CN111714302B - 一种多平面使用爬楼轮椅 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多平面使用爬楼轮椅，分为座位整体，椅架整体，履带整体三大部分。座位整体中设置有靠背、扶手、座位，通过调节扶手下部卡槽位置来调整靠背的倾斜程度。座位整体通过滚珠丝杆和液压杆与履带整体相连接，通过调节滚珠丝杆和液压杆长度以控制在爬楼过程中座位的水平状态，可以在行驶过程中达到减震目的；履带整体与椅架整体相连。椅架整体包括椅架，驱动轮，万向轮，主履带处设置有故障自锁死***，保证爬楼过程中出现故障而不造成人员伤亡。副履带与主履带的非动力轮通过舵机连接，可以适应不同倾斜程度的楼梯。所有的轮子均采用独立动力装置，可以在较小的空间内实现转弯等功能。

Description

一种多平面使用爬楼轮椅
技术领域
本发明涉及轮椅技术领域，特别是涉及一种多平面使用爬楼轮椅。
背景技术
现有的轮椅更加智能，已经解放了人的双手，可以通过乘坐者独立操控。例如，公告号为CN210019986U的中国实用新型专利，公开了“一种具有爬楼功能的座椅”，其通过安装背靠履带架使得轮椅可以爬升楼梯。此种爬楼方式存在的缺陷是，需要人为操作至第一节台阶并且适应台阶形状，不能做到全自动化，同时在登楼或者下楼的过程中，无法保证人体处于水平平面，容易受到台阶倾斜程度的影响，大大降低了乘坐者的舒适度。
另外，对于颠簸路面、小的障碍台阶等路面时，无法达到减震、越障的功能。在进一步的设计中，无法使乘坐者调整靠背的倾斜程度，容易造成乘坐者因久坐而造成的腰部疼痛等问题，最终影响乘坐者的舒适度。
发明内容
本发明的目的是提供一种多平面使用爬楼轮椅，以解决上述现有技术存在的问题，该轮椅可以调整为躺椅，其不仅可以在颠簸的路面行驶，还可以上下楼梯，大大增加了轮椅可达到的空间。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多平面使用爬楼轮椅，包括靠背、座体、底座和履带整体，所述靠背铰接在所述座体的后侧且靠背倾斜角度可调，所述底座通过连接件安装于所述座体的底部，所述履带整体包括履带底板、左侧履带组件和右侧履带组件，所述左侧履带组件和右侧履带组件对称分布在所述履带底板的底部两侧，所述履带底板通过滚珠丝杠与所述底座和座体相连接，电机驱动的所述滚珠丝杠从下至上依次穿过履带底板和底座后与所述座体的底面相铰接，丝杠螺母与履带底板相固定；所述底座的四角分别设置有支腿，位于轮椅前侧的两支腿底部安装有万向轮，位于轮椅后侧的两支腿底部安装有驱动轮。
优选地，所述座体的两侧分别设置有左扶手和右扶手，所述左扶手和右扶手的一端分别与所述靠背的左右两侧相固定，两个扶手另一端的底部均布有若干卡槽，该卡槽用于与所述座体左右两侧边的支架顶端相卡接，通过改变与支架顶端卡接的卡槽位置来调整所述靠背的倾斜角度。
优选地，所述滚珠丝杠包括前滚珠丝杠和后滚珠丝杠，两个滚珠丝杠前后对称设置并将所述履带底板、底座和座体相连接，两个滚珠丝杠的滑杆顶部与所述座体的底面相铰接，且两个滚珠丝杠的滑杆顶部与电机和联轴器传动连接；所述前滚珠丝杠上的螺母和后滚珠丝杠上的螺母与所述履带底板固定连接，当滚珠丝杆的电机工作时，带动滚珠丝杆转动，进而改变前滚珠丝杆螺母和后滚珠丝杆螺母在滑杆上的相对位置，从而实现所述履带底板和座体的相对距离调整。
优选地，所述前滚珠丝杠和后滚珠丝杆的电机相互独立设置，两个电机的转速可相同或不同；所述履带底板与座体之间还对称设置有前液压杆和后液压杆，两个液压杆的一端固定在所述履带底板的顶面，另一端与所述座体的底面相固连。
优选地，所述驱动轮包括左驱动轮和右驱动轮，所述右驱动轮和左驱动轮采用相互独立的动力源。
