專利名稱：輪椅攀爬樓梯的輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及助老助殘機械技術(shù)領(lǐng)域，是一種輔助輪椅完成攀爬樓 梯功能的裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)我國老齡委的統(tǒng)計，目前我國60歲以上老年人口已達到1.43億 人，超過總?cè)丝诘?0%;此外，我國肢體殘疾人接近900萬人，下肢殘疾 人為200萬左右。而這些老年人和殘疾人中的大部分都需要依賴輪椅來輔 助移動。雖然許多新式建筑中采用了無障礙通道和電梯以方便輪椅出入， 但是很多老式建筑仍必須通過樓梯上下。由于結(jié)構(gòu)上的限制，普通輪椅(包 括電動輪椅)要完成上下樓梯至少需要兩個以上的人加以協(xié)助才行，這給 輪椅使用者的日常生活造成了很大的不便。為了擴大輪椅的使用范圍，國內(nèi)外研究者在如何使輪椅攀爬樓梯方面 做了大量工作，主要可分為兩個方面。其一是改進輪椅結(jié)構(gòu)，包括釆用變 形履帶、關(guān)節(jié)輪等驅(qū)動方式，其中比較有代表性的是由美國的Segway公 司設(shè)計的iBOT電動輪椅。這種輪椅采用雙行星后輪結(jié)構(gòu)，由復(fù)雜的陀螺 機構(gòu)進行平衡，在攀爬樓梯時要求使用者背向樓梯并身體后仰，盡量通過 抓緊樓梯扶手以進行輔助。輪椅使用者必須經(jīng)過特殊訓(xùn)練才可以上下樓
梯，而廠商也仍然建議盡量由有經(jīng)驗的輔助者協(xié)助完成。另一方面的研究 則集中于在樓梯扶手上安裝導(dǎo)軌，將輪椅與導(dǎo)軌連接后，在電機牽引作用 下輪椅沿著導(dǎo)軌上行或下行。以上兩種方案都有改造成本高昂，安全性不 高，難以大面積推廣應(yīng)用的問題。實用新型內(nèi)容為了克服普通輪椅(包括電動輪椅)上下樓梯的問題，本實用新型提 出了一種輪椅攀爬樓梯輔助裝置，該裝置在對樓梯進行簡單改造后即可應(yīng) 用，能夠在有一人進行輔助的情況下，通過助力小車方便安全地實現(xiàn)輪椅 上下樓的功能。為達到上述目的，本實用新型解決技術(shù)問題所采用的方案是 一種輪椅攀爬樓梯的輔助裝置，包括活動墊板、助力小車和輪椅后 側(cè)面的連接件；其助力小車設(shè)有框架，在助力小車框架上固裝有外殼，框 架的底部前側(cè)兩端設(shè)有動力輪，后側(cè)兩端設(shè)有萬向輪；框架的前側(cè)向前水 平延伸有支撐桿，支撐桿前端設(shè)有卡爪組件，卡爪組件與輪椅后側(cè)面的連 接件相適配，而且可以根據(jù)不同的輪椅寬度靈活調(diào)整，框架的后側(cè)向上延 伸有橫桿；外殼上表面固設(shè)有控制器，控制器殼體的面板上設(shè)有用于控制前進后 退的搖桿、電源開關(guān)，電量顯示，加速/減速控制鍵，速度顯示，其他 功能鍵，控制器殼體內(nèi)設(shè)有用于輸出電機控制信號的控制模塊、連接電纜；外殼內(nèi)設(shè)置有電機驅(qū)動模塊、提供輔助驅(qū)動力的電機及減速器、蓄電 池、離合器扳手；電機驅(qū)動模塊經(jīng)連接電纜與控制模塊電連接；離合器扳　手由外殼上表面伸出；減速器的輸出軸與動力輪動連接；蓄電池為控制器、 電機驅(qū)動模塊、電機供電； 所述各部件按常規(guī)連接。
所述的輔助裝置，其所述活動墊板，為可折疊收起的活動墊板，設(shè)于 樓梯墻壁一側(cè)，使用時，將活動墊板一一放下，使樓梯成為一個斜面；沒 有輪椅經(jīng)過時，把活動墊板折疊豎起，使之靠在墻壁一側(cè)，以方便人們通行。
所述的輔助裝置，其所述助力小車的卡爪組件和連接件，其卡爪組件， 包括兩個環(huán)形卡爪；連接件，為立柱。本實用新型的有益效果是，可以在對樓梯只進行簡單改造的前提下， 由他人輔助實現(xiàn)輪椅上下樓梯的功能，結(jié)構(gòu)安全可靠，不需要對輪椅使用 者或輔助操作者進行特別訓(xùn)練，適用性強且易于推廣。


圖1是輪椅攀爬樓梯輔助裝置外觀結(jié)構(gòu)圖，其中 圖la是輪椅攀爬樓梯輔助裝置外觀正視圖；圖lb是輪椅攀爬樓梯輔助裝置外觀側(cè)視圖； 圖lc是輪椅攀爬樓梯輔助裝置外觀立體圖；圖2是圖1輪椅攀爬樓梯輔助裝置的A-A剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3是控制器示意圖，其中圖3a是控制器側(cè)視圖；圖3b是控制器俯視圖3c是控制器立體圖4是使用本輪椅攀爬樓梯輔助裝置輔助輪椅攀爬樓梯的實施例； 圖5是輪椅的助力小車卡爪組件與輪椅后部立柱連接的示意圖。
