CN211512374U - 电动轮椅用摇杆装置及轮椅控制器和电动轮椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动轮椅用摇杆装置及轮椅控制器和电动轮椅，电动轮椅用摇杆装置包括摇杆、壳、限位机构和运动方向采集板，所述摇杆具有杆部和至少部分呈球状并带有磁性件的球体；所述壳内设有适于容置并约束球体以在摇杆被操作动作时使球体绕其球心转动的约束空间；所述限位机构设于所述壳和所述球体之间以限制所述球体在杆部的周向上旋转；所述运动方向采集板与所述磁性件配合以在摇杆被操作动作时根据所述磁性件产生的磁场变化情况产生并输出电动轮椅运动方向信号。它操作方便，结构简单，安装方便，故障率比较低。

Description

电动轮椅用摇杆装置及轮椅控制器和电动轮椅

技术领域

本实用新型涉及一种电动轮椅用摇杆装置及轮椅控制器和电动轮椅。

背景技术

目前，轮椅控制器上的摇杆结构大都结构复杂，譬如公开号为105232249A的中国专利公开了一种用于电动轮椅的摇杆，其结构就比较复杂，不易安装，使用不便，而且故障率比较高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电动轮椅用摇杆装置，它操作方便，结构简单，安装方便，故障率比较低。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种电动轮椅用摇杆装置，它包括：