优选地，所述左侧履带组件包括左主履带、左副履带、左履带舵机卡槽、左履带副轮卡槽和左履带电机，所述右侧履带组件包括右主履带、右副履带、右履带舵机卡槽、右履带副轮卡槽和右履带电机，所述履带底板的四角底部通过承重液压杆分别连接有左履带舵机卡槽、左履带副轮卡槽、右履带舵机卡槽和右履带副轮卡槽，左主履带的两端分别与左履带舵机卡槽和左履带副轮卡槽处的带轮传动连接，右主履带的两端分别与右履带舵机卡槽和右履带副轮卡槽处的带轮传动连接；右主履带和左主履带分别连接有右副履带和左副履带。
优选地，所述左主履带和右主履带的带轮中的动力轮处分别装有左液压刹车片和右液压刹车片。
优选地，所述左侧履带组件与右侧履带组件结构相同，两侧的履带组件相对应设置；所述左履带副轮卡槽通过轴承与左主履带相连接，左履带副轮卡槽的伸出端与左副履带舵机固定连接，左副履带舵机的舵盘与左副履带相固定连接，通过对左副履带舵机的控制使得左副履带偏转不同角度。
优选地，所述右主履带和左主履带采用独立动力***，右主履带与右履带电机传动连接，左主履带与左履带电机传动连接。
优选地，还包括故障自锁死***，所述故障自锁死***中的刹车电机与履带底板固定连接，刹车电机通过安装在刚体支架上的液压管与刹车片卡槽连接；当轮椅的主电路板中电流出现异常时，刹车电机工作，带动与电机底部设置的活塞结构运动，使得与活塞结构连接并设置在刚体支架上的液体管内的压强增大，液体管的另一端与刹车片卡槽连通，从而使刹车片卡槽液压增大，促进刹车片卡槽内的刹车片弹出，位于履带主动轮两侧的刹车片用于对履带主动轮起到制动作用。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明中的多平面使用爬楼轮椅，通过对于机械结构的设计，有效地增加了轮椅可到达的空间范围，可通过乘坐者控制自主行驶在平坦路面、颠簸路面和上下楼梯等环境中。在上下楼梯的过程中，通过所设计的故障自锁死***，保证乘坐者的安全。同时，轮椅的靠背可以调节倾斜角度，使得乘坐者具有较好的舒适度，更可以满足乘坐者躺卧和正坐等动作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明示意图；
图2为履带整体在右后方斜视图；
图3为履带整体在左后方斜视图；
图4为右侧履带***视图；
图5为履带摆臂结构工作图，具体的，图5a为履带未展开的状态图，图5b为履带展开45度的状态图，图5c为履带展开135度的状态图，图5d为履带展开180度的状态图，图5e为履带展开超过180度(用于下楼过程)的状态图；
图6为滚珠丝杆与其他零件装配图，具体的，图6a为滚珠丝杆装配前斜视图，图6b为滚珠丝杆装配后斜视图；
图7为上下楼过程中滚珠丝杆工作状态，具体的，图7a为登楼过程滚珠丝杆工作状态，图7b为下楼过程滚珠丝杆工作状态。
图8为故障自锁死***结构图，具体的，图8a为自锁死***未工作状态斜视图，图8b为自锁死***工作状态斜视图，图8c为自锁死***未工作状态俯视图，图8d为自锁死***工作状态俯视图。
图中1.靠背，2.右扶手，3.左扶手，4.座体，5.底座，6.左万向轮，7.右万向轮，8.前滚珠丝杆，9.后滚珠丝杆，10.右驱动轮，11.左驱动轮，12履带整体，13.前液压杆，14.后液压杆，15.承重液压杆，16.右主履带，17.右副履带，18.左液压刹车片，19.左履带舵机卡槽，20.左履带副轮卡槽，21.履带底板，22.左履带电机，23.左主履带，24.右液压刹车片，25.左副履带，26.右履带副轮卡槽，27.右履带舵机卡槽，28.右履带电机，29.轴承，30.左副履带舵机，31.前滚珠丝杆滑杆，32.前滚珠丝杆螺母，33.后滚珠丝杆滑杆，34.后滚珠丝杆螺母，35.座位与底座后连接件，36.座位与底座前连接件，37.履带主动轮，38.刹车片，39，刹车片卡槽，40，液体管，41，刹车电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种多平面使用爬楼轮椅，以解决上述现有技术存在的问题，该轮椅可以调整为躺椅，其不仅可以在颠簸的路面行驶，还可以上下楼梯，大大增加了轮椅可达到的空间。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-8所示，本实施例提供一种多平面使用爬楼轮椅，包括座体4，连接有靠背1，右扶手2，左扶手3。座体4，下方连接有前滚珠丝杆8，后滚珠丝杆9，前液压杆13，后液压杆14，从而与履带整体12相连接。通过调节右扶手2，左扶手3的卡槽位置，来调节靠背1的倾斜程度，从而适应不同人群需要。
