CN209751430U - 一种轮履复合式爬楼梯轮椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮履复合式爬楼梯轮椅，包括车架、位姿调整机构、履带机构、轮椅轮和轮椅轮驱动电机；两个轮椅轮和两个轮椅轮驱动电机均对称安装在车架的左右两侧；轮椅轮驱动电机的输出端分别与各自的轮椅轮连接；所述位姿调整机构安装在车架上，履带机构与位姿调整机构连接；轮椅轮用于平地行走时使用，履带机构用于爬楼梯时使用，通过位姿调整机构实现轮椅平地行走和爬楼动作之间的转换，实现轮履复合。该轮椅通过位姿调整机构改变履带机构相对楼梯的高度和角度，可以在上下楼梯时动态调整轮椅与楼梯的相对位置以保持重心稳定，以提高爬楼轮椅的爬楼效率。采用履带式结构，以减少轮椅对阶梯造成的冲击，且结构稳定性高。

Description

一种轮履复合式爬楼梯轮椅

技术领域

本实用新型涉及生活辅助机械设备领域，具体是一种轮履复合式爬楼梯轮椅。

背景技术

如今随处可见的障碍物如楼梯限制了老年人、残障人士等行动不便者的出行。爬楼轮椅作为代步工具发挥着重要作用，不仅可以帮助老年人、残障人士等行动不便者提高活动范围，还可以增加他们活动的自在性，给他们的生活带来便捷。

目前现有的爬楼梯轮椅多为单一的轮式或者履带式，对环境的依赖性较大，具有灵活性小、稳定性差、效率低等缺点。申请号201420595837.0的文献公开了一种可爬楼梯轮椅，包括脚轮和第一电动机，通过在脚轮上设置由凸轮驱动且可伸缩的推杆，推杆从轮圈上伸出后可以将轮椅架支撑起来，从而在电动机的驱动下实现爬楼，但是在爬楼时该轮椅的重量仅由推杆支撑，会对阶梯造成较大冲击，容易损坏阶梯表面；另外虽然该轮椅简化了结构，但上下楼梯的动作完全由推杆完成，当相邻的两个推杆交替作为支撑点时会使轮椅的重心在这一瞬间发生较大波动，不利于轮椅的稳定爬升。申请号为201120418874.0的文献公开了一种爬楼梯轮椅，采用水平运动与垂直升降复合的爬楼方式将爬楼梯分解为水平伸缩和垂直升降两个运动，但是爬楼时需要两个运动来回切换，系统反应时间长，降低了工作效率，爬楼动作缓慢。

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，提供一种轮履复合式爬楼梯轮椅。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于该轮椅包括车架、位姿调整机构、履带机构、轮椅轮和轮椅轮驱动电机；两个轮椅轮和两个轮椅轮驱动电机均对称安装在车架的左右两侧；轮椅轮驱动电机的输出端分别与各自的轮椅轮连接；所述位姿调整机构安装在车架上，履带机构与位姿调整机构连接；轮椅轮用于平地行走时使用，履带机构用于爬楼梯时使用，通过位姿调整机构实现轮椅平地行走和爬楼动作之间的转换，实现轮履复合。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

1、该轮椅通过位姿调整机构改变履带机构相对楼梯的高度和角度，可以在上下楼梯时动态调整轮椅与楼梯的相对位置以保持重心稳定，以提高爬楼轮椅的爬楼效率。

2、该轮椅爬楼结构采用履带式结构，以减少轮椅对阶梯造成的冲击，且结构稳定性高。

3、该轮椅仅需两个轮椅轮实现转向，提高了转弯的灵活性，而且转弯半径接近0，适合在小空间内使用，解决了单一履带式爬楼轮椅在平地行走时阻力较大，拐弯不灵活，需要较大空间的问题。

4、该轮椅无刹车机构，利用陀螺仪传感器和加速度传感器来精确检测车体姿态的微小变化，可实时地对轮椅进行调整以保持平衡，同时通过主控单元来实现刹车减速动作，不仅避免了刹车不灵，还可以避免对刹车片的磨损。

5、采用位姿调整机构实现平地行走和爬楼动作之间的转换，提高了爬楼效率。

6、通过控制面板即可控制轮椅运动，操作简单，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的整体结构立体示意图；

