CN215385701U - 一种龙门式全向自主移动吊架*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种龙门式全向自主移动吊架***，龙门式全向自主移动吊架***包括吊架本体、行走模块、悬吊模块和传感模块，吊架本体为龙门架，行走模块设在龙门架的竖直段的下方，行走模块具有驱动源，驱动源能够驱动行走模块全向自主行走，悬吊模块设在龙门架的水平段上，悬吊模块包括悬吊支架和悬吊挂板，悬吊挂板沿两个相互垂直的方向可滑动地设在悬吊支架上，传感模块设在吊架本体上，传感模块能够检测环境特征、使用者的使用姿态以及使用者相对吊架本体的位置。该龙门式全向自主移动吊架***能够通过楼梯或斜坡等康复道具，并且能够实现全自动全向自主跟随，降低对患者的干扰，减小了护理人员的工作负担，提升了患者康复训练的效果。

Description

一种龙门式全向自主移动吊架***

技术领域

本实用新型涉及康复医疗设备技术领域，尤其涉及一种龙门式全向自主移动吊架***。

背景技术

由于脑卒中、脑血管疾病和意外伤害等原因，造成大量患者手脚不便、瘫痪甚至截肢。对于手脚不便和瘫痪患者，其需要进行护理和康复训练；对于下肢截肢患者，其需要学习和练习使用假肢。而这些都不可避免地需要搀扶和减重以保证护理或康复能够安全有效地进行。目前，患者通常使用人工搀扶、天轨吊运或行走吊架来实现这个目的。

人工搀扶对患者的练习干扰大，且给护理人员带来了较大的工作负担。天轨吊运通常由安装在天花板上的轨道、轨道上的行走器和绳索组成，需要特定的场地、运动范围有限、安装后便只能在确定区域使用。行走吊架使用灵活，患者的运动范围大，但现有行走吊架存在以下三个问题：首先当前的行走吊架吊架无法行驶通过楼梯或斜坡等康复道具，通过性差；其次，当前的行走吊架是由患者行走带动整个吊架运动，由于吊架的质量较大，因而具有较大的惯性，这个惯性最终会施加在患者上对康复造成极大的干扰；最后，当前的行走吊架均无法使行走吊架实现全自动的全向自主跟随，因而会造成护理人员的工作负担大、康复训练动作种类具有局限或对患者训练受到干扰等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种龙门式全向自主移动吊架***，该龙门式全向自主移动吊架***能够通过楼梯或斜坡等康复道具，并且能够实现全自动全向自主跟随，降低对患者的干扰，减小了护理人员的工作负担，提升了患者康复训练的效果。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型公开了一种龙门式全向自主移动吊架***，包括：吊架本体，所述吊架本体为龙门架；行走模块，所述行走模块设在所述龙门架的竖直段的下方，所述行走模块具有驱动源，驱动源能够驱动行走模块全向自主行走；悬吊模块，所述悬吊模块设在所述龙门架的水平段上，所述悬吊模块包括悬吊支架和悬吊挂板，所述悬吊挂板沿两个相互垂直的方向可滑动地设在所述悬吊支架上；传感模块，所述传感模块设在所述吊架本体上，所述传感模块能够检测环境特征、使用者的使用姿态以及使用者相对所述吊架本体的位置。

在一些实施例中，所述行走模块还包括：行走支架，所述行走支架连接在所述竖直段的下方；全向行走轮，所述全向行走轮设在所述行走支架上；传动组件，所述传动组件设在所述行走支架上，所述传动组件的输入端与所述驱动源传动配合，输出端与所述全向行走轮配合。

在一些具体的实施例中，所述传动组件包括：联轴器，所述联轴器与所述驱动源的输出轴相连；动力输入轴，所述动力输入轴的一端与所述联轴器相连；另一端可转动地配合在所述行走支架上；第一同步带轮，所述第一同步带轮设在所述动力输入轴上，且所述第一同步带轮两侧设有第一轴承；第二同步带轮，所述第二同步带轮与所述第一同步带轮通过同步传动带配合，所述第二同步带轮安装在所述全向行走轮的输入轮轴上，且所述第二同步带轮的两侧设有第二轴承。

