專利名稱：一種助立爬樓輪椅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種助立爬樓輪椅。
背景技術(shù)：
輪椅對于年老體弱者而言是他們必不可少的代步工具。但是，傳統(tǒng)的輪椅遇到坎時就無法跨越。其中，上、下樓梯正是這些行動不便人群的最大障礙。在2000年國家為了解決這些住房上下樓梯的問題，考慮為這些住房加裝電梯，但由于各方面原因，致使該計劃擱淺。 目前，國外為解決乘坐輪椅者跨越樓梯的方式是借助樓宇的緊急疏散的運輸設(shè)備一爬樓車，即將輪椅臨時固定在爬樓車上，藉以上下樓梯。使用完畢后再放回原處，操作程序繁瑣。雖然能解決乘坐輪椅者上下樓梯，但在沒有配備爬樓車的樓宇就無法上下樓梯。國內(nèi)外爬樓輪椅通常運用四桿機構(gòu)或者行星輪機構(gòu)來實現(xiàn)上下樓梯。對于行星輪型爬樓輪椅，結(jié)構(gòu)簡單，并利用自鎖機構(gòu)保證上下樓梯時不傾倒。但該爬樓輪椅對樓梯的適應性較差，不能滿足使用者對舒適性和可靠性的需求。對于外加履帶型爬樓輪椅，在上下樓梯時采用外加履帶的方式，保證了上下樓梯過程的連續(xù)性。但是，所述外加履帶型爬樓輪椅在每次安裝履帶時，需在他人幫助下完成，且操作繁瑣，結(jié)構(gòu)笨重，攜帶不便，很大程度的限制了輪椅上下樓梯的地點。對于履帶與輪子組合型爬樓輪椅，該輪椅運用四桿結(jié)構(gòu)，通過升降輪子以實現(xiàn)輪子與履帶的轉(zhuǎn)換。但是，所述爬樓輪椅采用四桿結(jié)構(gòu)，僅有一個自由度，故不能實現(xiàn)高精度的運行輸出或完成更復雜的運動規(guī)律。故針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了發(fā)明一種助立爬樓輪椅。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中，采用傳統(tǒng)的爬樓輪椅對樓梯的適應性較差，不能滿足使用者對舒適性和可靠性的需求，以及不能實現(xiàn)高精度的運行輸出或完成更復雜的運動規(guī)律等缺陷提供一種助立爬樓輪椅。本發(fā)明的另一目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的爬樓輪椅對樓梯的適應性較差，不能滿足使用者對舒適性和可靠性的需求，使用者久坐不適等缺陷提供一種助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)的步驟。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種助立爬樓輪椅輔助，包括一種助立爬樓輪椅，包括椅部，所述椅部用于使用者乘坐；切換機構(gòu)，所述切換機構(gòu)設(shè)置在所述椅部下，并用于在所述助立爬樓機構(gòu)的滾輪傳輸與履帶傳輸之間的切換；以及輔助站立機構(gòu)，所述輔助站立機構(gòu)設(shè)置在所述椅部下側(cè)，并用于輔助使用者站立；其中，所述助立爬樓輪椅的切換機構(gòu)為五桿機構(gòu)，由2個直線電機控制，具有8個活動機構(gòu)和11個低副，其自由度為2?？蛇x的，所述切換機構(gòu)之一端與設(shè)置在所述助立爬樓輪椅上的第一固定點活動連接，所述切換結(jié)構(gòu)之另一端與所述助立爬樓輪椅上的第二固定點固定連接。可選的，所述切換機構(gòu)的第一桿的一端與所述第一固定點活動連接；所述第一桿的另一端與所述切換機構(gòu)的第二桿的一端活動連接；所述切換機構(gòu)第二桿的另一端與所述第四桿上的第一直線電機一端活動連接；所述第二桿的第一彎折部在所述第三桿的端點處軸型連接；所述第四桿的另一端與所述第五桿活動連接；所述第五桿的另一端與所述第三桿固定連接；所述第六桿的一端固定設(shè)置在所述第三桿上；所述第六桿的另一端與所述第七桿上的第二直線電機的一端活動連接；所述第七桿的另一端與所述第八桿的一端活動連接；所述第八桿的另一端與固定設(shè)置在第二固定點的桿的一端活動連接；所述第八桿的第二彎折部在所述第三桿的端點軸型連接。