本發(fā)明涉及電動(dòng)輪椅，尤其涉及一種電動(dòng)輪椅的肘控裝置。

背景技術(shù)：

據(jù)全國第二次殘疾人抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，殘疾等級(jí)為一、二級(jí)的重度殘疾人為2457萬人，占29.62％；殘疾等級(jí)為三、四級(jí)的中度和輕度殘疾人為5839萬人，占70.38％；肢體殘疾2412萬人，占29.07％；多重殘疾1352萬人，占16.30％。2012年3月，根據(jù)第六次全國人口普查我國總?cè)丝跀?shù)，及第二次全國殘疾人抽樣調(diào)查我國殘疾人占全國總?cè)丝诘谋壤透黝悮埣踩苏細(xì)埣踩丝側(cè)藬?shù)的比例，推算了2010年末我國殘疾人總?cè)藬?shù)及各類、不同等級(jí)的殘疾人數(shù)，全國殘疾人總數(shù)為8502萬人，其中重度殘疾2518萬人，中度和輕度殘疾人5984萬人；肢體殘疾2472萬人，多重殘疾1386萬人。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，人口流動(dòng)頻繁，人們工作節(jié)奏加快，以及生產(chǎn)安全事故、交通事故和環(huán)境污染等因素的影響，都不同程度地增加了殘疾的風(fēng)險(xiǎn)。

康復(fù)是幫助殘疾人恢復(fù)和補(bǔ)償功能，增強(qiáng)生活自理和社會(huì)適應(yīng)能力，平等參與社會(huì)生活的基礎(chǔ)。作為下肢殘疾、偏癱、截癱患者及行動(dòng)不便的老年人的常用代步工具——輪椅，是康復(fù)的重要工具，它不僅是肢體傷殘者和行動(dòng)不便人士的代步工具，更重要的是使他們借助于輪椅進(jìn)行身體鍛煉和參與社會(huì)活動(dòng)。特別是電動(dòng)輪椅是在傳統(tǒng)手動(dòng)輪椅的基礎(chǔ)上，疊加高性能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置、智能操縱裝置、電池等部件，改造升級(jí)而成，它是現(xiàn)代精密機(jī)械、智能數(shù)控、工程力學(xué)等領(lǐng)域相結(jié)合的高新科技產(chǎn)品，如今，電動(dòng)輪椅已成為行動(dòng)不便的老年人、殘疾人不可缺少的代步工具，適用對(duì)象十分廣泛。

為了做好殘疾人康復(fù)工作，需要相應(yīng)的資金、技術(shù)、輔具等多方面的支持，因殘疾人數(shù)量多、困難程度大，殘疾人康復(fù)事業(yè)發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。同時(shí)，隨著我國人口老齡化進(jìn)入加速發(fā)展期，受生理機(jī)能衰退、腦血管疾病、骨關(guān)節(jié)病、癡呆等老年 病的影響，發(fā)病率和致殘幾率進(jìn)一步增高，老年殘疾人口數(shù)量也呈較快增長態(tài)勢(shì)。當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，我國殘疾人口數(shù)量將快速增加，殘疾人占總?cè)丝诒壤龑⒊掷m(xù)提高，殘疾人工作面臨著新的考驗(yàn)。隨著社會(huì)進(jìn)步，殘疾人事業(yè)發(fā)展，殘疾人生活質(zhì)量雖然在逐步提高，但由于發(fā)展起點(diǎn)低、基礎(chǔ)薄弱，殘疾人總體生活水平和質(zhì)量與全社會(huì)平均水平差距仍然較大，殘疾人家庭負(fù)擔(dān)沉重，特別是農(nóng)村殘疾人生活水平更低，還有相當(dāng)數(shù)量的人口沒有脫貧。城鎮(zhèn)殘疾人失業(yè)率始終較高，未就業(yè)殘疾人的生活來源一直以家庭供養(yǎng)為主，其中城鎮(zhèn)主要依靠家庭其他成員供養(yǎng)的比例始終為40％左右，農(nóng)村主要依靠家庭其他成員供養(yǎng)的比例始終為70％左右，殘疾人家庭負(fù)擔(dān)沉重。如2007～2012年度殘疾人家庭人均可支配收入相當(dāng)于全國居民家庭人均可支配收入的55％左右，與全國平均水平差距明顯。恩格爾系數(shù)(Engel's Coefficient)指食品支出總額占消費(fèi)支出總額的比重，是衡量居民生活質(zhì)量最重要指標(biāo)之一。殘疾人家庭恩格爾系數(shù)始終高于全國水平，生活質(zhì)量相對(duì)落后。特別是近年來我國食品價(jià)格的較大幅度升高，直接影響到低收入人群的基本生活水平，殘疾人的生活水平有所下降。不僅如此，殘疾人家庭醫(yī)療保健支出及其占家庭消費(fèi)支出比例均遠(yuǎn)高于全國平均水平。黨的十八大提出了2020年全面建成小康社會(huì)，實(shí)現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值和城鄉(xiāng)居民人均收入比2010年翻一番的目標(biāo)。要千方百計(jì)促進(jìn)殘疾人就業(yè)、提高殘疾人社會(huì)保障水平、加強(qiáng)殘疾人扶貧開發(fā)，通過多種渠道努力，加快縮小殘疾人家庭人均收入與社會(huì)平均水平的差距，同時(shí)減少殘疾人基本醫(yī)療康復(fù)等支出。

