CN113288609B - 一种自动轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮椅。一种自动轮椅，包括轮椅本体，所述的轮椅本体下方设有支架，在所述的支架下设有移动机构；所述的轮椅本体包括座板组件，座板组件上设有座板，座板的中心设有通孔，在通孔的下方设有盖板，所述的底板组件包括盖板翻转机构、盖板支撑机构和导向运动机构；所述的盖板固定在盖板支撑机构上，盖板支撑机构随着盖板翻转机构翻转，导向运动机构位于盖板的外侧。本发明提供了一种具有行走功能，同时还能方便与马桶对接，提供如厕便利性，适用对象广泛，成本低的一种自动轮椅；解决了现有技术中存在的轮椅的应用场景有限，如厕不方便，护理成本高的技术问题。

Description

一种自动轮椅

技术领域

本发明涉及一种轮椅，尤其涉及一种能自动移动与马桶和床对接的轮椅。

背景技术

我国早在2000年时便已进入老龄化社会，预计到2040年，65岁及以上老年人口占总人口的比例将超过20%。同时，老年人口高龄化趋势日益明显：80岁及以上高龄老人正以每年5%的速度增加，到2040年将增加到7400多万人。而根据***1956年发布的《人口老龄化及其经济社会含义》，且近年来人口老龄化趋势进一步加快。当进入老龄后，人体的肌肉力量不断衰减，人体机能异常或丧失，易患各类慢性疾病，各方面原因导致行走不便。而且随着城镇化的推进，出现了很多新时期的“空巢家庭”。

床椅一体化轮椅床分为电动和手动型，手动型需要护理人员才能完成轮椅状态的移动和床椅两种状态之间的转换，需要支付护理人员费用，提高了生活成本，因此电动型轮椅机器人逐渐得到人们的青睐，患者无需借助外力即可照顾自身的生活起居。

对于行动不便的老年人和残疾人来说，上厕所是生活中每天必然经历的事情，现有的可如厕的护理床不用移动，在床上即可上厕所；对于一般的电动轮椅来说，由于重量与结构的限制，往往不具有如厕的功能，需要使用者在轮椅和马桶之间转移才能完成，应用场景及面向对象有限。

发明内容

本发明提供了一种具有行走功能，同时还能方便与马桶对接，提供如厕便利性，适用对象广泛，成本低的一种自动轮椅；解决了现有技术中存在的轮椅的应用场景有限，如厕不方便，护理成本高的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种自动轮椅，包括轮椅本体，所述的轮椅本体下方设有支架，在所述的支架下设有移动机构；所述的轮椅本体包括座板组件，座板组件上设有座板，座板的中心设有通孔，在通孔的下方设有盖板，所述的底板组件包括盖板翻转机构、盖板支撑机构和导向运动机构；所述的盖板固定在盖板支撑机构上，盖板支撑机构随着盖板翻转机构翻转，导向运动机构位于盖板的外侧。座板中心的通孔用于与马桶对接，平时，用盖板将通孔遮住。需要如厕时，通过导向运动机构将轮椅本体的整体让渡到马桶上。然后利用盖板翻转机构将盖板翻转，从而将通孔露出。如厕结束后，盖板翻转机构将盖板再次翻转回来，将盖板遮住通孔，然后盖板支撑机构将盖板及盖板翻转机构固定在座板组件上。轮椅又可以再次移动，去想去的地方。支架下方的移动机构带动轮椅可以自动的移动到任何位置。轮椅可以与马桶实现对接，拓宽了轮椅的使用场景。方便轮椅使用者的使用。

作为优选，所述的轮椅本体还包括与座板组件铰接的背板组件和腿板组件，背板组件和腿板组件分别位于座板组件的两端；在座板组件上设有与床体对接的传感器组件。背板和腿板方便轮椅使用者靠着并搁腿，提高使用舒适性。在轮椅与床对接时，在床体单元前方布置一块床椅对接区域，通过安装在轮椅和床上配对的传感器感应两者之间的位置，从而带动轮椅到达指定区域，然后实现对接。床体上的机械机构动作，将轮椅固定。