图2为本实用新型一种实施例的去掉轮椅防护罩和履带轮防护罩后的整体结构立体示意图；

图3为本实用新型一种实施例的位姿调整机构立体示意图；

图4为本实用新型一种实施例的履带机构立体示意图；

图5为本实用新型一种实施例的履带机构仰视图；

图6为本实用新型一种实施例的控制面板连接原理图；(图中：1、车架；2、位姿调整机构；3、履带机构；4、控制面板；5、轮椅轮；6、轮椅轮驱动电机；7、轮椅防护罩；11、座板；12、扶手；13、靠板；14、侧面架；21、丝杠驱动电机；22、丝杠驱动电机支撑架；23、弹性联轴器；24、丝杠轴承座；25、丝杠螺母；26、丝杠螺母支座；27、丝杠；28、丝杠支撑架；29、第一连杆；210、第二连杆；211、连杆支座；212、滑块；213、导轨；31、底盘驱动电机；32、履带轮组；33、底盘支撑架；34、履带轮防护罩；35、密封圈；321、履带；322、托带轮；323、从动轮；324、支重轮；325、驱动轮；41、陀螺仪传感器；42、加速度传感器；43、主控单元)

具体实施方式

下面给出本实用新型的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请权利要求的保护范围。

本实用新型提供了一种轮履复合式爬楼梯轮椅(简称轮椅，参见图1-6)，其特征在于该轮椅包括车架1、位姿调整机构2、履带机构3、轮椅轮5和轮椅轮驱动电机6；两个轮椅轮5和两个轮椅轮驱动电机6均对称安装在车架1的左右两侧的两个侧面架14上；轮椅轮驱动电机6的输出端分别与各自的轮椅轮5连接，驱动轮椅轮5运动；所述位姿调整机构2安装在车架1上，履带机构3与位姿调整机构2连接；轮椅轮5用于平地行走时使用，履带机构3用于爬楼梯时使用，通过位姿调整机构2实现轮椅平地行走和爬楼动作之间的转换，实现轮履复合。

所述位姿调整机构2包括丝杠驱动电机21、丝杠驱动电机支撑架22、弹性联轴器23、丝杠轴承座24、丝杠螺母25、丝杠螺母支座26、丝杠27、丝杠支撑架28、第一连杆29、第二连杆210、连杆支座211、滑块212和导轨213；所述丝杠驱动电机21通过丝杠驱动电机支撑架22固定在车架1的座板11下方；所述丝杠轴承座24固定在车架1的座板11下方，丝杠轴承座24对丝杠27起到支撑和导向的作用；所述丝杠27的一端贯穿丝杠轴承座24内的轴承通过弹性联轴器23与丝杠驱动电机21的输出端连接，另一端安装在丝杠支撑架28上；所述丝杠螺母25与丝杠螺母支座26固定连接，丝杠螺母25安装在丝杠27上，与丝杠27配合连接，丝杠螺母25和丝杠螺母支座26可以沿丝杠27自由滑动；所述丝杠支撑架28的两侧均安装有连杆支座211；连杆支座211的一端通过螺钉固定在车架1的座板11下端，另一端通过合页销轴与第一连杆29的一端连接；第一连杆29的另一端通过合页销轴与滑块212连接；所述导轨213通过螺钉水平固定在履带机构3的底盘支撑架33上；所述滑块212镶嵌在导轨213的滑槽内，可以自由滑动；两个第二连杆210的一端分别安装在丝杠螺母支座26的两端，另一端与各自的第一连杆29的上部连接；丝杠驱动电机21转动使丝杠螺母25沿丝杠27向前后运动，牵动第一连杆29及滑块212向前后运动，进而使得履带机构3或轮椅轮5着地。两个第一连杆29、两个第二连杆210、两个连杆支座211、两个滑块212和两个导轨213均呈左右对称分布；

所述履带机构3包括两个底盘驱动电机31、两个履带轮组32和一个底盘支撑架33；底盘支撑架33与位姿调整机构2的导轨213固定连接；两个底盘驱动电机31左右对称地固定安装在底盘支撑架33的前端，两个履带轮组32分别安装在底盘支撑架33的两侧，底盘驱动电机31分别驱动各自的履带轮组32运动；

