CN204683956U - 一种仿人脚形爬梯轮椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种爬梯轮椅，尤其涉及一种仿人脚形爬梯以及智能手机蓝牙控制的自动化轮椅。本实用新型包括轮椅架，安装于轮椅架上的换挡机构、爬梯机构、重心调节机构、座椅、平地行走部分及智能手机蓝牙控制部分；通过无线控制(蓝牙控制)三个电机进行工作，其中位于轮椅架右前端的前电机驱动四个仿人形机械脚实现自动爬梯，爬梯过程中还可调节重心；轮椅架后端的左驱动电机及右驱动电机可实现轮椅平地行走。不但简单轻便，而且无线控制操作简单，可适应大多数路况和楼梯。

Description

一种仿人脚形爬梯轮椅

技术领域

本实用新型涉及一种爬梯轮椅，尤其涉及一种仿人脚形爬梯以及智能手机蓝牙控制的自动化轮椅。

背景技术

目前，现有的爬梯轮椅主要分为连续型和间歇型两大类。连续型爬梯轮椅的主要特点是在爬楼梯过程中，只有一套支撑装置，依靠这套支撑装置的连续运动实现轮椅上下楼梯的功能。按其运动机构，可分为星型轮机构、履带轮机构和轨道式三种。间歇型爬梯轮椅的主要特点是具有两套支承装置，两套支承装置交替支承，以实现上下楼梯的功能。这种机构的爬楼梯过程类似于人上下楼梯的过程，也可称之为步行式爬梯轮椅，常见类型有附加机构爬梯轮椅和双腿爬梯轮椅。连续型爬梯轮椅体积较大，运动不灵活，易损坏楼梯沿；间歇型爬梯轮椅控制要求高，操作复杂。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种仿人脚形爬梯轮椅，它可以通过智能手机蓝牙控制电机驱动仿人脚形机械脚实现自动爬梯，螺杆传动实现重心调节以及电机驱动实现平地行走等功能。

本实用新型技术方案：一种仿人脚形爬梯轮椅，包括轮椅架，安装于轮椅架上的换挡机构、爬梯机构、重心调节机构、座椅、平地行走部分；

所述的换挡机构包括安装于轮椅架上并可左右移动的换挡手柄，固定于轮椅架上的支撑架，安装于轮椅架上并可轴向移动的换挡轴，换挡轴上固定有拨盘，支撑架与拨杆的中部铰接，拨杆的上端与换挡手柄的里端铰接，拨杆的下端与拨盘上的环状槽配合；

所述的爬梯机构包括安装于轮椅架上的前电机，固定于换挡轴上的齿轮乙，齿轮乙与前电机轴上的电机齿轮啮合；固定于换挡轴上的齿轮甲与中转轴上的齿轮丁啮合，中转轴通过轴承安装于轮椅架的中部；在轮椅架的前后端分别通过轴承安装有前转轴、后转轴，前后转轴上分别固定有链轮甲、链轮丙；中转轴上固定有双联链轮，双联链轮分别通过链条与前后转轴上的链轮甲、链轮丙连接；在前后转轴的两端分别通过轴承安装有前轮和后轮；在前转轴的两端分别固定有机械脚一，机械脚一的另一端与机械脚二的上端铰接，机械脚二的下端安装有脚掌，脚掌上固定有铅垂方向的前导杆；在后转轴的两端分别固定有机械脚三，机械脚三的另一端与机械脚四的上端铰接，机械脚四的下端安装有脚掌，脚掌上固定有铅垂方向的后导杆；在前、后导杆间设置有连接杆，连接杆的两端分别铰接前导杆套、后导杆套，前、后导杆套分别套于前、后导杆上；连接杆上还套有一丁字滑套，丁字滑套的丁脚端与轮椅架侧边中部的连接件固定；

所述的重心调节机构包括安装于轮椅架上的前电机，固定于换挡轴上的齿轮丙，齿轮丙与前电机轴上的电机齿轮啮合；固定于换挡轴上的锥齿轮甲，锥齿轮甲与锥齿轮乙啮合，锥齿轮乙固定在螺杆上，锥齿轮乙与轮椅架之间装有止推轴承；螺杆与螺杆套筒配合，螺杆套筒的上端铰接有滑块，滑块安装于座椅架底部后端的滑槽中，座椅架底部前端与轮椅架铰接；