在一些更具体的实施例中，所述传动组件还包括轴套，所述轴套位于所述第二同步带轮的两侧，且所述轴套夹设在所述第二同步带轮和所述第二轴承之间。

在一些实施例中，所述悬吊支架包括：X向支架，所述X向支架为间隔设置的两个；Y向支架，所述Y向支架的两端分别可滑动地设在两个所述X向支架上，且所述悬吊挂板可滑动地设在所述Y向支架上。

在一些具体的实施例中，所述悬吊支架还包括：X向滑块，所述X向滑块连接在所述Y向支架上；X向光轴，所述X向光轴安装在所述X向支架上，且与所述X向滑块配合；Y向滑块，所述Y向滑块连接在所述悬吊挂板上；Y向光轴，所述Y向光轴安装在所述Y向支架上，且与所述Y向滑块配合。

在一些更具体的实施例中，所述悬吊支架还包括：X向缓冲块，所述X向缓冲块设在所述X向光轴的两端，且所述X向缓冲块外侧还设有X向限位块；Y向缓冲块，所述Y向缓冲块设在所述Y向光轴的两端，且所述Y向缓冲块外侧还设有Y向限位块。

在一些具体的实施例中，所述传感模块包括设在所述X向支架上的X向位移传感器以及设在所述Y向支架上的Y向位移传感器。

在一些实施例中，悬吊挂板包括：吊板本体，所述吊板本体可滑动地设在所述悬吊支架上；吊环螺钉，所述吊环螺钉穿设在所述吊板本体上；吊环螺母，吊环螺母配合在所述吊环螺钉上；推力轴承，所述推力轴承为两个，两个所述推力轴承穿设在所述吊环螺钉上且止抵在所述吊板本体的上侧壁和下侧壁上。

在一些实施例中，所述传感模块包括：环境传感器，所述环境传感器设在所述吊架本体的四周，所述环境传感器用于采集环境特征；人体传感器，所述人体传感器设在所述吊架本体的顶部，所述环境传感器用于采集使用者的使用姿态。

在一些实施例中，所述龙门式全向自主移动吊架***还包括急停模块，所述急停模块与所述行走模块及所述传感模块电连接，所述急停模块用于实现所述龙门式全向自主移动吊架***的急停。

在一些具体的实施例中，所述急停模块包括急停按钮，所述急停按钮设在所述吊架本体上；和/或：所述急停模块包括多个压感扶手，多个所述压感扶手沿竖直方向间隔设在所述吊架本体上。

本实施例的龙门式全向自主移动吊架***的有益效果：由于吊架本体形成为龙门架，龙门架的下端设有行走模块，上端设有可滑动地悬吊模块，使得吊架***能够通过楼梯或斜坡等康复道具，并且能够实现全自动全向自主跟随，降低对患者的干扰，减小了护理人员的工作负担，提升了患者康复训练的效果。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型实施例的龙门式全向自主移动吊架***的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的龙门式全向自主移动吊架***与康复用道具结合使用的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的行走模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的传动组件的局部结构示意图；

图5是本实用新型实施例的传动组件的另一个局部结构示意图；

图6是本实用新型实施例的悬吊模块的结构示意图；

图7是本实用新型实施例的悬吊挂板的结构示意图。

附图标记：

1、吊架本体；

2、行走模块；

21、驱动源；22、行走支架；23、全向行走轮；231、输入轮轴；

24、传动组件；241、联轴器；242、动力输入轴；243、第一同步带轮；244、第二同步带轮；245、第一轴承；246、第二轴承；247、轴套；

3、悬吊模块；

31、悬吊支架；310、X向支架；311、X向滑块；312、X向光轴；313、X向缓冲块；314、X向限位块；315、Y向支架；316、Y向滑块；317、Y向光轴；318、Y向缓冲块；319、Y向限位块；

32、悬吊挂板；321、吊板本体；322、吊环螺钉；323、吊环螺母；324、推力轴承；

41、X向位移传感器；42、Y向位移传感器；43、环境传感器；44、人体传感器；

5、急停模块；51、急停按钮；52、压感扶手；6、控制柜。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图7描述本实用新型实施例的龙门式全向自主移动吊架***的具体结构。

本实用新型公开了一种龙门式全向自主移动吊架***，如图1所示，该龙门式全向自主移动吊架***包括吊架本体1、行走模块2、悬吊模块3和传感模块，吊架本体1为龙门架，行走模块2设在龙门架的竖直段的下方，行走模块2具有驱动源21，驱动源21能够驱动行走模块2全向自主行走，悬吊模块3设在龙门架的水平段上，悬吊模块3包括悬吊支架31和悬吊挂板32，悬吊挂板32沿两个相互垂直的方向可滑动地设在悬吊支架31上，传感模块设在吊架本体1上，传感模块能够检测环境特征、使用者的使用姿态以及使用者相对吊架本体1的位置。