對(duì)于上下肢功能障礙的多重殘疾患者，常常需要選擇使用智能輪椅作為代步工具(此處主要指不用人手操作的電動(dòng)輪椅。因?yàn)椋袠猩窠?jīng)損傷如中風(fēng)、腦外傷、腦癱等所造成的肢體癱瘓是世界性難題，其中又以上肢手的康復(fù)尤為困難，這是由于手是人們勞動(dòng)與日常生活不可缺少的器官，結(jié)構(gòu)精細(xì)，功能復(fù)雜，動(dòng)作靈巧，功能恢復(fù)難度大，因此手功能障礙是腦卒中偏癱患者的主要問題之一。另一方面，生活中難免磕磕碰碰，相比其它身體部位，手部往往是首當(dāng)其沖的部位，手外傷臨床發(fā)生率較高，最容易碰傷，而且手部損傷后不但容易感染，還易造成不同程度的功能障礙，影響日常生活與工作)，但電動(dòng)輪椅本身價(jià)格就已不便宜，作為語音控制等高端智能輪椅更是一般家庭所不能承受的。對(duì)于肘部關(guān)節(jié)、上臂機(jī)能、或者肩關(guān)節(jié)肌力仍存在且功能較好的患者，雖然他們下肢功能障礙、手部功能障礙、前臂截肢、腕部截肢或手指殘缺，卻并不能使用常規(guī)電動(dòng)輪椅作為代步工具。而如何使該 類患者充分利用自身殘存功能，來控制使用常規(guī)電動(dòng)輪椅，節(jié)約社會(huì)資源，減輕家庭負(fù)擔(dān)，為相關(guān)技術(shù)人員提出了新的研究課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，目的在于為手功能障礙患者、手指殘缺、上臂截肢等患者(肘或上臂肌力較好)，提供一種能夠使用肘部控制電動(dòng)輪椅的肘控裝置。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種電動(dòng)輪椅的肘控裝置，用于安裝在電動(dòng)輪椅的扶手上并與電動(dòng)輪椅控制器上的控制手柄傳動(dòng)相連，包括肘托、連接機(jī)構(gòu)、兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、球頭及固定機(jī)構(gòu)，其中，肘托、連接機(jī)構(gòu)、兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和球頭順序相連，球頭還與所述控制手柄固定相連，固定機(jī)構(gòu)將兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在電動(dòng)輪椅的扶手上。

所述肘托包括與人體肘部適配的弧形開口腔，在弧形開口腔的下部設(shè)有用于與連接機(jī)構(gòu)相連的球腔。

所述連接機(jī)構(gòu)包括可伸縮連接桿，在連接桿頂端設(shè)有與肘托的球腔匹配相連的球狀體，在連接桿下端設(shè)有第一軸套，所述兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與該第一軸套固定相連。

所述兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸、簧筒、盤簧和壓簧，傳動(dòng)軸的一端與連接機(jī)構(gòu)固定相連，傳動(dòng)軸的另一端與手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定相連；簧筒滑套在傳動(dòng)軸上；盤簧連接在傳動(dòng)軸的中間與簧筒之間，用于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的徑向復(fù)位；壓簧共兩個(gè)，分別套裝在簧筒內(nèi)的傳動(dòng)軸兩端，用于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的軸向復(fù)位。

所述手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)桿，在驅(qū)動(dòng)桿的后端連接有第二軸套，驅(qū)動(dòng)桿通過該第二軸套與兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸固定相連，在驅(qū)動(dòng)桿的前端連接有撥叉，所述球頭與該撥叉相連。