进一步地，底座5与履带整体12固连，通过控制前滚珠丝杆8和后滚珠丝杆9处的电机来调节滚珠丝杆螺母的位置，通过对于前滚珠丝杆8和后滚珠丝杆9的电机控制，调整履带整体12和座体4之间前后的相对高度来保证座体4处于水平状态，同时前液压杆13和后液压杆14起到辅助支撑的作用，避免了因为前滚珠丝杆8和后滚珠丝杆9强度不足而导致的结构破坏，这些零件共同保证了座位安全的处于水平平面状态。
前滚珠丝杆滑杆31和后滚珠丝杆滑杆33上部的圆柱结构为电机和联轴器安装处，同时其顶端的结构可以保证与座体4底端进行相连，二者之间存在一个可进行旋转的自由度。前滚珠丝杆螺母32和后滚珠丝杆螺母34与履带底板21固定连接，其连接位置在履带底板21上方或者下方。座体4和底座5通过座位与底座后连接件35和座位与底座前连接件36固定相连。当滚珠丝杆的电机工作时，带动滚珠丝杆转动，进而影响前滚珠丝杆螺母32和后滚珠丝杆螺母34与前滚珠丝杆滑杆31和后滚珠丝杆滑杆33上的相对位置，从而影响履带底板21和座体4的相对距离。
在上下楼梯的过程中，通过调节电机的转速，使得前滚珠丝杆螺母32和后滚珠丝杆螺母34在前滚珠丝杆滑杆31和后滚珠丝杆滑杆33上移动不同位置，使得座体4的前后端到履带底板21前后端的距离不同，由于重力作用，履带整体12与楼梯始终保持接触，通过控制前滚珠丝杆8和后滚珠丝杆9中的电机可以使得座体4处于水平平面。
为了实现轮椅的方向灵活可变，于本实施例中，底座5与左万向轮6，右万向轮7，右驱动轮10，左驱动轮11相连接，右驱动轮10和左驱动轮11采用独立动力设计，可以在较小的范围内完成转弯，左万向轮6和右万向轮7起到支撑作用，同时可以灵活地改变方向。
于本实施例中，履带整体12包括承重液压杆15，右主履带16，右副履带17，左液压刹车片18，左履带舵机卡槽19，左履带副轮卡槽20，履带底板21，左履带电机22，左主履带23，右液压刹车片24，左副履带25，右履带副轮卡槽26，右履带舵机卡槽27，右履带电机28，轴承29，左副履带舵机30。
具体地，履带整体12中以上各部件之间的连接关系如下：履带底板21与上方的前滚珠丝杆8、后滚珠丝杆9的螺母相连，履带底板21和前液压杆13、后液压杆14另外一端相连接，同时与底座5固连；同时履带底板21的底面通过承重液压杆15与左履带舵机卡槽19，左履带副轮卡槽20，右履带副轮卡槽26，右履带舵机卡槽27连接，减轻了整体重量，承重液压杆15作为履带和轮椅框架的连接体，可以起到缓解冲击作用，减轻了履带震荡对于轮椅整体的影响，其可以为整个轮椅起到减震作用。
进一步地，右主履带16和左主履带23与左履带舵机卡槽19、左履带副轮卡槽20、右履带舵机卡槽27和右履带副轮卡槽26出的带轮相传动连接，两个主履带的动力轮处装有右液压刹车片24和左液压刹车片18，防止动力***出现故障时造成人员摔伤，尤其保证了乘坐者在爬楼过程中的安全。
右主履带16和左主履带23分别连接有右副履带17和左副履带25，主履带与副履带通过副履带舵机连接，构成一个摆臂机构。以左侧履带为例，左履带副轮卡槽20通过轴承29与左主履带23相连接，左履带副轮卡槽20的伸出端与左副履带舵机30固定连接，左副履带舵机30的舵盘与左副履带25相固定连接，保证左主履带23转动过程中不影响左履带副轮卡槽20和左副履带舵机30的状态，同时通过对于左副履带舵机30的控制使得左副履带25偏转不同角度，右侧履带原理类似。