可以理解的是，由于吊架本体1形成为龙门架，一方面能够较好地承受使用者的重量，确保整个吊架***能够稳定运行，另一方面，如图2所示，龙门式的结构能够使得吊架较好地通过楼梯或者斜坡等康复道具，从而拓展吊架***的适用范围，拓展使用者的康复动作，提升使用者的康复效果。由于龙门架的下端设有行走模块2，行走模块2能够在自身的驱动源21的驱动下实现全向行走，实现了吊架***在使用过程中全自动自主全向跟随使用者，既能够提升吊架***的使用安全性，又能够降低护理人员的工作负担。可滑动地悬吊模块3能够跟随使用者移动，以减少惯性和***响应延时的影响，从而降低吊架***对使用者的干扰，确保了康复效果。传感模块能够检测环境特征、使用者的使用姿态以及使用者相对吊架本体1的位置，一方面能够实时检测使用者的康复状态，方便康复训练的规划，另一方面能够根据使用者相对吊架本体1的位置以及环境特征进行整个吊架***的行走路劲规划，提升了吊架***的使用安全性。

需要补充说明的是，在本实施例中，驱动源21可以采用无刷电机、步进电机或有刷电机中的一种，并带有角度霍尔传感器或光电编码器以能够实现伺服控制。当然，驱动源21的具体类型可以根据实际需要选择，并不限于上述限定。

在一些实施例中，如图3所示，行走模块2还包括行走支架22、全向行走轮23和传动组件24，行走支架22连接在竖直段的下方，全向行走轮23设在行走支架22上，传动组件24设在行走支架22上，传动组件24的输入端与驱动源21传动配合，输出端与全向行走轮23配合。可以理解的是，全向行走轮23和传动组件24均设在行走支架22上，确保了全向行走轮23和传动组件24与吊架本体1的连接，从而确保了行走模块2能够稳定地带动吊架本体1运动。

优选的，行走支架22上设有至少两个间隔设置的全向行走轮23，由此能够确保吊架本体1在行走模块2的带动下能够稳定地的行进，避免吊架本体1在行进过程中发生晃动从而导致事故发生的现象。

需要说明的是，全向行走轮23可以使用麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)、舵轮或全向轮(Onmi Wheel)，当然全向行走轮23也可以根据实际需要选择其他类型的全向轮，并不限于上述两种。

在一些具体的实施例中，如图4-图5所示，传动组件24包括联轴器241、动力输入轴242、第一同步带轮243、第二同步带轮244，联轴器241与驱动源21的输出轴相连，动力输入轴242的一端与联轴器241相连；另一端可转动地配合在行走支架22上，第一同步带轮243设在动力输入轴242上，且第一同步带轮243两侧设有第一轴承245，第二同步带轮244与第一同步带轮243通过同步传动带配合，第二同步带轮244安装在全向行走轮23的输入轮轴231上，且第二同步带轮244的两侧设有第二轴承246。

可以理解的是，在实际工作过程中，驱动源21产生的动力通过联轴器241传给动力输入轴242，动力输入轴242通过D型面将动力传给第一同步带轮243，通过同步传动带，动力传递给输入轮轴231上的第二同步带轮244，输入轮轴231与第二同步带轮244间使用键做轴向固定，进而动力可以经由输入轮轴231带动全向行走轮23。由此，驱动源21能够稳定地驱动全向行走轮23行走，从而确保了整个吊架***能够稳定地实现全自动全向自主运动。此外，动力输入轴242上安装有第一轴承245，输入轮轴231上安装有第二轴承246，降低了摩擦损失，保证传动效率。

需要额外说明的是，在本实用新型的其他实施例中，在动力输入轴242上设置D型面或者传动键来完成与驱动源21的输出，也就是说，动力输入轴242和驱动源21的连接并不限定与联轴器241。

需要补充说明的是，传动组件24还可以根据实际需要选择齿轮传动或者链传动中的任何一种，只需要保证结构紧凑即可，也就是说在本实用新型的其他实施例中，传动组件24并不限于上述同步带轮结构。