所述的座椅包括座椅架，座椅架安装在轮椅架上，座椅架底部前端与轮椅架铰接，底部后端还设有滑槽，滑槽中配有滑块，滑块与螺杆套筒上端铰接；

所述的平地行走部分包括在前转轴的两端通过轴承安装的前轮，在后转轴的两端通过轴承安装的后轮，二后轮的一侧固定有链轮；在轮椅架后部的左右两侧上分别安装左驱动电机、右驱动电机，左、右驱动电机轴上的链轮分别通过链条与二后轮上的链轮连接。

一种仿人脚形爬梯轮椅，在轮椅架上设置有智能手机蓝牙控制部分，所述的智能手机蓝牙控制部分包括智能手机、安装于轮椅架上并与智能手机联系的蓝牙控制模块，与蓝牙控制模块电连接的单片机，与单片机电连接的前电机、左驱动电机、右驱动电机。

本实用新型的积极效果：

1、仿人脚形机械脚换挡机构，不仅轻便灵活，丰富了换挡机构的类型，还增加了爬梯装置的使用寿命，降低了维护成本；

2、设计的轮椅通过螺杆传动实现了重心调节，爬梯过程中保持座椅始终处于水平状态，大大增加了爬梯安全性；

3、能够让轮椅适应不同的路况，极大地扩大了残疾人的活动范围；

4、实现了手机客户端的无线控制，给使用者提供了方便；

5、利用电机驱动轮椅自动行走，自动化程度高，节省人力；

6、结构设计巧妙、操作简便快捷、安全可靠，能够适用于广大残疾人，具有较大的市场前景和经济价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型传动件分布及换挡机构示意图。

图3为本实用新型爬梯机构示意图。

图4为本实用新型重心调节机构示意图。

图中：1轮椅架，2换挡机构，3爬梯机构，4重心调节机构，5座椅，6蓝牙控制模块，7链轮甲，8前转轴，9连接件，10左驱动电机，11链轮丙，12双联链轮，13齿轮丁，14后转轴，15右驱动电机，16中转轴，17拨杆，18支撑架，19换挡手柄，20拨盘，21齿轮丙，22齿轮乙，23齿轮甲，24锥齿轮甲，25前轮，26机械脚一，27前导杆套，28机械脚二，29连接杆，30丁字滑套，31机械脚四，32后轮，33机械脚三，34后导杆套，35锥齿轮乙，36螺杆，37螺杆套筒，38滑块，39滑槽，40座椅架，41前电机，42电机齿轮，43换挡轴，44前导杆，45后导杆。

具体实施方式

本实用新型可以通过智能手机蓝牙控制部分来实现自动爬梯和平地行走，也可手动操作完成。

智能手机蓝牙控制时，是通过无线控制(蓝牙控制)三个电机进行工作，其中位于轮椅架右前端的前电机41驱动四个仿人形机械脚实现自动爬梯，爬梯过程中还可调节重心；轮椅架后端的左驱动电机10及右驱动电机15可实现轮椅平地行走。不但简单轻便，而且无线控制操作简单，可适应大多数路况和楼梯。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

本实用新型包括轮椅架1，安装于轮椅架上的换挡机构2、爬梯机构3、重心调节机构4、座椅5、平地行走部分，以及智能手机蓝牙控制部分；

一轮椅架及传动件(含平地行走部分)

轮椅架1前端开有轴孔其中装有轴承用于支撑前转轴8，前转轴8通过轴肩与轮椅架接触起轴向固定的作用；前转轴8中部装有链轮甲7，链轮甲7通过平键与前转轴8连接；轮椅架1中部外侧装有连接件9，连接件9与轮椅架1焊接固定。轮椅架1上中部装有中转轴16，中转轴16与轮椅架之间装有轴承。中转轴16上从左往右依次装有双联链轮12，齿轮丁13，与中转轴16的连接方式为键连接。轮椅架1后端装有后转轴14，后转轴14与轮椅架之间装有轴承。后转轴14上装有一个链轮11，链轮11通过键与后转轴14连接。中转轴16上的双联链轮12分别通过链条与前转轴8上的链轮甲7、后转轴14上的链轮11配合。中转轴16与后转轴14之间左右两侧的轮椅架上分别装左驱动电机10、右驱动电机15，它们通过螺栓固定在轮椅架1上。左驱动电机10、右驱动电机15轴上装有的链轮通过链条分别与后轮32上的链轮配合传动。

二换挡机构

换挡机构2位于前转轴8与中转轴16之间的右侧，换挡机构2包括换挡手柄19，拨杆17，支撑架18，拨盘20，换挡轴43。换挡手柄19左端与拨杆17上端铰接，右端伸出轮椅架1外方便手操作，支撑架18与轮椅架1焊接固定，拨杆17中部与支撑架18铰接，拨杆17下部为球状并位于拨盘20的环状槽中；换挡轴43上从左向右依次安装有锥齿轮甲24、齿轮甲23、齿轮乙22、齿轮丙21、拨盘20；齿轮与换挡轴43的连接方式均为键连接，拨盘20通过焊接固定在换挡轴43上，换挡轴43与轮椅架1之间装有轴承并可左右滑动。