摇杆，所述摇杆具有杆部和至少部分呈球状并带有磁性件的球体；

壳，所述壳内设有适于容置并约束球体以在摇杆被操作动作时使球体绕其球心转动的约束空间；

限位机构，所述限位机构设于所述壳和所述球体之间以限制所述球体在杆部的周向上旋转；

运动方向采集板，所述运动方向采集板与所述磁性件配合以在摇杆被操作动作时根据所述磁性件产生的磁场变化情况产生并输出电动轮椅运动方向信号。

进一步，所述限位机构包括：

设于所述壳上的限位轴；

开设于所述球体上的槽，所述限位轴至少部分地伸入所述槽中。

进一步，所述壳包括：

上盖；

下盖，所述下盖与所述上盖相连，并且所述下盖和所述上盖之间形成与所述球体的球面配合的约束空间。

进一步，电动轮椅用摇杆装置还包括设于所述摇杆和所述壳之间并在所述摇杆未被操作动作时使摇杆回位至被动作前的原始位置时的摇杆回位机构。

进一步，所述摇杆回位机构包括：

上杆套，所述上杆套与所述摇杆的杆部固定连接；

下杆套，所述下杆套与所述壳相连，并且所述下杆套滑动套设于所述摇杆的杆部上；

弹性元件，所述弹性元件设于所述上杆套和所述下杆套之间。

进一步，为了简化结构，所述上杆套紧配套设于所述摇杆的杆部上。

进一步，为了避免磁性受外界干扰，电动轮椅用摇杆装置还包括安装在所述壳上的屏蔽罩，所述屏蔽罩至少包住所述运动方向采集板和所述磁性件。

进一步，所述运动方向采集板包括霍尔传感器；所述霍尔传感器包括：

霍尔元件，所述霍尔元件与所述磁性件配合，并采集施加到其表面的磁通密度值以生成相应的信号；

信号放大电路，所述信号放大电路与所述霍尔元件相连，适于对所述霍尔元件生成的信号进行增益放大；

模数转换电路，所述模数转换电路与所述信号放大电路相连，适于对增益放大后的信号进行模数转换；

DSP处理模块，所述DSP处理模块与所述模数转换电路相连，适于对模数转换后的数字信号进行处理；

数模转换电路，所述数模转换电路与所述DSP处理模块相连，适于对处理后的数字信号进行数模转换；

信号输出电路，所述信号输出电路与所述数模转换电路相连，适于对数模转换后的模拟信号进行输出。

本实用新型还提供了一种轮椅控制器，它包括电动轮椅用摇杆装置。

本实用新型还提供了一种电动轮椅，它包括轮椅控制器。

采用了上述技术方案后，本实用新型通过约束空间与球体的配合，使得在操作摇杆时，摇杆沿着球心转动，而通过限定机构限制所述球体在杆部的周向上旋转，通过这种方式使得摇杆可以方便操作前、后、左、右的移动，并简化了结构，安装也比较方便；另外，本实用新型通过摇杆回位机构在操作完成后，使摇杆回位到中心位置；同时，本实用新型还通过设置基于霍尔原理的运动方向采集板，其内设有霍尔元件，运动方向采集板能够将在操作摇杆时，摇杆移动带动的磁性件的移动所产生的磁性的变化转换为电动轮椅运动方向信号，通过轮椅控制器通过该电动轮椅运动方向信号来驱动电动轮椅的动作。

附图说明

图1为本实用新型的电动轮椅用摇杆装置的装配爆炸图；

图2为本实用新型的电动轮椅用摇杆装置的局部放大图；

图3为本实用新型的摇杆的立体图；

图4为本实用新型的摇杆动作时的使用状态剖视图；

图5为本实用新型的摇杆动作时的使用状态视图；

图6为本实用新型的运动方向采集板的原理框图；

图7为本实用新型的运动方向采集板的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1～7所示，一种电动轮椅用摇杆装置，它包括：

摇杆1，所述摇杆1具有杆部11和至少部分呈球状并带有磁性件12a的球体12；

壳2，所述壳2内设有适于容置并约束球体12以在摇杆1被操作动作时使球体12 绕其球心转动的约束空间；

限位机构，所述限位机构设于所述壳2和所述球体12之间以限制所述球体12在杆部11的周向上旋转；

运动方向采集板3，所述运动方向采集板3与所述磁性件12a配合以在摇杆1被操作动作时根据所述磁性件12a产生的磁场变化情况产生并输出电动轮椅运动方向信号。

在本实施例中，如图2所示，所述限位机构的具体结构可以为：包括：

设于所述壳2上的限位轴4；

开设于所述球体12上的槽12b，所述限位轴4至少部分地伸入所述槽12b中。

具体地，如图1所示，所述壳2包括：

上盖21；

下盖22，所述下盖22与所述上盖21相连，并且所述下盖22和所述上盖21之间形成与所述球体12的球面配合的约束空间。

在本实施例中，限位轴4具体设置在下盖22上，设置时，可以在下盖22的制造过程的开模时直接装入。

具体地，如图1所示，为了使得摇杆在不被操作时能够自动回位，电动轮椅用摇杆装置还包括设于所述摇杆1和所述壳2之间并在所述摇杆1未被操作动作时使摇杆1回位至被动作前的原始位置时的摇杆回位机构。

具体地，所述摇杆回位机构具体可以为如下结构，包括：

上杆套51，所述上杆套51与所述摇杆1的杆部11固定连接；

下杆套52，所述下杆套52与所述壳2相连，并且所述下杆套52滑动套设于所述摇杆1的杆部11上；

弹性元件53，所述弹性元件53设于所述上杆套51和所述下杆套52之间。

在本实施例中，弹性元件53可以为回中弹簧。

具体地，为了使得结构简单，所述上杆套51可以紧配套设于所述摇杆1的杆部11上。

具体地，如图1所示，电动轮椅用摇杆装置还包括安装在所述壳2上的屏蔽罩6，所述屏蔽罩6至少包住所述运动方向采集板3和所述磁性件12a。

本实施例中的电动轮椅用摇杆装置的工作过程如下：

摇动摇杆，会使摇杆沿着球体的球心转动，限位轴会限制摇杆以摇杆的杆部的轴向为自转中心自转(也就是限制摇杆沿着杆部的周向旋转)，使其只能沿着球心转动(摆动)，摇杆摆动时会使下杆套上移，下杆套上移会压缩回中弹簧使其产生弹力，当松开摇杆时回中弹簧会使摇杆回到原始位置完成运动过程，本机构是以摇杆的球心为旋转中心，根据球的特性摇杆会沿着球心在限位轴的限制下完成万向旋转(摇摆)的运动轨迹，摆动幅度由上盖进行限制，摇杆的回位在上杆套、回中弹簧和下杆套的共同作用下完成。