在一些更具体的实施例中，如图5所示，传动组件24还包括轴套247，轴套247位于第二同步带轮244的两侧，且轴套247夹设在第二同步带轮244和第二轴承246之间。由此，较好地实现了第二轴承246以及第二同步带轮244的限位，避免了输入轮轴231发生轴向窜动。

在一些实施例中，如图6所示，悬吊支架31包括X向支架310和Y向支架315，X向支架310为间隔设置的两个，Y向支架315的两端分别可滑动地设在两个X向支架310上，且悬吊挂板32可滑动地设在Y向支架315上。可以理解的是，在实际使用过程中，悬吊挂板32在使用者的作用下能够沿Y轴方向在Y向支架315上滑动，而Y向支架315能够在X向支架310沿X方向运动，由此，悬吊挂板32能够在X轴方向和Y轴方向运动，从而确保悬吊挂板32能够稳定地跟随使用者运动。

在一些具体的实施例中，如图6所示，悬吊支架31还包括X向滑块311和X向光轴312，X向滑块311连接在Y向支架315上，X向光轴312安装在X向支架310上，且与X向滑块311配合。可以理解的是，X向光轴312与X向滑块311的配合能够限制Y向支架315的滑动方向，避免在使用者康复训练中Y向支架315歪斜导致整个悬吊支架31卡死的现象发生，从而提升了吊架***的使用可靠性。优选的，X向光轴312上安装有直线轴承，X滑块套设在直线轴承上。由此，能够降低X向滑块311的滑动阻力，确保Y向支架315稳定滑动。

在一些具体的实施例中，如图6所示，悬吊支架31还包括Y向滑块316和Y向光轴317，Y向滑块316连接在悬吊挂板32上，Y向光轴317安装在Y向支架315上，且与Y向滑块316配合。可以理解的是，Y向光轴317与Y向滑块316的配合能够限制悬吊挂板32的滑动方向，避免在使用者康复训练中悬吊挂板32歪斜导致整个悬吊支架31卡死的现象发生，从而提升了吊架***的使用可靠性。

优选的，Y向光轴317上安装有直线轴承，Y滑块套设在直线轴承上。由此，能够降低Y向滑块316的滑动阻力，确保悬吊挂板32稳定滑动。

优选的，Y向光轴317为两个，每个Y向光轴317上配合有两个Y向滑块316，由此，最大限度地保证了悬吊挂板32的稳定性和运动流畅性，从而保证使用者康复训练过程中，悬吊模块3能够跟随使用者运动。

在一些更具体的实施例中，如图6所示，悬吊支架31还包括X向缓冲块313，X向缓冲块313设在X向光轴312的两端，且X向缓冲块313外侧还设有X向限位块314。可以理解的是，X向缓冲块313能够降低X向滑块311对吊架本体1的冲击，从而避免冲击过大影响使用者的现象发发生。增设的X向限位块314能够避免X向滑块311脱出X向光轴312，确保了悬吊模块3的使用可靠性。

在一些更具体的实施例中，如图6所示，悬吊支架31还包括Y向缓冲块318，Y向缓冲块318设在Y向光轴317的两端，且Y向缓冲块318外侧还设有Y向限位块319。Y向缓冲块318能够降低Y向滑块316对吊架本体1的冲击，从而避免冲击过大影响使用者的现象发发生。增设的Y向限位块319能够避免Y向滑块316脱出Y向光轴317，确保了悬吊模块3的使用可靠性。

在一些具体的实施例中，如图6所示，传感模块包括设在X向支架310上的X向位移传感器41以及设在Y向支架315上的Y向位移传感器42。

具体来说，X向位移传感器41和Y向位移传感器42均为拉线传感器，X向位移传感器41的固定端安装在X向支架310上，活动端安装在X向滑块311上，Y向位移传感器42的固定端安装在Y向支架315上，活动端安装在Y向滑块316上。由此，X向位移传感器41及Y向位移传感器42能够检测悬吊挂板32相对X向支架310以及Y向支架315的位置，从而实现了对使用者相对吊架本体1的位置的监控。

当然，在本实用新型的其他实施例中，拉线传感器也可以换成激光测距传感器或光栅尺等其他测距装置。

在一些实施例中，如图7所示，悬吊挂板32包括吊板本体321、吊环螺钉322、吊环螺母323和推力轴承324，吊板本体321可滑动地设在悬吊支架31上，吊环螺钉322穿设在吊板本体321上，吊环螺母323配合在吊环螺钉322上，推力轴承324为两个，两个推力轴承324穿设在吊环螺钉322上且止抵在吊板本体321的上侧壁和下侧壁上。可以理解的是，推力轴承324确保了吊环螺钉322和吊环螺母323受到的里为竖直方向的，避免了悬吊挂板32损坏的现象发生。