每个履带轮组32均包括履带321、驱动轮325和从动轮323；所述驱动轮325通过轴承安装在底盘支撑架33两侧的前端，与底盘驱动电机31的输出端连接，由底盘驱动电机31提供转矩；所述从动轮323通过轴承安装在底盘支撑架33两侧的后端；所述履带321套装在驱动轮325和从动轮323上；

所述履带机构3还包括履带轮防护罩34和密封圈35；两个履带轮防护罩34通过螺钉分别固定安装在底盘支撑架33的两侧，位于各自的履带轮组32上方，用于保护；在驱动轮325和从动轮323的轴承上均安装有密封圈35，防止漏油和外界杂质侵入；

每个履带轮组32还包括托带轮322和支重轮324；至少一个托带轮322安装在底盘支撑架33两侧的上方，与履带321配合，防止履带321下垂过大，减少履带321在运动中的振跳现象，避免履带321侧向滑落；至少一个支重轮324安装在底盘支撑架33两侧的下方；

从动轮323、支重轮324和驱动轮325共同分摊轮椅和使用者的重量，使履带321在爬楼过程中压力分布均匀；

所述履带321的材料为橡胶材料，且与地面接触的一面设有条形加强防滑筋，以提高履带321的坚固性和增大履带321与阶梯之间的附着力；

所述车架1包括座板11、扶手12、靠板13和侧面架14；两个侧面架14互相平行；两个扶手12、一个靠板13和两个侧面架14通过螺钉分别固定连接于座板11上；所述座板11上铺设有柔性织物，以提高使用舒适度；侧面架14用于与轮椅轮5和轮椅轮驱动电机6连接，轮椅轮5与侧面架14平行，且可独立转动

该轮椅还包括控制面板4；所述控制面板4安装在车架1的任一个扶手12上；所述控制面板4包括陀螺仪传感器41、加速度传感器42和主控单元43；所述主控单元43分别与轮椅轮驱动电机6、丝杠驱动电机21、底盘驱动电机31、陀螺仪传感器41和加速度传感器42连接，控制丝杠驱动电机21、底盘驱动电机31和轮椅轮驱动电机6工作；主控单元43的控制属于现有技术。陀螺仪传感器41和加速度传感器42的检测以及调整功能属于现有技术。主控单元43采用单片机，单片机的PWM控制两个轮椅轮驱动电机6正反转，属于现有技术。

该轮椅还包括轮椅防护罩7；所述轮椅防护罩7通过螺钉安装在车架1的座板11下方，用于保障使用者手部及腿部安全；

优选地，所述控制面板4外侧安装有距离传感器，通过距离传感器探测障碍物距离。

本实用新型的工作原理和工作流程是：

(1)平地行走时，履带机构3升起，轮椅轮5着地，通过控制轮椅轮驱动电机6的转速实现平地行走时的各个动作；当两个轮椅轮驱动电机6转速和转向相同时，轮椅在平地实现前进或者后退动作；当两个轮椅轮驱动电机6转向相反或者转向相同转速不同时，可实现平地的换向动作。陀螺仪传感器41和加速度传感器42可以精确检测车体姿态的微小变化，并将信号反馈给主控单元43，使主控单元43控制两个轮椅轮驱动电机6并对其力矩进行相应的调整，从而实时地对轮椅在平地行走进行调整，以保持轮椅的稳定和平衡；同时通过陀螺仪传感器41检测轮椅的倾斜角速度信号，加速度传感器42可以检测加速度信号，然后融合得到轮椅轮5的精确姿态倾角信号，最后传输到主控单元43，让主控单元43控制两个轮椅轮驱动电机6正反转，来实现轮椅减速以及刹车的动作。

(2)攀爬楼梯前，丝杠驱动电机21转动使丝杠螺母25沿丝杠27向后运动，牵动第一连杆29及滑块212向后运动，进而使车架1绕履带机构3转动合适角度，使轮椅保持平衡状态；履带机构3着地，轮椅轮5升起，通过控制两个底盘驱动电机31来实现爬楼动作以及爬楼过程中的换向动作；当两个底盘驱动电机31的转速和转向相同的时候，轮椅实现攀爬楼梯或者下楼梯动作；当两个底盘驱动电机31转向相反或者转向相同转速不同时，轮椅实现上下楼梯过程中的换向动作。上下楼梯完毕时丝杠驱动电机21转动使丝杠螺母25向前运动，牵动第一连杆29及滑块212向前运动，履带机构3升起，轮椅轮5着地，恢复到初始状态。