作为更优选，所述的背板组件包括背板框架，背板框架上安装有自动背板推杆组件；所述的腿板组件包括腿板框架，腿板框架上安装有自动腿板推杆组件。背板组件可以通过自动背板推杆组件调整背板组件与座椅组件之间的角度，腿板组件可以通过自动腿板推杆组件调整腿板组件与座椅组件之间的角度，从而达到最舒适的状态，并且根据不同的使用需求，调整角度，比如睡觉、如厕、看书或者行走时的角度。

作为优选，所述的座板组件包括座板框架，在座板框架内安装有连接板，在连接板上固定有第一驱动件，第一驱动件通过第一连杆结构连接有盖板支撑机构。所述的第一连杆结构为平面铰链四杆结构。第一驱动件可以是驱动电机，也可以驱动液压缸或者电缸等等。第一驱动件转动带动第一连杆结构的连杆运动，从而带动盖板支撑结构和其上的盖板绕铰链丝杆结构的铰链轴旋转，完成盖板的翻转动作。结构简单，控制方便。

作为优选，所述的座板组件包括座板框架，在座板框架内安装有连接板，所述的盖板支撑机构包括支撑板，在支撑板的上表面安装有盖板，在支撑板上安装有第二驱动件，第二驱动件通过第二连杆结构连接有承重杆，承重杆在第二连杆结构的带动下延伸至两侧的连接板上。第二驱动件可以是驱动电机，也可以驱动液压缸或者电缸等等。第二驱动件控制承重杆的伸出或者缩回。承重杆贯穿整个盖板支撑机构，伸出时，承重杆将整个盖板支撑机构固定在连接板上方。缩回时，整个盖板支撑机构会位于座板框架内，通过盖板翻转机构将整个盖板支撑机构翻转到座板框架内，两个盖板分开。

作为更优选，所述的第二连杆结构包括与两个承重杆分别铰接的斜杆，在支撑板上开设有竖槽，两个斜杆铰接轴位于竖槽内，第二驱动件连接有驱动杆，驱动杆中心开设有长条孔，铰接轴位于长条孔内。

作为优选，所述的导向运动机构包括固定导轨和活动导轨，所述的固定导轨固定在支架上，所述的活动导轨铰接在支架上，固定导轨和活动导轨可拼接为导向导轨，在底板组件的底板框架下表面设有滑槽，滑槽与导向导轨配合。活动导轨在不如厕时，一直是位于轮椅的侧面的，当需要如厕时，将活动导轨与固定导轨拼接，活动导轨是固定导轨的延长段，将活动导轨架设到马桶上方，然后形成的整个导向导轨，让轮椅本体的整体顺着导轨运动到马桶上方，从而完成将使用者由轮椅移动到马桶上方的动作。如厕后，再将活动导轨与固定导轨拆开，将活动导轨继续悬置在轮椅侧面。

作为优选，所述的盖板有两个，所述的盖板翻转机构有两组，所述的盖板支撑机构有两组，两组盖板翻转机构对称布置，两组盖板支撑机构对称布置。两组机构对称布置，同时翻转或者形成支撑，结构稳定，开合盖板方便。

作为优选，所述的移动机构包括底板，底板与支架连接，在底板下方安装有四个麦克纳姆轮组件。通过四个直流伺服电机驱动经直角减速器减速带动麦克纳姆轮行走，在控制***的操作下，四个轮子按照不同的方向转动可以合成前后左右四个方位的速度以及原地转动。灵活性好。

因此，本发明的一种自动轮椅具备下述优点：通过盖板翻转结构将盖板翻转，从而露出座板上的通孔；通过导向运动机构轮椅本体整体移至马桶上，方便使用者灵活如厕，提高轮椅的适用范围；轮椅上布置有与床体配合相接的传感器组件，能方便实现轮椅与床体的对接，轮椅能自动行走，并可以与床或者马桶配合使用，能足轮椅使用者的各种要求。