右主履带16和左主履带23采用独立动力***，右主履带16与右履带电机28固定连接，左主履带23与左履带电机22固定连接，通过对于两个电机转速的控制，可以实现在较小的范围内完成转弯。
实施例一
当轮椅行驶在颠簸的路面时，通过切换轮式-履带模式至履带模式，此时驱动滚珠丝杆的电机反向转动，带动滚珠丝杆转动，促使滚珠丝杆螺母沿着滚珠丝杆做向下的轴向运动，从而使得履带整体12释放。主履带着地，此时副履带舵机不工作，副带折叠。然后再通过控制左履带电机22和右履带电机28的转速完成行进工作，通过控制两个电机的速度之差实现转弯，采用履带模式时，行进平稳，但速度较慢。
实施例二
当轮椅行驶在平坦的路面时，通过切换轮式-履带模式至轮式模式，此时驱动滚珠丝杆的电机正向转动，带动滚珠丝杆转动，促使滚珠丝杆螺母沿着滚珠丝杆做向上的轴向运动，从而使得履带整体收回，轮子着地。此时通过控制主动轮电机的转速完成转弯和行进等工作，采用轮式模式时，行进平稳，速度也较快。
实施例三
当采用轮椅卧躺休息时，通过切换轮式-履带模式至履带模式，主带着地，然后副履带舵机开始工作，通过对副履带舵机的控制，使得副带旋转180度展开至水平方向，保证轮椅整体与地面有着较大的接触面积，最后通过对扶手的调节可以调整靠背1的倾斜程度，使其达到最舒适的角度。椅背角度的调节使得乘坐者可以卧躺或者正坐。
实施例四
当采用轮椅爬楼或者下楼时，通过切换轮式-履带模式至履带模式，主带着地。
上楼时，采用倒退上楼方式。在上楼的第一节台阶处，副履带舵机工作，使得副履带展开至与楼梯相同的倾斜角度，此时副履带平面与楼梯平面平行。再启动履带动力***，主履带和副履带同时转动，不断攀爬上升，当主履带一端开始离开地面之后，通过对于副履带舵机的控制，调整主履带和副履带的夹角，使得主履带和副履带与地面的接触面积最大，保证行驶安全。在爬楼的过程中，通过对于座位下方的滚珠丝杆转动方向和转速的调整，不断调整滚珠丝杆螺母与底座的距离，以保证座位平面处于水平状态。到达楼顶后，通过对于副履带舵机的控制，调整副带和主带之间夹角，使得副带回收，与主带的夹角为0度，恢复至履带行驶模式。
下楼时，倒退下楼，在楼梯下楼的第一节台阶处，副履带舵机工作，使得副带展开至与楼梯相同的倾斜角度，此时副履带平面与楼梯平面平行。再启动履带动力***，主履带和副履带同时转动，不断向下运动，当主履带一端开始离开地面之后，通过对于副履带舵机的控制，调整主履带和副履带的夹角，使得主履带和副履带与地面的接触面积最大，保证行驶安全。在下楼的过程中，通过对于座位下方的滚珠丝杆转动方向和转速的调整，不断调整滚珠丝杆螺母与底座的距离，以保证座位平面处于水平状态。到达楼底后，通过对于副履带舵机的控制，调整副带和主带之间夹角，使得副带回收，与主带的夹角为0度，恢复至履带行驶模式。
实施例五
当轮椅的主电路板电流出现异常，即轮椅动力***出现故障，此时故障自锁死***启动，刹车电机41工作，带动与之连接活塞运动，使得设置在刚体支架上的液体管40内的压强增大，从而带动刹车片卡槽39液压增大，促进刹车片38弹出，与履带整体左右两侧的履带主动轮37接触，从而达到刹车效果。
在整个爬楼过程中，如果出现了因为电机故障或者电源故障等问题时，轮椅通过自锁死***将履带轮锁死，保证乘坐者的安全。
本发明的多平面使用爬楼轮椅，主要分为座位整体，椅架整体(底座5)，履带整体三大部分。座位整体中设置有靠背1、扶手、座体4，通过调节扶手下部卡槽位置来调整靠背1的倾斜程度。座位整体通过滚珠丝杆和液压杆与履带整体12相连接，履带整体12与椅架整体相连。椅架整体包括椅架，驱动轮，万向轮。履带整体12中履带支架(即履带底板21)上方通过滚珠丝杆和液压杆与座位连接，通过调节二者长度以控制在爬楼过程中座位的水平状态。履带支架的侧方通过液压杆与主履带相连接，可以在行驶过程中达到减震目的。主履带处设置有故障自锁死***，保证爬楼过程中出现故障而不造成人员伤亡。副履带与主履带的非动力轮通过舵机连接，可以适应不同倾斜程度的楼梯。