在一些实施例中，如图1所示，传感模块包括环境传感器43，环境传感器43设在吊架本体1的四周，环境传感器43用于采集环境特征。可以理解的是，环境传感器43安装在吊架本体1的四周或吊架本体1的某些面，应使用相机、双目摄像头、激光雷达、毫米波雷达或超声波测距传感器中的一种或组合。用以收集吊架本体1周边的地形和环境信息。

在一些实施例中，如图1所示，传感模块包括人体传感器44，人体传感器44设在吊架本体1的顶部，人体传感器44用于采集使用者的使用姿态。可以理解的是，人体传感器44安装在吊架本体1的顶部靠前位置，应使用相机、深度摄像头或者红外相机。用以收集使用者的姿态信息以及与吊架本体1的相对位置信息。

在一些实施例中，如图1所示，龙门式全向自主移动吊架***还包括急停模块5，急停模块5与行走模块2及传感模块电连接，急停模块5用于实现龙门式全向自主移动吊架***的急停。由此，急停模块5用以收集急停指令以应对突发紧急情况，确保在紧急状态下龙门式全向自主移动吊架***的安全性。

在一些具体的实施例中，如图1所示，急停模块5包括急停按钮51，急停按钮51设在吊架本体1上。使用者可以通过按压急停按钮51实现急停，确保在紧急状态下龙门式全向自主移动吊架***的安全性。

在一些具体的实施例中，如图1所示，急停模块5包括多个压感扶手52，多个压感扶手52沿竖直方向间隔设在吊架本体1上。可以理解的是，当使用者压迫到压感扶手52时，说明使用者处于较为危险的姿态，压感扶手52能够反馈给控制***提示使用者处于姿态不正常的状态，从而确保在紧急状态下龙门式全向自主移动吊架***的安全性。

在一些实施例中，如图1所示，吊架本体1的下方设有控制柜6，控制柜6具有无线接收装置，无线接收装置包括红外接收装置、2.4G、WIFI或蓝牙中的一种或组合，可以接收移动设备发出的指令或发送数据。控制柜6具有按键，可使用按键控制吊架***的运动或调整工作模式。控制柜6还可以设有屏幕和扬声器，用以展示信息和发出声音提醒。

实施例：

下面参考图1-图7描述本实用新型一个具体实施例的龙门式全向自主移动吊架***的具体结构。

如图1所示，该龙门式全向自主移动吊架***包括吊架本体1、行走模块2、悬吊模块3和传感模块和控制模块。吊架本体1为龙门架。

如图1所示，行走模块2为四个，四个行走模块2分别位于龙门架的两个竖直段的下方。如图3所示，每个行走模块2包括驱动源21、行走支架22、全向行走轮23和传动组件24，驱动源21为电机且能够驱动全向行走轮23全向自主行走。如图4-图5所示，传动组件24包括联轴器241、动力输入轴242、第一同步带轮243、第二同步带轮244，联轴器241与驱动源21的输出轴相连，动力输入轴242的一端与联轴器241相连；另一端可转动地配合在行走支架22上，第一同步带轮243设在动力输入轴242上，且第一同步带轮243两侧设有第一轴承245，第二同步带轮244与第一同步带轮243通过同步传动带配合，第二同步带轮244安装在全向行走轮23的输入轮轴231上，且第二同步带轮244的两侧设有第二轴承246。轴套247位于第二同步带轮244的两侧，且轴套247夹设在第二同步带轮244和第二轴承246之间。