可選的，所述輔助站立機構(gòu)包括呈平行四邊形設(shè)置的第一支桿、第二支桿、第三支桿，以及第四支桿；所述第一支桿與所述第三支桿平行設(shè)置；所述第二支桿與所述第四支桿平行設(shè)置；所述第二支桿的一端與所述第一支桿上的點活動連接；所述第二支桿的另一端與所述第三支桿的端點活動連接；所述第四支桿的一端與第一支桿上的端點活動連接； 所述第四支桿的另一端與所述第三支桿上的點活動連接；在所述第三支桿之臨近所述第四固定點一端與所述第二支桿之間設(shè)置第五支桿，并在所述第五支桿上設(shè)置第三直線電機；在所述第三固定點與臨近所述第四固定點的支撐點之間的第六支桿上設(shè)置第四直線電機。可選的，所述第三支桿呈“ L”形。為實現(xiàn)本發(fā)明之又一目的，本發(fā)明提供一種所述助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)在實現(xiàn)輔助站立功能時的方法，所述方法包括以下步驟執(zhí)行步驟SI :由所述第三直線電機驅(qū)動，所述第三直線電機伸長，則所述第二支桿與所述第一支桿的連接點以第二支桿的另一端點為圓心，并以所述第二支桿的長度為半徑運動；執(zhí)行步驟S2 :由于所述第一支桿、第二支桿、第三支桿、第四支桿構(gòu)成平行四邊形，所以所述第二支桿與所述第四支桿具有相同的運動規(guī)律；所述第一支桿繞所述第一支桿與所述第四支桿的連接點F點轉(zhuǎn)動，所述第一支桿并始終與所述第三支桿平行，使椅部始終支撐使用者的后背；執(zhí)行步驟S3 :通過所述第三直線電機的驅(qū)動并伸長，從而實現(xiàn)助立爬樓輪椅的輔助站立功能?？蛇x的，所述助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)在實現(xiàn)輔助站立功能時進一步包括執(zhí)行步驟S4 :所述所述第四直線電機驅(qū)動，所述第三直線電機無伸長運動，所述第三支桿繞著所述第四固定點順時針轉(zhuǎn)動一定的角度，進而實現(xiàn)爬樓及越障時椅部能保持水平狀態(tài)以及調(diào)節(jié)座椅重心的功能。 可選的，所述角度的大小由樓梯及障礙物的角度來決定。綜上所述，本發(fā)明所述助立爬樓輪椅之切換機構(gòu)運用五桿機構(gòu)補償四桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)誤差，實現(xiàn)高精度的運動輸出或完成更復雜的運動規(guī)律，并以此實現(xiàn)滾輪傳輸與履帶傳輸?shù)那袚Q，同時利用具有平行四邊形結(jié)構(gòu)的輔助站立機構(gòu)輔助使用者站立，并可實現(xiàn)爬樓及越障時座椅能保持水平狀態(tài)以及調(diào)節(jié)座椅重心的功能。


圖I所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅的切換機構(gòu)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅調(diào)節(jié)水平與重心的示意圖；圖5所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅第二履帶上樓初期的示意圖；圖6所示為本發(fā)明所述助立爬樓輪椅第一履帶和第二履帶上樓期間的示意圖；圖7所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅第二履帶完成上樓后的示意圖。
具體實施方式

為詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。請參閱圖1，圖I所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅的立體結(jié)構(gòu)示意圖。所述助立爬樓輪椅1，包括椅部10，所述椅部10用于使用者乘坐；滾輪傳輸與履帶傳輸之間的切換機構(gòu)11，所述切換機構(gòu)11設(shè)置在所述椅部10下，并用于在所述助立爬樓機構(gòu)I的滾輪傳輸與履帶傳輸之間的切換，以及輔助站立機構(gòu)12，所述輔助站立機構(gòu)12設(shè)置在所述椅部10下側(cè)，并用于輔助使用者站立。請繼續(xù)參閱圖1，并結(jié)合參閱圖2，圖2所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅的切換機構(gòu)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。在本發(fā)明中，當所述助立爬樓輪椅I在平地運動的時候采用滾輪傳輸方式；當所述助立爬樓輪椅11在上下樓梯的時候采用履帶傳輸?shù)姆绞?。