具體實施方式
首先，在樓梯上安裝可折疊收起的活動墊板，或在樓梯上制作部分斜 面。活動墊板平時可以收起立在一側(cè)，以方便人員通行。當(dāng)輪椅需要通過 時，由輔助人員將墊板一一放下，使樓梯成為一個斜面；其次，設(shè)計一個 新型的助力小車。該小車前端的卡爪組件可以方便地與各種型號的輪椅 (包括電動輪椅)進行連接并緊固。小車前輪采用兩個直流電機進行差速 驅(qū)動，兩個后輪為萬向輪。蓄電池固定在小車殼體內(nèi)，通過電纜與控制器 和驅(qū)動電機連接，為助力小車提供能源?？刂茡u桿安裝在控制器上，并通 過電纜與小車連接。輔助人員通過控制搖桿和控制器面板上的按鍵向助力 小車發(fā)送啟動/停止、前進/后退/轉(zhuǎn)彎以及加速/減速的指令?？刂破鲀?nèi)的 控制電路模塊接收經(jīng)由A/D變換的指令信號后，在DSP算法控制下將其轉(zhuǎn) 化為控制電機輸出的PWM信號，再經(jīng)驅(qū)動模塊功率放大為驅(qū)動信號，控制 電機輸出的轉(zhuǎn)速和方向。在電機的驅(qū)動力作用下，助力小車沿著活動墊板 形成的斜面，將輪椅推送上樓或下樓。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
在圖1和圖2中，本實用新型輪椅攀爬樓梯輔助裝置，包括活動墊 板或樓梯斜面l，控制器2，搖桿3，按鍵4，控制模塊5，控制器殼體6， 連接電纜7，助力小車8，驅(qū)動模塊9，直流電機及減速器IO，蓄電池ll，
助力小車框架12，卡爪組件13，外殼14，離合器控制桿15，推桿16，動 力輪17，萬向輪18，電源開關(guān)19，電量顯示20，加速/減速控制鍵21， 速度顯示22，其他功能鍵23，輪椅24。其中樓梯斜面l、助力小車8 和輪椅24后側(cè)面的連接件為三大部分；其助力小車8設(shè)有框架12，在助 力小車框架12上固裝有外殼14，框架12的底部前側(cè)兩端設(shè)有動力輪17， 后側(cè)兩端設(shè)有萬向輪18;框架12的前側(cè)向前水平延伸有支撐桿，支撐桿 前端設(shè)有卡爪組件13，卡爪組件13與輪椅24后側(cè)面的連接件相適配，而 且可以根據(jù)不同的輪椅寬度靈活調(diào)整，框架12的后側(cè)向上延伸有橫桿16;
外殼14上表面固設(shè)有控制器2，控制器殼體6的面板上設(shè)有用于控制 前進后退的搖桿3、電源開關(guān)19，電量顯示20，加速/減速控制鍵21，速 度顯示22，其他功能鍵23，控制器殼體6內(nèi)設(shè)有用于輸出電機控制信號 的控制模塊5、連接電纜7;
外殼14內(nèi)設(shè)置有電機驅(qū)動模塊9、提供輔助驅(qū)動力的電機及減速器10、 蓄電池11、離合器扳手15;電機驅(qū)動模塊9經(jīng)連接電纜7與控制模塊5 電連接；離合器扳手15由外殼14上表面伸出；減速器10的輸出軸與動 力輪17動連接；蓄電池11為控制器2、電機驅(qū)動模塊9、電機供電；
所述各部件按常規(guī)連接。
控制模塊5、搖桿3、按鍵4一起安裝于控制器殼體6內(nèi)部，控制器2 通過連接電纜7與助力小車8內(nèi)部的驅(qū)動模塊9相連；驅(qū)動模塊9、蓄電 池11和直流電機及減速器10安裝于小車框架12上，在小車框架12前端 安裝有卡爪組件13;輪子17與減速器10相連接，后面兩個萬向輪18直 接連接于小車框架12上。
在圖3中，控制器2上設(shè)有電源開關(guān)19、電量顯示20、加速/減速控 制鍵21、速度顯示22以及其他功能鍵23，平時固定于小車外殼14上。
在圖4中，首先由輔助操作人員放下活動墊板l，使樓梯形成一個斜面， 若樓梯已有部分斜面l，則不需活動墊板；然后將助力小車8推至輪椅24 后面，將卡爪組件13與輪椅24后部連接件相連并緊固，輔助操作人員先 將離合器控制桿15扳至齒輪咬合位置，打開電源開關(guān)19，確認(rèn)電量顯示 20正常。在通過加速/減速控制鍵21設(shè)定適合的速度后，操作控制器2 上的搖桿3，發(fā)出前進指令。指令信號經(jīng)A/D變換后送入控制模塊5，在 DSP算法控制下輸出控制信號；控制信號經(jīng)過連接電纜7進入助力小車8 內(nèi)部的驅(qū)動模塊9，經(jīng)過功率放大后輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動直流電機、減速 器10以及輪子17，推動輪椅24向上運動。此時，操作者可以根據(jù)實際情 況，實時調(diào)整助力小車8的速度和方向。