如图1所示，悬吊模块3设在龙门架的水平段上，悬吊模块3包括悬吊支架31和悬吊挂板32，悬吊挂板32沿两个相互垂直的方向可滑动地设在悬吊支架31上。

如图6所示，悬吊支架31包括X向支架310、X向滑块311、X向光轴312、X向缓冲块313、X向限位块314、Y向支架315、Y向滑块316、Y向光轴317、Y向缓冲块318和Y向限位块319。X向支架310为间隔设置的两个。X向滑块311连接在Y向支架315上，X向光轴312安装在X向支架310上，且与X向滑块311配合。X向缓冲块313设在X向光轴312的两端，且X向缓冲块313外侧还设有X向限位块314。Y向支架315为间隔设置的两个，每个Y向支架315的两端分别可滑动地设在两个X向支架310上，且悬吊挂板32可滑动地设在Y向支架315上。Y向滑块316为四个，四个Y向滑块316均连接在悬吊挂板32上，Y向光轴317安装在Y向支架315上，且与Y向滑块316配合。每个Y向光轴317设有两个Y向滑块316，Y向缓冲块318设在Y向光轴317的两端，且Y向缓冲块318外侧还设有Y向限位块319。

如图7所示，悬吊挂板32包括吊板本体321、吊环螺钉322、吊环螺母323和推力轴承324，吊板本体321可滑动地设在悬吊支架31上，吊环螺钉322穿设在吊板本体321上，吊环螺母323配合在吊环螺钉322上，推力轴承324为两个，两个推力轴承324穿设在吊环螺钉322上且止抵在吊板本体321的上侧壁和下侧壁上。

如图1及图6所示，传感模块包括X向位移传感器41、Y向位移传感器42、环境传感器43、人体传感器44。X向位移传感器41的固定端安装在X向支架310上，活动端安装在X向滑块311上，Y向位移传感器42的固定端安装在Y向支架315上，活动端安装在Y向滑块316上。环境传感器43包括设在吊架本体1上的双目摄像头和激光雷达，人体传感器44包括设在吊架本体1上端的相机。

如图1所示，急停模块5包括急停按钮51和四个压感扶手52，急停按钮51设在吊架本体1上。四个压感扶手52沿竖直方向间隔设在吊架本体1上

控制模块包括位置检测模块、人体姿态检测模块、环境感知模块、路径规划模块、急停模块5和电机控制模块。

位置检测模块的输入来源为X向位移传感器41和Y向位移传感器42、输入信息分别为悬挂吊板相对吊架中心的偏移量、使用者相对吊架中心的偏移量；输出对象为路径规划模块；输出信息为吊架本体1的移动期望(方向和距离)。通过加权算法，将使用者相对吊架中心的偏移量和悬挂吊板相对吊架中心的偏移量分别乘以不同的权重系数，之后对其进行向量求和，求和后的结果作为吊架本体1的移动期望。其中使用者相对吊架中心的偏移量的权重系数应大于悬挂吊板相对吊架中心的偏移量的权重系数。

环境感知模块的输入来源为环境传感器43，输入信息为周围环境的双目视觉图像、激光雷达点云图像，输出对象为路径规划模块；输出信息为矩阵表示的栅格地图。根据环境传感器43传输的图像，对于静态障碍物或康复训练模块等，利用像素的纹理特征，使用表决的形式来寻找消失点，利用颜色特征来提取障碍物或模块边缘，通过Robert算子(也可以选择soble算子、canny算子、Mean-shift算子等)来获取障碍物边缘信息，进而将障碍物或康复训练模块等标识在栅格地图中。对于动态障碍物、吊架本体1或移动的康复训练模块等，利用成像平面上的像素瞬时移动速度，来判断像素是否发生了运动(光流法检测)，并将像素移动路径标识在栅格地图中。当相机使用受到周围环境光照、阴影等影响，出现难以获得周围环境有效的障碍物种类及位置信息时，环境感知模块会利用激光雷达获取点云图像，利用场景中的深度信息来反映移动吊架与周围环境物体之间的相互关系。使用激光雷达获取周围环境深度数据，用颜色数据对这些深度数据进行插值，形成小粒度深度图像，在栅格地图中形成周围环境的高解析度场景图像。