具体地，如图6、7所示，所述运动方向采集板包括霍尔传感器；所述霍尔传感器包括：

霍尔元件31，所述霍尔元件31与所述磁性件12a配合，并采集施加到其表面的磁通密度值以生成相应的信号；

信号放大电路32，所述信号放大电路32与所述霍尔元件31相连，适于对所述霍尔元件31生成的信号进行增益放大；

模数转换电路33，所述模数转换电路33与所述信号放大电路32相连，适于对增益放大后的信号进行模数转换；

DSP处理模块34，所述DSP处理模块34与所述模数转换电路33相连，适于对模数转换后的数字信号进行处理；

数模转换电路35，所述数模转换电路35与所述DSP处理模块34相连，适于对处理后的数字信号进行数模转换；

信号输出电路36，所述信号输出电路36与所述数模转换电路35相连，适于对数模转换后的模拟信号进行输出。

在本实施例中，霍尔元件31、信号放大电路32、模数转换电路33、DSP处理模块34、数模转换电路35和信号输出电路36集成设置成霍尔传感器。

具体地，如图7所示，运动方向采集板3由电阻R1-R4、电容C1-C5、连接器P1和霍尔传感器(图7中U1)组成。其中输出接口P1为与外部的连接接口，VCC_5V为运动方向采集板3的工作电源，电阻R1、电阻R2阻值相同，VCC_5V电源经过电阻R1、电阻R2分压后得到2.5V电压连接到输出接口P1输出，可作为存在信号，C3为2.5V 输出电压的滤波电容，可以滤除干扰信号。U1为采用单片霍尔传感器，可以把磁场的变化转换为电信号输出，其中，1号脚为工作电源引脚，2号脚为测试0引脚，2号脚连接至GND，3号脚为空脚，3号脚连接至GND，4号脚为输出2引脚，4号脚经过滤波电容C4连接至电阻R3，经电阻R3连接至输出接口P1，其中电阻R3为串联限流电阻。 5号脚为输出1引脚，5号脚经过滤波电容C5连接至电阻R4，经电阻R4连接至输出接口P1，其中电阻R4为串联限流电阻。6号脚为测试1引脚，6号脚连接至GND。

在本实施例中，霍尔元件31对平行于霍尔元件31的表面(以下均简称为IC表面)施加的磁通量密度敏感。摇杆1的运动带来磁场的变化，磁场的变化会造成运动方向采集板3上霍尔元件31表面磁通密度随之变化。霍尔元件31检测施加到霍尔元件31表面的磁通密度，该磁通密度分平行于IC表面的两个方向Bx和By。当摇杆1在用户的推动作用下沿Bx轴向左运动时，霍尔元件31测量的值为“BX”，当摇杆1在用户的推动作用下沿Bx轴向右运动时，霍尔元件31测量的值为“-BX”。同样，当摇杆1在用户的推动作用下沿By轴向前运动时，霍尔元件31测量的值为“BY”，当摇杆1在用户的推动作用下沿By轴向后运动时，霍尔元件31测量的值为“-BY”，通过霍尔元件31 内部的信号处理，霍尔元件31会输出所施加的磁通密度B的2个分量，即BX和BY。霍尔元件31得出的BX和BY信号经霍尔传感器内部混合器混合之后送至信号放大电路 32进行增益放大处理，经放大处理后的信号送至模数转换电路33把模拟量信号转换成数字信号送至DSP处理模块34处理，其中DSP处理模块34又包含处理器用于处理信号、RAM用于在处理器工作时存放临时数据、ROM用于存放用户程序代码、EEPROM 用于存放工作参数数据；经DSP处理模块34处理后的信号送至数模转换电路35，把 DSP处理模块34处理后的数字信号转换成模拟信号送至信号输出电路36进行模拟信号输出，最终输出两路变化的Vx和Vy电压送给轮椅控制器，作为轮椅控制器控制电动轮椅车运动方向的信号源。