在完成攀爬樓梯后，可松開卡爪組件13，使助力小車8與輪椅24分離。 此時操作者可以繼續(xù)使用控制器2控制助力小車8回到適當(dāng)位置，也可以 將離合器控制桿15扳至齒輪松開位置后，通過助力小車8后面的推桿16 手動推動小車。
若使用活動墊板1，平時沒有輪椅24經(jīng)過時，可以把活動墊板1折疊 豎起，使之靠在墻壁一側(cè)，以方便人們通行。
見圖5所示，為卡爪組件與立柱31的連接結(jié)構(gòu)圖，其中，環(huán)形卡爪25， 萬向球關(guān)節(jié)26，快緊螺母27，球臺支座28，卡爪連接板29，銷30，輪椅 后部立柱31?？ㄗM件包括兩個環(huán)形卡爪25，固接于助力小車8前端， 立柱31固接于輪椅24靠背后面，環(huán)形卡爪25和立柱31相適配。使用時，
首先將助力小車8移動至輪椅24后面，調(diào)整萬向球關(guān)節(jié)26的方向，使得 環(huán)形卡爪25剛好能夠套入輪椅后部立柱31，然后使用銷30將環(huán)形卡爪 25牢固鎖定，以防止其在上下樓梯時松開。為使連接更加牢固，可以旋緊 快緊螺母27，固定萬向球關(guān)節(jié)26，使其不再自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)完成樓梯攀爬 任務(wù)后，拔出銷30，并旋松快緊螺母27，使環(huán)形卡爪25與輪椅后部立柱 31脫離即可。
權(quán)利要求1、一種輪椅攀爬樓梯的輔助裝置，包括活動墊板(1)、助力小車(8)和輪椅(24)后側(cè)面的連接件；其特征在于，助力小車(8)設(shè)有框架(12)，在助力小車框架(12)上固裝有外殼(14)，框架(12)的底部前側(cè)兩端設(shè)有動力輪(17)，后側(cè)兩端設(shè)有萬向輪(18)；框架(12)的前側(cè)向前水平延伸有支撐桿，支撐桿前端設(shè)有卡爪組件(13)，卡爪組件(13)與輪椅(24)后側(cè)面的連接件相適配，而可拆卸的固定連接，框架(12)的后側(cè)向上延伸有橫桿(16)；外殼(14)上表面固設(shè)有控制器(2)，控制器殼體(6)的面板上設(shè)有用于控制前進后退的搖桿(3)、電源開關(guān)(19)，電量顯示(20)， 加速/減速控制鍵(21)，速度顯示(22)，其他功能鍵(23)，控制器殼體(6)內(nèi)設(shè)有用于輸出電機控制信號的控制模塊(5)、連接電纜(7)；外殼(14)內(nèi)設(shè)置有電機驅(qū)動模塊(9)、提供輔助驅(qū)動力的電機及減速器(10)、蓄電池(11)、離合器扳手(15)；電機驅(qū)動模塊(9)經(jīng)連接電纜(7)與控制模塊(5)電連接；離合器扳手(15)由外殼(14)上表面伸出；減速器(10)的輸出軸與動力輪(17)動連接；蓄電池(11)與控制器(2)、電機驅(qū)動模塊(9)、電機電連接；所述各部件按常規(guī)連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的輔助裝置，其特征在于，所述活動墊板(1) 平時折疊收起，設(shè)于樓梯墻壁一側(cè)；使用時，活動墊板一一放下，樓梯成 為一個斜面；不使用時，活動墊板(1)折疊豎起，靠于在墻壁一側(cè)。
3、如權(quán)利要求1所述的輔助裝置，其特征在于，所述助力小車(8)的卡爪組件(13)和連接件，其卡爪組件(13)，包括兩個環(huán)形卡爪(25); 連接件，為立柱(31)。
專利摘要本實用新型是一種輪椅攀爬樓梯的輔助裝置，涉及助老助殘機械技術(shù)。它是在樓梯靠墻一側(cè)安裝可折疊的活動墊板，以及一個由蓄電池、控制器、控制模塊、驅(qū)動模塊、框架、外殼、直流電機及減速器、輪子組成的助力小車?；顒訅|板放下后在樓梯上形成斜面，助力小車與輪椅靠背后面連接件連接。在輔助操作人員控制下，助力小車推動輪椅攀爬樓梯。
文檔編號A61G5/10GK201005884SQ200720103898
公開日2008年1月16日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者魁 原, 房立新 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所