描述工作流程时，以轮椅前进方向为前，后退方向为后。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (10)

1.一种轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于该轮椅包括车架、位姿调整机构、履带机构、轮椅轮和轮椅轮驱动电机；两个轮椅轮和两个轮椅轮驱动电机均对称安装在车架的左右两侧；轮椅轮驱动电机的输出端分别与各自的轮椅轮连接；所述位姿调整机构安装在车架上，履带机构与位姿调整机构连接；轮椅轮用于平地行走时使用，履带机构用于爬楼梯时使用，通过位姿调整机构实现轮椅平地行走和爬楼动作之间的转换，实现轮履复合。

2.根据权利要求1所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于所述位姿调整机构包括丝杠驱动电机、丝杠驱动电机支撑架、弹性联轴器、丝杠轴承座、丝杠螺母、丝杠螺母支座、丝杠、丝杠支撑架、第一连杆、第二连杆、连杆支座、滑块和导轨；所述丝杠驱动电机通过丝杠驱动电机支撑架固定在车架上；所述丝杠轴承座固定在车架上；所述丝杠的一端贯穿丝杠轴承座内的轴承通过弹性联轴器与丝杠驱动电机的输出端连接，另一端安装在丝杠支撑架上；所述丝杠螺母与丝杠螺母支座固定连接，丝杠螺母安装在丝杠上，与丝杠配合连接；所述丝杠支撑架的两侧均安装有连杆支座；连杆支座的一端固定在车架上，另一端与第一连杆的一端连接，第一连杆的另一端与滑块连接；所述导轨与履带机构固定连接；所述滑块镶嵌在导轨的滑槽内；两个第二连杆的一端分别安装在丝杠螺母支座的两端，另一端与各自的第一连杆的上部连接。

3.根据权利要求1所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于所述履带机构包括两个底盘驱动电机、两个履带轮组和一个底盘支撑架；底盘支撑架与位姿调整机构的导轨连接；两个底盘驱动电机左右对称地安装在底盘支撑架上，两个履带轮组分别安装在底盘支撑架的两侧，底盘驱动电机分别驱动各自的履带轮组运动。

4.根据权利要求3所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于每个履带轮组均包括履带、驱动轮和从动轮；所述驱动轮安装在底盘支撑架两侧，与底盘驱动电机的输出端连接；所述从动轮安装在底盘支撑架两侧；所述履带套装在驱动轮和从动轮上；所述履带的材料为橡胶材料，且与地面接触的一面设有条形加强防滑筋。

5.根据权利要求4所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于所述履带机构还包括履带轮防护罩和密封圈；两个履带轮防护罩分别固定安装在底盘支撑架的两侧，位于各自的履带轮组上方；在驱动轮和从动轮的轴承上均安装有密封圈。

6.根据权利要求3所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于每个履带轮组还包括托带轮和支重轮；至少一个托带轮安装在底盘支撑架两侧的上方，与履带配合；至少一个支重轮安装在底盘支撑架两侧的下方。

7.根据权利要求1所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于所述车架包括座板、扶手、靠板和侧面架；两个侧面架互相平行；两个扶手、一个靠板和两个侧面架分别固定连接于座板上；所述座板上铺设有柔性织物；侧面架用于与轮椅轮和轮椅轮驱动电机连接。

8.根据权利要求1所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于该轮椅还包括控制面板；控制面板安装在车架的任一个扶手上；所述控制面板包括陀螺仪传感器、加速度传感器和主控单元；所述主控单元分别与位姿调整机构的丝杠驱动电机、履带机构的底盘驱动电机、轮椅轮驱动电机、陀螺仪传感器和加速度传感器连接。

9.根据权利要求8所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于所述控制面板外侧安装有距离传感器，通过距离传感器探测障碍物距离。

10.根据权利要求1所述的轮履复合式爬楼梯轮椅，其特征在于该轮椅还包括轮椅防护罩；所述轮椅防护罩安装在车架上。