两个导杆配合连接，导杆的一端连接在座椅机架上，一端连接在中间箱体上，箱体安装在座椅机架上，前丝杠的一端安装在座椅机架上，另一端安装有与调高旋钮末端锥齿轮啮合的小锥齿轮，调高旋钮通过轴承座安装在中间箱体上；前滑块与导杆配合安装，并通过丝杠螺母套接在后丝杠上，后丝杠的一端连接在座椅机架上，另一端安装有与调高旋钮末端锥齿轮啮合的小锥齿轮，两组螺旋机构组成了座椅的升降机构，通过转动手柄即可调整座椅的高度，整个座椅调节机构通过内滑道与轮椅机架上的外滑道连接； 

所述爬楼梯机构分为动力传输机构和位姿调节机构两个模块；动力传输机构模块主要由下电机、底盘机架、介轮、横传动轴、输出锥齿轮、后传动锥齿轮和排齿轮、排齿轮轴组成；下电机通过前法兰盘连接在底盘机架内部，下电机轴端键接的输出锥齿轮与安装在横传动轴的后传动锥齿轮配合，横传动轴两端分别键接轴端齿轮，并通过后轴承座安装在底盘机架上；轴端齿轮与安装在排轮轴的前端齿轮配合，排轮轴通过轴承座安装在底盘机架上，并安装有末端齿轮和排齿轮，伸到底盘机架外侧，末端齿轮与介轮配合，介轮又与排齿轮配合，排齿轮键接在小排齿轮轴上，小排齿轮轴的另一端安装有排齿轮，排齿轮又与另一个介轮配合，介轮与另一个安装在轮轴上的排齿轮配合，小排齿轮轴通过轴承连接在底盘机架上，轴端安装有排齿轮，实现力矩的连续传递；动力传输机构有两组，分别安装在底盘机架的两侧，每组主要包含五个排齿轮，四个介轮和五个排齿轮，两组动力传输机构对称分布，由控制器控制下电机的转动，向排齿轮传递实现爬楼所需的动力；位姿调节模块主要由后电机，前电机、后丝杠，前丝杠、后滑块螺母、前滑块螺母以及后拉杆、后摇杆、后连杆、前 摇杆和前拉杆组成；前电机通过后法兰盘固定在轮椅机架底部中间位置，输出轴端通过自带离合器与前丝杠固接，前丝杠的另一端通过前轴承座与轮椅机架连接，前滑块螺母套接在前丝杠上，并与固接在轮椅机架上的导向槽配合安装，穿过前滑块螺母下部的前横轴的两端分别铰接有前拉杆，前拉杆的另一端与前摇杆的中部铰接，前摇杆一端与轮椅机架铰接，一端与底盘机架铰接；后电机通过上法兰盘安装在轮椅机架的尾部中间位置，输出轴通过自带离合器与后丝杠连接，丝杠的另一端安装在轮椅机架上，后滑块螺母套接在后丝杠上，后拉杆与后滑块螺母铰接，后拉杆的另一端铰接在后横连杆上，后横连杆的两端与后摇杆的中部连接，后摇杆的一端铰接在轮椅机架的尾部，另一端与后拉杆铰接，后拉杆的另一端与底盘机架铰接，从而形成一对对称分布五杆机构，通过前电机和后电机分别调节前滑块螺母和后滑块螺母的位置，带动连杆的位置变化，实现底盘位姿的调整； 

所述的控制器是可重构的轮腿复合式轮椅车的控制机构，其主要包括主机、从机、输入模块、显示模块、电源模块、传感器检测模块、故障诊断模块、驱动模块、通讯模块、驱动模块、定时器模块和传感器检测模块；输入模块包括键盘输入和手柄输入两个子模块；显示模块包括液晶显示和数码显示两个子模块；电源模块包括蓄电池、电量检测和电压输出模块；传感器检测模块包括位置检测和A/D信号转换模块；故障诊断模块包括故障诊断和故障排除模块；定时模块包括定时器和执行机构定时模块；传感器检测模块包括角位移传感器、角速度传感器和力传感器模块。 

2.根据权利要求1所述的可重构的轮腿复合式轮椅车，其特征在于所述的前腿机构、主动轮、爬楼梯机构及万向轮构成八足轮腿复合式轮椅车，其任意两组、三组或四组轮腿的组合能够配置为四足、六足或八足工作模式。 

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