所有的轮子均采用独立动力装置，可以在较小的空间内实现转弯等功能。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种多平面使用爬楼轮椅，其特征在于：包括靠背、座体、底座和履带整体，所述靠背铰接在所述座体的后侧且靠背倾斜角度可调，所述底座通过连接件安装于所述座体的底部，所述履带整体包括履带底板、左侧履带组件和右侧履带组件，所述左侧履带组件和右侧履带组件对称分布在所述履带底板的底部两侧，所述履带底板通过滚珠丝杠与所述底座和座体相连接，电机驱动的所述滚珠丝杠的从下至上依次穿过履带底板和底座后与所述座体的底面相铰接，丝杠螺母与履带底板相固定；所述底座的四角分别设置有支腿，位于轮椅前侧的两支腿底部安装有万向轮，位于轮椅后侧的两支腿底部安装有驱动轮；
所述滚珠丝杠包括前滚珠丝杠和后滚珠丝杠，两个滚珠丝杠前后对称设置并将所述履带底板、底座和座体相连接，两个滚珠丝杠的滑杆顶部与所述座体的底面相铰接，且两个滚珠丝杠的滑杆顶部与电机和联轴器传动连接；所述前滚珠丝杠上的螺母和后滚珠丝杠上的螺母与所述履带底板固定连接，当滚珠丝杠的电机工作时，带动滚珠丝杠转动，进而改变前滚珠丝杠螺母和后滚珠丝杠螺母在滑杆上的相对位置，从而实现所述履带底板和座体的相对距离调整；所述前滚珠丝杠和后滚珠丝杠的电机相互独立设置，两个电机的转速可相同或不同；所述履带底板与座体之间还对称设置有前液压杆和后液压杆，两个液压杆的一端固定在所述履带底板的顶面，另一端与所述座体的底面相固连；所述驱动轮包括左驱动轮和右驱动轮，所述右驱动轮和左驱动轮采用相互独立的动力源。
2.根据权利要求1所述的多平面使用爬楼轮椅，其特征在于：所述座体的两侧分别设置有左扶手和右扶手，所述左扶手和右扶手的一端分别与所述靠背的左右两侧相固定，两个扶手另一端的底部均布有若干卡槽，该卡槽用于与所述座体左右两侧边的支架顶端相卡接，通过改变与支架顶端卡接的卡槽位置来调整所述靠背的倾斜角度。
3.根据权利要求1所述的多平面使用爬楼轮椅，其特征在于：所述左侧履带组件包括左主履带、左副履带、左履带舵机卡槽、左履带副轮卡槽和左履带电机，所述右侧履带组件包括右主履带、右副履带、右履带舵机卡槽、右履带副轮卡槽和右履带电机，所述履带底板的四角底部通过承重液压杆分别连接有左履带舵机卡槽、左履带副轮卡槽、右履带舵机卡槽和右履带副轮卡槽；左主履带的两端分别与左履带舵机卡槽和左履带副轮卡槽处的带轮传动连接，右主履带的两端分别与右履带舵机卡槽和右履带副轮卡槽处的带轮传动连接；右主履带和左主履带分别连接有右副履带和左副履带。
4.根据权利要求3所述的多平面使用爬楼轮椅，其特征在于：所述左主履带和右主履带的带轮中的动力轮处装分别有左液压刹车片和右液压刹车片。
5.根据权利要求3所述的多平面使用爬楼轮椅，其特征在于：所述左侧履带组件与右侧履带组件结构相同，两侧的履带组件相对应设置；所述左履带副轮卡槽通过轴承与左主履带相连接，左履带副轮卡槽的伸出端与左副履带舵机固定连接，左副履带舵机的舵盘与左副履带相固定连接，通过对左副履带舵机的控制使得左副履带偏转不同角度。
6.根据权利要求3所述的多平面使用爬楼轮椅，其特征在于：所述右主履带和左主履带采用独立动力***，右主履带与右履带电机传动连接，左主履带与左履带电机传动连接。
7.根据权利要求4所述的多平面使用爬楼轮椅，其特征在于：还包括故障自锁死***，所述故障自锁死***中的刹车电机与履带底板固定连接，刹车电机通过安装在刚体支架上的液压管与刹车片卡槽连接；当轮椅的主电路板中电流出现异常时，刹车电机工作，带动与电机底部设置的活塞结构运动，使得与活塞结构连接并设置在刚体支架上的液体管内的压强增大，液体管的另一端与刹车片卡槽连通，从而使刹车片卡槽液压增大，促进刹车片卡槽内的刹车片弹出，位于履带主动轮两侧的刹车片用于对履带主动轮起到制动作用。
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