其中，左右方向为BX轴向，前后方向为BY轴向。

在本实施例中，DSP处理模块34也是常规的实体模块，本实施例并未对其进行改进。

实施例二

一种轮椅控制器，它包括实施例一中的电动轮椅用摇杆装置。

实施例三

一种电动轮椅，它包括实施例二中的轮椅控制器。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (10)

1.一种电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，它包括：

摇杆(1)，所述摇杆(1)具有杆部(11)和至少部分呈球状并带有磁性件(12a)的球体(12)；

壳(2)，所述壳(2)内设有适于容置并约束球体(12)以在摇杆(1)被操作动作时使球体(12)绕其球心转动的约束空间；

限位机构，所述限位机构设于所述壳(2)和所述球体(12)之间以限制所述球体(12)在杆部(11)的周向上旋转；

运动方向采集板(3)，所述运动方向采集板(3)与所述磁性件(12a)配合以在摇杆(1)被操作动作时根据所述磁性件(12a)产生的磁场变化情况产生并输出电动轮椅运动方向信号。

2.根据权利要求1所述的电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，

所述限位机构包括：

设于所述壳(2)上的限位轴(4)；

开设于所述球体(12)上的槽(12b)，所述限位轴(4)至少部分地伸入所述槽(12b)中。

3.根据权利要求1所述的电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，

所述壳(2)包括：

上盖(21)；

下盖(22)，所述下盖(22)与所述上盖(21)相连，并且所述下盖(22)和所述上盖(21)之间形成与所述球体(12)的球面配合的约束空间。

4.根据权利要求1所述的电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，

还包括设于所述摇杆(1)和所述壳(2)之间并在所述摇杆(1)未被操作动作时使摇杆(1)回位至被动作前的原始位置时的摇杆回位机构。

5.根据权利要求4所述的电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，

所述摇杆回位机构包括：

上杆套(51)，所述上杆套(51)与所述摇杆(1)的杆部(11)固定连接；

下杆套(52)，所述下杆套(52)与所述壳(2)相连，并且所述下杆套(52)滑动套设于所述摇杆(1)的杆部(11)上；

弹性元件(53)，所述弹性元件(53)设于所述上杆套(51)和所述下杆套(52)之间。

6.根据权利要求5所述的电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，

所述上杆套(51)紧配套设于所述摇杆(1)的杆部(11)上。

7.根据权利要求1所述的电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，

还包括安装在所述壳(2)上的屏蔽罩(6)，所述屏蔽罩(6)至少包住所述运动方向采集板(3)和所述磁性件(12a)。

8.根据权利要求1所述的电动轮椅用摇杆装置，其特征在于，

所述运动方向采集板(3)包括霍尔传感器；所述霍尔传感器包括：

霍尔元件(31)，所述霍尔元件(31)与所述磁性件(12a)配合，并采集施加到其表面的磁通密度值以生成相应的信号；

信号放大电路(32)，所述信号放大电路(32)与所述霍尔元件(31)相连，适于对所述霍尔元件(31)生成的信号进行增益放大；

模数转换电路(33)，所述模数转换电路(33)与所述信号放大电路(32)相连，适于对增益放大后的信号进行模数转换；

DSP处理模块(34)，所述DSP处理模块(34)与所述模数转换电路(33)相连，适于对模数转换后的数字信号进行处理；

数模转换电路(35)，所述数模转换电路(35)与所述DSP处理模块(34)相连，适于对处理后的数字信号进行数模转换；

信号输出电路(36)，所述信号输出电路(36)与所述数模转换电路(35)相连，适于对数模转换后的模拟信号进行输出。

9.一种轮椅控制器，其特征在于，它包括如权利要求1至8中任一项所述的电动轮椅用摇杆装置。

10.一种电动轮椅，其特征在于，它包括如权利要求9所述的轮椅控制器。

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