人体姿态检测模块的输入来源为人体传感器44(相机、深度摄像头或者红外相机)；输入信息为使用者的实时图像数据；输出对象为紧急状态检测模块、位置检测模块；输出信息分别为使用者是否处于将要摔倒的姿态、使用者相对吊架中心的偏移量。通过人体传感器44的采集使用者的图像数据，使用OpenPose算法提取18个关键点(右眼、右耳、左眼、左耳、鼻子、脖子、右肩、右肘、右手腕、左肩、左肘、左手腕、右胯、右膝、右踝、左胯、左膝、左踝)，按照人体结构使用线段对上述点连接得到人体骨架。通过3至10帧相邻图像数据，得到12个关节运动方向(左肩关节沿矢状面、左肩关节沿冠状面、左肘关节、右肩关节沿矢状面、右肩关节沿冠状面、右肘关节、左髋关节沿矢状面、左髋关节沿冠状面、左膝关节、右髋关节沿矢状面、右髋关节沿冠状面、右膝关节)上的角度、角速度和角加速度，共36个数据特征，通过SVM(也可以是LDA、KNN或ANN)算法进行模式识别、判断人是否为处于将要摔倒的姿态。初始状态使用者站在吊架本体1中间位置，将使用者右眼、右耳、鼻子、左眼、左耳五个关键点的中心点作为初始位置点。使用时提取这五个关键点中内被采集到的点的中心点作为当前位置点。通过两点的坐标差值得到使用者相对吊架中心的偏移量。

路径规划模块的输入来源为环境感知模块和位置检测模块；输入信息分别为矩阵表示的栅格地图和吊架本体1的移动期望(方向和距离)；输出对象为紧急状态检测模块和电机控制模块；输出信息分别为吊架是否能够继续移动和吊架本体1位移与姿态的目标变化量。根据环境感知模块输入的标识了周围障碍物、吊架本体1与其他模块的栅格地图以及位置检测模块输入的吊架本体1的移动期望，在栅格地图中建立当前位置到其他所有点的距离信息(其中，障碍物在栅格地图中显示为断路)，根据吊架本体1的移动期望，在路径规划过程中计算每一个节点的距离度量信息，若出现障碍物，则取消沿预先路径搜索，输出前方有障碍物提示信息。

紧急状态检测模块的输入来源为人体姿态检测模块、路径规划模块和急停按钮51或者压感扶手52；输入信息分别为使用者是否处于将要摔倒的姿态、吊架是否能够继续移动、紧急开关或压感扶手52是否被触发；输出对象为电机控制模块和控制柜6；输出信息为紧急停止命令和紧急事件类型。当吊架本体1不可移动、紧急开关触发或压感扶手52触发时，向电机控制模块发出紧急停止命令。并根据当前信息判断紧急事件类型发送给控制柜6，由控制柜6的扬声器和显示器发出相应的提醒。

电机控制模块的输入来源为紧急状态检测模块和路径规划模块；输入信息分别为紧急停止命令和位移与姿态(位姿)的目标变化量；输出对象为位于控制柜6中的电机调速器；输出信息为四台电机各自的目标速度。当紧急停止命令触发时，电机控制模块输出目标速度为0。当紧急停止命令没有触发时，电机控制模块根据当前位姿与目标位姿的误差大小，成比例的计算得到吊架本体1运动的目标速度，利用运动分解算法，将行走吊架的目标速度分解为四个全向行走轮23的目标转速，并将目标转速输出给控制柜6中的电机调速器。

本实施例的龙门式全向自主移动吊架***的优点如下：

第一：吊架本体1采用龙门式设计，在保证稳固的同时使吊架本体1能够通过楼梯或斜坡等康复道具，解决现有技术方案无法行驶通过楼梯或斜坡等康复道具的问题；

第二：吊架***全自动的行走模块2，使其能够实现自主跟随使用者，无需依靠使用者带动支架移动，减少了对使用者的影响；

第三：悬吊模块3为质量较轻的滑轨结构，与现有支架相比其具有更小的惯性，在保证竖直方向上能限制受试者位置以起到保护作用的同时，在水平方向减少了使用者的运动束缚，进一步减轻了悬吊模块3对使用者造成的影响；

第四：行走模块2配合环境传感器43、人体传感器44和相关控制算法可以实现全自动的全向自主跟随，减小了护理人员的工作负担，避免了手工搀扶等对使用者的训练干扰。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (12)

1.一种龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，包括：

吊架本体(1)，所述吊架本体(1)为龙门架；

行走模块(2)，所述行走模块(2)设在所述龙门架的竖直段的下方，所述行走模块(2)具有驱动源(21)，驱动源(21)能够驱动行走模块(2)全向自主行走；

悬吊模块(3)，所述悬吊模块(3)设在所述龙门架的水平段上，所述悬吊模块(3)包括悬吊支架(31)和悬吊挂板(32)，所述悬吊挂板(32)沿两个相互垂直的方向可滑动地设在所述悬吊支架(31)上；