附图说明

图1是本发明的一种自动轮椅的立体图。

图2是图1去掉轮椅上坐垫、背垫和腿垫后的立体图。

图3是图2另一方向立体图。

图4是图2内的盖板支撑机构支撑时立体图。

图5是图2内的盖板支撑机构收回时立体图。

图6是图2内的盖板翻转结构将盖板闭合时立体图。

图7是图2内的盖板翻转结构将盖板打开时立体图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1和2和3所示， 一种自动轮椅，包括轮椅本体，轮椅本体是由相互铰接的背板组件、座板组件、腿板组件和脚板组件构成。在座板框架13上安装有座板2，座板2的中心有个通孔5，在座板1的下方安装有盖板17，盖板17固定在盖板支撑机构上，盖板支撑机构随着盖板翻转机构翻转露出座板2上的通孔5，导向运动机构位于盖板17的外侧。

在座板组件的下方安装有支架8，支架8的下方固定在底板10上，底板10下方安装有四个麦克纳姆轮11。四个直流伺服电机驱动经直角减速器减速带动麦克纳姆轮11行走，在控制***的操作下，四个轮子按照不同的方向转动可以合成前后左右四个方位的速度以及原地转动。

背板组件包括背板框架12，背板框架12为方形，在背板框架12上安装有背板1。背板框架12上安装有背板推杆22，背板推杆22为背板气缸轴，背板气缸23铰接在背板推杆架24上，背板推杆架24固定在座椅框架13上。

腿板组件包括腿板框架14，腿板框架14为方形，在腿板框架14上安装有腿板3。腿板框架14上安装有腿板推杆20，腿板推杆20为腿板气缸轴，腿板气缸19铰接在腿板推杆架18上，腿板推杆架18固定在座椅框架13上。

脚板组件包括脚板框架15，脚板框架15为方形，在脚板框架15上安装有脚板4。

座板组件包括四方形的座板框架13，在座板框架13内固定有相互平行的两个连接板25。在座板框架13的两侧各安装有一个可升降的扶手6，扶手6呈T形。

导向运动机构包括安装在座板框架13的前后两侧下表面的滑槽21，滑槽21与连接板平行。在支架8上安装有与滑槽21等长的固定导轨7，在支架8的一侧还铰接有活动导轨9。活动导轨9与固定导轨7可以通过销轴或者弹簧卡扣等连接在一起，活动导轨9架设在马桶上方，固定导轨7和活动导轨9可拼接为导向导轨，滑槽21与导向导轨配合。在座板框架13的后侧还安装有驱动电缸16，电缸16带动座椅本体在导向导轨上运动。

如图4和5所示，底板框架13内安装有滑板支撑机构，滑板支撑结构有两组，两组滑板支撑机构相对布置，每个滑板支撑机构上安装有一个盖板17。滑板支撑机构包括支撑板29，在支撑板29的上表面安装有盖板17，支撑板29呈T形，在支撑板29的下表面安装有第二驱动电机28，第二驱动电机28连接有驱动杆27，驱动杆27的中心开设有长条孔26，在长条孔26内布置有一个铰接轴30。在支撑板29上开设有竖槽33，驱动杆27带动铰接轴30在竖槽33内运动。在铰接轴30上铰接有对称布置的两个斜杆31，两个斜杆31的另一端铰接有承重杆32，承重杆32位于支撑板的横槽34内，竖槽33与横槽34呈T形。

第二驱动电机28带动驱动杆27运动，驱动杆27的运动带动销轴30运动，从而带动斜杆31运动，斜杆31运动后让承重杆32沿着横槽向两侧运动，让承重杆32搭上两侧的连接杆25，完成对盖板17的支撑。需要翻转时，第二驱动电机28反向运动，再经过驱动杆27、斜杆31的运动带动承重杆32缩回，从而让整个盖板支撑机构位于两个连接板内的空间，方便进行下一步的盖板翻转。

如图6和7所示，在座板框架内安装盖板翻转机构，盖板翻转机构有两组，每组盖板翻转机构带动其中一个盖板翻转。滑板翻转机构包括安装在连接板侧面的第一驱动电机35，第一驱动电机35带动一组铰链四杆机构，一组铰链四杆机构内包括相互平行的两个铰链四杆机构，铰链四杆机构是由两个摆杆36和一个连杆37构成，其中一个摆杆36与第一驱动电机相连，另外一个摆杆36的两端分别铰接着支撑板29和连接板25。两个铰链四杆机构分别位于支撑板的两侧，支撑板上安装有盖板。一组铰链四杆机构在第一驱动电机的带动下，带动一个盖板旋转。