其中，所述滾輪傳輸方式與履帶傳輸方式之間的切換通過所述切換機構(gòu)11對所述履帶的升降控制來實現(xiàn)。所述切換機構(gòu)11之一端與設(shè)置在所述助立爬樓輪椅I上的第一固定點13活動連接；所述切換結(jié)構(gòu)11之另一端與所述助立爬樓輪椅I上的第二固定點14固定連接。請繼續(xù)參閱圖2，本發(fā)明所述助立爬樓輪椅I的切換機構(gòu)11為五桿機構(gòu)，由2個直線電機控制，具有8個活動機構(gòu)和11個低副，其自由度為2。具體地，所述切換機構(gòu)11的第一桿110的一端A點與所述第一固定點13活動連接；所述第一桿110的另一端B點與所述切換機構(gòu)11的第二桿111的一端活動連接；所述切換機構(gòu)11第二桿111的另一端D點與所述第四桿112上的第一直線電機113a —端活動連接；所述第二桿111的第一彎折部1111在所述第三桿114的端點處C點軸型連接；所述第四桿112的另一端E點與所述第五桿115活動連接；所述第五桿115的另一端與所述第三桿114固定連接；所述第六桿116的一端固定設(shè)置在所述第三桿114上；所述第六桿116的另一端與所述第七桿117上的第二直線電機113b的一端活動連接；所述第七桿117的另一端與所述第八桿118的一端活動連接；所述第八桿118的另一端與固定設(shè)置在第二固定點14的桿119的一端活動連接；所述第八桿118的第二彎折部1181在所述第三桿114的端點J點軸型連接。請繼續(xù)參閱圖2，并詳述本發(fā)明所述助立爬樓輪椅I的切換機構(gòu)11的工作原理。當本發(fā)明所述助立爬樓輪椅I的切換機構(gòu)11在滾輪傳動與履帶傳動之間切換時，包括以下步驟執(zhí)行步驟Sll :所述第一直線電機113a驅(qū)動，并側(cè)向延伸增長。此時，與所述第一直線電機113a活動連接的第二桿111之異于所述連接點的一端B點以第一固定點13的A點為圓心，AB的長為半徑順時針運動；即，第一桿110繞A點順時針轉(zhuǎn)動。所述第二桿111在所述第一直線電機113a的推動下，隨著第一桿111轉(zhuǎn)動，并推動第三桿114的端點C點上下運動。執(zhí)行步驟S12 :所述第八桿118在第二直流電機113b的驅(qū)動下繞所述桿119之異于第二固定點14的一端K點轉(zhuǎn)動，并在所述第八桿118的推動下使得所述第三桿114的端點J點上下運動。執(zhí)行步驟S13 :在所述第三桿114的端點C點、J點上下運動過程中，實現(xiàn)履帶的升降，進而實現(xiàn)滾輪傳輸與履帶傳輸之間的切換。請繼續(xù)參閱圖1，并結(jié)合參閱圖3，圖3所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。所述助立爬樓輪椅I的輔助站立機構(gòu)12通過第三固定點15和第四固定點16固定設(shè)置在所述助立爬樓輪椅I的輪椅架(未圖示)上。所述輔助站立機構(gòu)12包括呈平行四邊形設(shè)置的第一支桿121、第二支桿122、第三支桿123，以及第四支桿124。其中，所述第一支桿121與所述第三支桿123平行設(shè)置；所述第二支桿122與所述第四支桿124平行設(shè)置。所述第三支桿123呈“ ”形。所述第二支桿122的一端與所述第一支桿121上的點E活動連接；所述第二支桿122的另一端與所述第三支桿123的端點C活動連接。所述第四支桿124的一端與第一支桿121上的端點F活動連接；所述第四支桿124的另一端與所述第三支桿123上的點B活動連接。在所述第三支桿123之臨近所述第四固定點16 —端與所述第二支桿122之間設(shè)置第五支桿125，并在所述第五支桿125上設(shè)置第三直線電機126a。在所述第三固定點15與臨近所述第四固定點16的支撐點17之間的第六支桿127上設(shè)置第四直線電機126b。請繼續(xù)參閱圖3，并詳述本發(fā)明所述助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)的工作原理。本發(fā)明所述助立爬樓輪椅I的輔助站立機構(gòu)12在實現(xiàn)輔助站立功能時包括以下步驟執(zhí)行步驟S21 由所述第三直線電機126a驅(qū)動，所述第三直線電機126a伸長，則所述第二支桿122與所述第一支桿121的連接點E以第二支桿122的另一端點C為圓心，并以所述第二支桿122的長度為半徑運動。