传感模块，所述传感模块设在所述吊架本体(1)上，所述传感模块能够检测环境特征、使用者的使用姿态以及使用者相对所述吊架本体(1)的位置。

2.根据权利要求1所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述行走模块(2)还包括：

行走支架(22)，所述行走支架(22)连接在所述竖直段的下方；

全向行走轮(23)，所述全向行走轮(23)设在所述行走支架(22)上；

传动组件(24)，所述传动组件(24)设在所述行走支架(22)上，所述传动组件(24)的输入端与所述驱动源(21)传动配合，输出端与所述全向行走轮(23)配合。

3.根据权利要求2所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述传动组件(24)包括：

联轴器(241)，所述联轴器(241)与所述驱动源(21)的输出轴相连；

动力输入轴(242)，所述动力输入轴(242)的一端与所述联轴器(241)相连；另一端可转动地配合在所述行走支架(22)上；

第一同步带轮(243)，所述第一同步带轮(243)设在所述动力输入轴(242)上，且所述第一同步带轮(243)两侧设有第一轴承(245)；

第二同步带轮(244)，所述第二同步带轮(244)与所述第一同步带轮(243)通过同步传动带配合，所述第二同步带轮(244)安装在所述全向行走轮(23)的输入轮轴(231)上，且所述第二同步带轮(244)的两侧设有第二轴承(246)。

4.根据权利要求3所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述传动组件(24)还包括轴套(247)，所述轴套(247)位于所述第二同步带轮(244)的两侧，且所述轴套(247)夹设在所述第二同步带轮(244)和所述第二轴承(246)之间。

5.根据权利要求1所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述悬吊支架(31)包括：

X向支架(310)，所述X向支架(310)为间隔设置的两个；

Y向支架(315)，所述Y向支架(315)的两端分别可滑动地设在两个所述X向支架(310)上，且所述悬吊挂板(32)可滑动地设在所述Y向支架(315)上。

6.根据权利要求5所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述悬吊支架(31)还包括：

X向滑块(311)，所述X向滑块(311)连接在所述Y向支架(315)上；

X向光轴(312)，所述X向光轴(312)安装在所述X向支架(310)上，且与所述X向滑块(311)配合；

Y向滑块(316)，所述Y向滑块(316)连接在所述悬吊挂板(32)上；

Y向光轴(317)，所述Y向光轴(317)安装在所述Y向支架(315)上，且与所述Y向滑块(316)配合。

7.根据权利要求6所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述悬吊支架(31)还包括：

X向缓冲块(313)，所述X向缓冲块(313)设在所述X向光轴(312)的两端，且所述X向缓冲块(313)外侧还设有X向限位块(314)；

Y向缓冲块(318)，所述Y向缓冲块(318)设在所述Y向光轴(317)的两端，且所述Y向缓冲块(318)外侧还设有Y向限位块(319)。

8.根据权利要求6所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述传感模块包括设在所述X向支架(310)上的X向位移传感器(41)以及设在所述Y向支架(315)上的Y向位移传感器(42)。

9.根据权利要求1所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，悬吊挂板(32)包括：

吊板本体(321)，所述吊板本体(321)可滑动地设在所述悬吊支架(31)上；

吊环螺钉(322)，所述吊环螺钉(322)穿设在所述吊板本体(321)上；

吊环螺母(323)，吊环螺母(323)配合在所述吊环螺钉(322)上；

推力轴承(324)，所述推力轴承(324)为两个，两个所述推力轴承(324)穿设在所述吊环螺钉(322)上且止抵在所述吊板本体(321)的上侧壁和下侧壁上。

10.根据权利要求1所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述传感模块包括：

环境传感器(43)，所述环境传感器(43)设在所述吊架本体(1)的四周，所述环境传感器(43)用于采集环境特征；

人体传感器(44)，所述人体传感器(44)设在所述吊架本体(1)的顶部，所述环境传感器(43)用于采集使用者的使用姿态。

11.根据权利要求1所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，还包括急停模块(5)，所述急停模块(5)与所述行走模块(2)及所述传感模块电连接，所述急停模块(5)用于实现所述龙门式全向自主移动吊架***的急停。

12.根据权利要求11所述的龙门式全向自主移动吊架***，其特征在于，所述急停模块(5)包括急停按钮(51)，所述急停按钮(51)设在所述吊架本体(1)上；和/或：

所述急停模块(5)包括多个压感扶手(52)，多个所述压感扶手(52)沿竖直方向间隔设在所述吊架本体(1)上。

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