两个滑板翻转机构内的两个第一驱动电机分别位于座板框架的两个相对的角上。两个盖板分别由两组铰链四杆机构带动。两个第一驱动电机同步开启，同步带动两个盖板向下翻转，从而将盖板开口或者关闭。

在轮椅使用者需要如厕时，控制麦克纳姆轮行走至马桶一侧，然后将活动导轨与固定导轨相接，活动导轨位于马桶上。然后启动电缸，让轮椅本体整体通过导轨与滑槽的配合达到马桶上方。然后驱动第二电机，将两侧的承重板收回，再启动第一电机，带动铰链四杆机构，将支撑板向下翻转，从而完成盖板的翻转，让座板上的通孔与马桶通孔对应，实现如厕。

需要与床体对接时，控制麦克纳姆轮行走至床体一侧，机器人操作***ros通过外部激光雷达和imu姿态传感器获取轮椅单元周围环境信息与轮椅本身的姿态信息，将这些采集到的数据进行处理，通过slam算法实现对整个环境的地图构建，有了地图以后，就可以通过AMCL等算法实现地图上的路径规划和自主导航。

在床体单元前方有一块床椅对接区域，轮椅单元在室内行驶时，可以自动避开障碍物，并且可以准确到达对接区域，轮椅单元到达对接区域后先进行姿态调整再进行对接工作。

Claims (7)

1.一种自动轮椅，包括轮椅本体，其特征在于：所述的轮椅本体下方设有支架，在所述的支架下设有移动机构；所述的轮椅本体包括座板组件，座板组件上设有座板，座板的中心设有通孔，在通孔的下方设有盖板，所述的座板组件包括盖板翻转机构、盖板支撑机构和导向运动机构；所述的盖板固定在盖板支撑机构上，盖板支撑机构随着盖板翻转机构翻转，导向运动机构位于盖板的外侧；所述的座板组件包括座板框架，在座板框架内安装有连接板；所述的盖板翻转机结构包括在连接板上固定的第一驱动件，第一驱动件通过第一连杆结构连接有盖板支撑机构；所述的座板组件包括座板框架，在座板框架内安装有连接板，所述的盖板支撑机构包括支撑板，在支撑板的上表面安装有盖板，在支撑板上安装有第二驱动件，第二驱动件通过第二连杆结构连接有承重杆，承重杆在第二连杆结构的带动下延伸至两侧的连接板上；所述的第二连杆结构包括与两个承重杆分别铰接的斜杆，在支撑板上开设有竖槽，两个斜杆铰接轴位于竖槽内，第二驱动件连接有驱动杆，驱动杆中心开设有长条孔，铰接轴位于长条孔内。

2.根据权利要求1所述的一种自动轮椅，其特征在于：所述的轮椅本体还包括与座板组件铰接的背板组件和腿板组件，背板组件和腿板组件分别位于座板组件的两端；在座板组件上设有与床体对接的传感器组件。

3.根据权利要求2所述的一种自动轮椅，其特征在于：所述的背板组件包括背板框架，背板框架上安装有自动背板推杆组件；所述的腿板组件包括腿板框架，腿板框架上安装有自动腿板推杆组件。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种自动轮椅，其特征在于：所述的第一连杆结构为平面铰链四杆结构。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的一种自动轮椅，其特征在于：所述的导向运动机构包括固定导轨和活动导轨，所述的固定导轨固定在支架上，所述的活动导轨铰接在支架上，固定导轨和活动导轨可拼接为导向导轨，在底板组件的底板框架下表面设有滑槽，滑槽与导向导轨配合。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的一种自动轮椅，其特征在于：所述的盖板有两个，所述的盖板翻转机构有两组，所述的盖板支撑机构有两组，两组盖板翻转机构对称布置，两组盖板支撑机构对称布置。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的一种自动轮椅，其特征在于：所述的移动机构包括底板，底板与支架连接，在底板下方安装有四个麦克纳姆轮组件。