即，所述第二支桿122與所述第一支桿121的連接點E繞所述第二支桿122的另一端點逆時針轉(zhuǎn)動。執(zhí)行步驟S22 :由于所述第一支桿121、第二支桿122、第三支桿123、第四支桿124構(gòu)成平行四邊形，所以所述第二支桿122與所述第四支桿124具有相同的運動規(guī)律。所述第一支桿121繞所述第一支桿121與所述第四支桿124的連接點F點轉(zhuǎn)動，所述第一支桿121并始終與所述第三支桿123平行，使椅部10始終支撐使用者的后背。執(zhí)行步驟S23 :通過所述第三直線電機126a的驅(qū)動并伸長，從而實現(xiàn)助立爬樓輪椅I的輔助站立功能。請繼續(xù)參閱圖1，并結(jié)合參閱圖4，本發(fā)明為了實現(xiàn)在爬樓及越障時座椅能保持水平狀態(tài)以及調(diào)節(jié)座椅重心的功能，進一步包括以下步驟執(zhí)行步驟S24 :所述第四直線電機126b驅(qū)動，此時，所述第三直線電機126a無伸長運動，所述第三支桿123繞著所述第四固定點16順時針轉(zhuǎn)動一定的角度，所述角度的大小由樓梯及障礙物的角度來決定，進而實現(xiàn)爬樓及越障時椅部10能保持水平狀態(tài)以及調(diào)節(jié)座椅重心的功能。請繼續(xù)參閱圖1，并結(jié)合參閱圖5、圖6,以及圖7,圖5所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅 第二履帶上樓初期的示意圖。圖6所示為本發(fā)明所述助立爬樓輪椅第一履帶和第二履帶上樓期間的示意圖。圖7所示為本發(fā)明助立爬樓輪椅第二履帶完成上樓后的示意圖。當所述助立爬樓輪椅I遇到樓梯時，通過所述切換機構(gòu)11調(diào)整所述第二履帶18b傾斜，直至所述第二履帶18b與樓梯面完全貼合。隨后，所述第二履帶18b與所述第一履帶18a繼續(xù)轉(zhuǎn)動。當所述第一履帶18a由所述切換機構(gòu)11平穩(wěn)調(diào)整至與樓梯面貼合后，所述第二履帶18b與所述第一履帶18a同時上樓。當所述助立爬樓輪椅I的水平載人椅(未圖示)通過傳感器檢測到上樓梯過程結(jié)束的時候，所述第二履帶18b又通過所述切換機構(gòu)11平穩(wěn)調(diào)整至水平，繼續(xù)向前運動，直至所述第一履帶18a也調(diào)整至水平。即，完成所述上樓梯過程。顯然地，所述下樓梯的過程，與上樓梯的過程類似，此處不再詳細解釋。綜上所述，本發(fā)明所述助立爬樓輪椅之切換機構(gòu)運用五桿機構(gòu)補償四桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)誤差，實現(xiàn)高精度的運動輸出或完成更復雜的運動規(guī)律，并以此實現(xiàn)滾輪傳輸與履帶傳輸?shù)那袚Q，同時利用具有平行四邊形結(jié)構(gòu)的輔助站立機構(gòu)輔助使用者站立，并可實現(xiàn)爬樓及越障時座椅能保持水平狀態(tài)以及調(diào)節(jié)座椅重心的功能。
本領(lǐng)域技術(shù)人員均應了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書及等同物的保護范圍內(nèi)時，認為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種助立爬樓輪椅，其特征在于，所述助立爬樓輪椅包括 椅部，所述椅部用于使用者乘坐； 切換機構(gòu)，所述切換機構(gòu)設(shè)置在所述椅部下，并用于在所述助立爬樓機構(gòu)I的滾輪傳輸與履帶傳輸之間的切換；以及， 輔助站立機構(gòu)，所述輔助站立機構(gòu)設(shè)置在所述椅部下側(cè)，并用于輔助使用者站立； 其中，所述助立爬樓輪椅的切換機構(gòu)為五桿機構(gòu)，由2個直線電機控制，具有8個活動機構(gòu)和11個低副，其自由度為2。
2.如權(quán)利要求I所述的助立爬樓輪椅，其特征在于，所述切換機構(gòu)之一端與設(shè)置在所述助立爬樓輪椅上的第一固定點活動連接，所述切換結(jié)構(gòu)之另一端與所述助立爬樓輪椅上的第二固定點固定連接。