三爬梯机构

爬梯机构3安装于轮椅架1左右两侧，对称性布置，爬梯机构中前轮25与前转轴8之间装有轴承它们之间能发生相对转动，机械脚一26的一端与前转轴8端部固接；机械脚二28上端与机械脚一26的另一端铰接，下端为长方体块(脚掌)，前导杆44焊接在长方体块上；机械脚四31下端为长方体块(脚掌)，上端与机械脚三33一端铰接，机械脚三33的另一端固定在后转轴14上；后导杆45焊接在后脚掌上，后轮32通过轴承安装在后转轴14上，后轮32与后转轴14相对转动。连接杆29前端与前导杆套27铰接，后端与后导杆套34铰接，前、后导杆套分别套在前、后导杆上；丁字滑套30套于连接杆29上，丁脚端与轮椅架1侧边的连接件9固定。

四重心调节机构

重心调节机构4包括前电机41，电机齿轮42，齿轮丙21，锥齿轮甲24，锥齿轮乙35，螺杆36，螺杆套筒37，滑块38，座椅架40，锥齿轮乙35与螺杆36下端焊接固定，锥齿轮乙35与轮椅架1间装有止推轴承；座椅架40底部前端与轮椅架1铰接，底部后端还开有滑槽39，滑块38安装在滑槽39中，滑块38与螺杆套筒37上端铰接，螺杆36与螺杆套筒37配合。前电机41固定在轮椅架1上，前电机41轴上的电机齿轮42与换挡轴43上齿轮丙21啮合，换挡轴43上锥齿轮甲24与锥齿轮乙35啮合。

五座椅

座椅5通过座椅架40安装在轮椅架1上，座椅架40底部前端与轮椅架1铰接，底部后端还设有滑槽39，滑槽39中配有滑块38，滑块38与螺杆套筒37上端铰接。

六智能手机蓝牙控制部分

蓝牙控制模块6为现有技术，蓝牙波段为2400–2483.5MHz，其通过螺栓固定在轮椅架1上，蓝牙控制模块6与单片机(STC8051)连接，单片机与前电机41、左驱动电机10、右驱动电机15连接。

本实用新型工作过程：

平地行走

在平地行走时，所有机械脚处于悬空状态，蓝牙控制模块6与手机控制客户端蓝牙配对后，点击前进按钮，左驱动电机10、右驱动电机15通电开始正转(前电机41不工作)，左、右驱动电机通过链传动将运动传递至后转轴14两端上的二后轮32，带动轮椅前进；点击后退按钮，左、右驱动电机通电开始反转，链传动将运动传递至二后轮32，实现后退的功能。需转弯时，让二后轮32转向不同即可实现。

换挡

通过换挡机构2可以对轮椅调节重心和轮椅爬梯的操作，此操作时，左、右驱动电机不工作。

当挂重心调节挡时(向里推换挡手柄19)，换挡轴43上的齿轮丙21与电机齿轮42啮合，前电机41的转动传递至换挡轴43上使换挡轴开始转动，锥齿轮甲24与锥齿轮乙35啮合将运动传递至螺杆36上，由于螺杆36与螺杆套筒37配合且螺杆36不能轴向串动，螺杆套筒37将会向上或向下运动，滑块38与螺杆套筒37上端铰接，螺杆套筒37的运动将使滑块38在座椅架40的滑槽39中滑动，从而使座椅5抬升或下降，实现调节重心的功能。

当挂爬梯挡时(向外推换挡手柄19)，锥齿轮甲24脱离锥齿轮乙35，换挡轴43上的齿轮乙22与电机齿轮42啮合，前电机41的转动传递至换挡轴43上使换挡轴开始转动，换挡轴43上的齿轮甲23与中转轴16上的齿轮丁13啮合使中转轴16开始转动。中转轴16上的双联链轮12与前转轴8上的链轮甲7及后转轴14上的链轮丙11通过链条连接，将运动传递到前、后转轴，从而带动机械脚运动，轮椅开始进行爬梯。

爬梯

当需要进行爬梯运动时，先使用平地行走功能将本实用新型轮椅停在楼梯的正前方，轮椅乘坐者背对楼梯，手动向外拉动换挡手柄19，切换至爬梯挡，利用蓝牙控制模块6发出爬梯指令，驱动前电机41转动开始爬梯。

爬梯过程为：前、后转轴分别带动机械脚一26与机械脚三33同时转动，初始，机械脚二28和机械脚四31将作为支撑，将轮椅抬升到上一级阶梯；之后前、后轮触地，作为支撑，机械脚一26与机械脚三33机械转动，将机械脚二28和机械脚四31抬升到上一级阶梯并触地；之后将继续以机械脚和前后轮相互交替支撑的方式进行爬梯。连接杆29与前、后导杆连接保证了在爬梯过程中机械脚二28和机械脚四31能够一直与楼梯保持相对垂直，方便下一次爬梯。

智能手机蓝牙控制

利用蓝牙控制轮椅的目的是方便残疾人驱动轮椅，省时省力，同时解决残疾人手动驱动的繁琐与不便，更便于残疾人使用。

蓝牙的波段为2400–2483.5MHz(包括防护频带)。这是全球范围内无需取得执照的工业、科学和医疗用(ISM)波段的2.4GHz短距离无线电频段。

智能手机上的蓝牙与爬梯轮椅上安装的蓝牙模块进行配对后，就可利用手机上安装的APP进行控制了。利用蓝牙进行控制的最大优点是蓝牙的功耗低，与设备配对简单。

Claims (2)

1.一种仿人脚形爬梯轮椅，其特征是：包括轮椅架，安装于轮椅架上的换挡机构、爬梯机构、重心调节机构、座椅、平地行走部分；

所述的换挡机构包括安装于轮椅架上并可左右移动的换挡手柄，固定于轮椅架上的支撑架，安装于轮椅架上并可轴向移动的换挡轴，换挡轴上固定有拨盘，支撑架与拨杆的中部铰接，拨杆的上端与换挡手柄的里端铰接，拨杆的下端与拨盘上的环状槽配合；

所述的爬梯机构包括安装于轮椅架上的前电机，固定于换挡轴上的齿轮乙，齿轮乙与前电机轴上的电机齿轮啮合；固定于换挡轴上的齿轮甲与中转轴上的齿轮丁啮合，中转轴通过轴承安装于轮椅架的中部；在轮椅架的前后端分别通过轴承安装有前转轴、后转轴，前后转轴上分别固定有链轮甲、链轮丙；中转轴上固定有双联链轮，双联链轮分别通过链条与前后转轴上的链轮甲、链轮丙连接；在前后转轴的两端分别通过轴承安装有前轮和后轮；在前转轴的两端分别固定有机械脚一，机械脚一的另一端与机械脚二的上端铰接，机械脚二的下端安装有脚掌，脚掌上固定有铅垂方向的前导杆；在后转轴的两端分别固定有机械脚三，机械脚三的另一端与机械脚四的上端铰接，机械脚四的下端安装有脚掌，脚掌上固定有铅垂方向的后导杆；在前、后导杆间设置有连接杆，连接杆的两端分别铰接前导杆套、后导杆套，前、后导杆套分别套于前、后导杆上；连接杆上还套有一丁字滑套，丁字滑套的丁脚端与轮椅架侧边中部的连接件固定；

所述的重心调节机构包括安装于轮椅架上的前电机，固定于换挡轴上的齿轮丙，齿轮丙与前电机轴上的电机齿轮啮合；固定于换挡轴上的锥齿轮甲，锥齿轮甲与锥齿轮乙啮合，锥齿轮乙固定在螺杆上，锥齿轮乙与轮椅架之间装有止推轴承；螺杆与螺杆套筒配合，螺杆套筒的上端铰接有滑块，滑块安装于座椅架底部后端的滑槽中，座椅架底部前端与轮椅架铰接；

所述的座椅包括座椅架，座椅架安装在轮椅架上，座椅架底部前端与轮椅架铰接，底部后端还设有滑槽，滑槽中配有滑块，滑块与螺杆套筒上端铰接；

所述的平地行走部分包括在前转轴的两端通过轴承安装的前轮，在后转轴的两端通过轴承安装的后轮，二后轮的一侧固定有链轮；在轮椅架后部的左右两侧上分别安装左驱动电机、右驱动电机，左、右驱动电机轴上的链轮分别通过链条与二后轮上的链轮连接。

2.根据权利要求1所述的一种仿人脚形爬梯轮椅，其特征是：在轮椅架上设置有智能手机蓝牙控制部分，所述的智能手机蓝牙控制部分包括智能手机、安装于轮椅架上并与智能手机联系的蓝牙控制模块，与蓝牙控制模块电连接的单片机，与单片机电连接的前电机、左驱动电机、右驱动电机。