3.如權(quán)利要求I所述的助立爬樓輪椅，其特征在于，所述切換機構(gòu)的第一桿的一端與所述第一固定點活動連接；所述第一桿的另一端與所述切換機構(gòu)的第二桿的一端活動連接；所述切換機構(gòu)第二桿的另一端與所述第四桿上的第一直線電機一端活動連接；所述第二桿的第一彎折部在所述第三桿的端點處軸型連接；所述第四桿的另一端與所述第五桿活動連接；所述第五桿的另一端與所述第三桿固定連接；所述第六桿的一端固定設(shè)置在所述第三桿上；所述第六桿的另一端與所述第七桿上的第二直線電機的一端活動連接；所述第七桿的另一端與所述第八桿的一端活動連接；所述第八桿的另一端與固定設(shè)置在第二固定點的桿的一端活動連接；所述第八桿的第二彎折部在所述第三桿的端點軸型連接。
4.如權(quán)利要求I所述的助立爬樓輪椅，其特征在于，所述輔助站立機構(gòu)包括呈平行四邊形設(shè)置的第一支桿、第二支桿、第三支桿，以及第四支桿；所述第一支桿與所述第三支桿平行設(shè)置；所述第二支桿與所述第四支桿平行設(shè)置；所述第二支桿的一端與所述第一支桿上的點活動連接；所述第二支桿的另一端與所述第三支桿的端點活動連接；所述第四支桿的一端與第一支桿上的端點活動連接；所述第四支桿的另一端與所述第三支桿上的點活動連接；在所述第三支桿之臨近所述第四固定點一端與所述第二支桿之間設(shè)置第五支桿，并在所述第五支桿上設(shè)置第三直線電機；在所述第三固定點與臨近所述第四固定點的支撐點之間的第六支桿上設(shè)置第四直線電機。
5.如權(quán)利要求4所述的助立爬樓輪椅，其特征在于，所述第三支桿呈“L”形。
6.如權(quán)利要求I所述的助立爬樓輪椅，其特征在于，所述助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)在實現(xiàn)輔助站立功能時包括以下步驟 執(zhí)行步驟SI :由所述第三直線電機驅(qū)動，所述第三直線電機伸長，則所述第二支桿與所述第一支桿的連接點以第二支桿的另一端點為圓心，并以所述第二支桿的長度為半徑運動； 執(zhí)行步驟S2 :由于所述第一支桿、第二支桿、第三支桿、第四支桿構(gòu)成平行四邊形，所以所述第二支桿與所述第四支桿具有相同的運動規(guī)律；所述第一支桿繞所述第一支桿與所述第四支桿的連接點F點轉(zhuǎn)動，所述第一支桿并始終與所述第三支桿平行，使椅部始終支撐使用者的后背； 執(zhí)行步驟S3 :通過所述第三直線電機的驅(qū)動并伸長，從而實現(xiàn)助立爬樓輪椅的輔助站立功能。
7.如權(quán)利要求6所述的助立爬樓輪椅，其特征在于，所述助立爬樓輪椅的輔助站立機構(gòu)在實現(xiàn)輔助站立功能時進一步包括 執(zhí)行步驟S4 :所述所述第四直線電機驅(qū)動，所述第三直線電機無伸長運動，所述第三支桿繞著所述第四固定點順時針轉(zhuǎn)動一定的角度，進而實現(xiàn)爬樓及越障時椅部能保持水平狀態(tài)以及調(diào)節(jié)座椅重心的功能。
8.如權(quán)利要求7所述的助立爬樓輪椅，其特征在于，所述角度的大小由樓梯及障礙物的角度來決定。
全文摘要
一種助立爬樓輪椅，包括椅部，所述椅部用于使用者乘坐；切換機構(gòu)，所述切換機構(gòu)設(shè)置在所述椅部下，并用于在所述助立爬樓機構(gòu)的滾輪傳輸與履帶傳輸之間的切換；以及輔助站立機構(gòu)，所述輔助站立機構(gòu)設(shè)置在所述椅部下側(cè)，并用于輔助使用者站立；其中，所述助立爬樓輪椅的切換機構(gòu)為五桿機構(gòu)，由2個直線電機控制，具有8個活動機構(gòu)和11個低副，其自由度為2。本發(fā)明所述助立爬樓輪椅之切換機構(gòu)運用五桿機構(gòu)補償四桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)誤差，實現(xiàn)高精度的運動輸出或完成更復雜的運動規(guī)律，并以此實現(xiàn)滾輪傳輸與履帶傳輸?shù)那袚Q，同時利用具有平行四邊形結(jié)構(gòu)的輔助站立機構(gòu)輔助使用者站立，并可實現(xiàn)爬樓及越障時座椅能保持水平狀態(tài)以及調(diào)節(jié)座椅重心的功能。
文檔編號A61G5/14GK102697614SQ20121022453
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者傅曉錦, 張喆, 張歡歡, 朱世奇, 沈莉, 袁融 申請人:上海電機學院