所述球頭包括球頭本體，在球頭本體上設(shè)有中孔，所述電動(dòng)輪椅控制器上的控制手柄與該中孔套接相連；在球頭本體的兩側(cè)分別連接有撥軸，該撥軸活動(dòng)連接在手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的撥叉內(nèi)。

所述固定機(jī)構(gòu)包括卡箍和壓緊片，卡箍卡接在電動(dòng)輪椅的扶手上，壓緊片將兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與卡箍固定相連。

所述傳動(dòng)軸的中間開有槽孔，用于固定盤簧的內(nèi)端，在槽孔的兩端分別設(shè)有環(huán) 臺(tái)，分別用作兩個(gè)壓簧的座。

所述簧筒中間開有長槽孔，用于容納盤簧的外端，盤簧可在長槽孔內(nèi)軸向滑動(dòng)。

所述簧筒包括筒體和兩個(gè)封頭，筒體的兩端分別設(shè)有螺紋，兩封頭分別與筒體的兩端螺紋連接。

本發(fā)明的有益效果是：

利用患者肩肘殘存力量控制電動(dòng)輪椅的前進(jìn)后退運(yùn)動(dòng)及左右轉(zhuǎn)向，適合于手功能障礙、腕部功能障礙、手指殘缺、腕部截肢、前臂截肢等殘障人員，在其上臂或肩肘關(guān)節(jié)肌能較好的情況下控制使用電動(dòng)輪椅，因?yàn)楸景l(fā)明是在現(xiàn)有電動(dòng)輪椅上的一種附加機(jī)械裝置，結(jié)構(gòu)簡單可靠，通用性強(qiáng)，拆裝便捷、成本低廉，相比腦電、語音控制等高端智能輪椅具有更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，不受環(huán)境光線及噪聲、電磁干擾影響，可靠高等的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中的連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中的兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中的兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中的傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中的簧筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明中的手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明的裝配示意圖；

圖10是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段更易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作具體闡述。

參見圖1、圖2，配合參見圖9、圖10，本發(fā)明1的電動(dòng)輪椅的肘控裝置1，用于安裝在電動(dòng)輪椅的扶手2上并與電動(dòng)輪椅控制器上的控制手柄3傳動(dòng)相連，包括肘托11、連接機(jī)構(gòu)12、兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13、手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14、球頭15及固 定機(jī)構(gòu)16。其中，肘托、連接機(jī)構(gòu)、兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和球頭順序相連，球頭還與所述控制手柄固定相連，固定機(jī)構(gòu)將兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)固定在電動(dòng)輪椅的扶手上。其中的肘托11包括與人體肘部適配的弧形開口腔，在弧形開口腔的下部設(shè)有用于與連接機(jī)構(gòu)相連的球腔111。肘托的形狀符合人體肘部關(guān)節(jié)人機(jī)工程學(xué)的要求，而且最好能根據(jù)電動(dòng)輪椅使用者的不同，個(gè)性化定制，以便兩者完全貼合。肘托的上下高度能通過調(diào)節(jié)連接機(jī)構(gòu)的長度尺寸得以調(diào)整。肘托的開口處還可設(shè)有自鎖卡緊裝置(未畫出)，以更好的固定人體肘部。

參見圖3，本發(fā)明中的連接機(jī)構(gòu)12包括可伸縮連接桿121，在連接桿頂端設(shè)有與肘托的球腔匹配相連的球狀體122，在連接桿下端設(shè)有第一軸套123，兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與該軸套固定相連。連接桿與肘托組成球接觸配合相連，但兩者之間串有固定螺栓，實(shí)際運(yùn)動(dòng)為兩者能左右轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)輪椅使用者的肘部做前后移動(dòng)及左右推動(dòng)時(shí)，肘托通過連接機(jī)構(gòu)作用，把運(yùn)動(dòng)及力傳遞到兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸，使傳動(dòng)軸做前后串動(dòng)及繞軸旋轉(zhuǎn)。

參見圖4、圖5、圖6、圖7，本發(fā)明中的兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13包括傳動(dòng)軸131、簧筒132、盤簧133和壓簧134，傳動(dòng)軸的一端與連接機(jī)構(gòu)固定相連，傳動(dòng)軸的另一端與手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定相連；簧筒滑套在傳動(dòng)軸上；盤簧連接在傳動(dòng)軸的中間與簧筒之間，用于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的徑向復(fù)位；壓簧共兩個(gè)，分別套裝在簧筒內(nèi)的傳動(dòng)軸兩端，用于實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸的軸向復(fù)位。在傳動(dòng)軸131的中間開有槽孔1311，用于固定盤簧的內(nèi)端，在槽孔的兩端分別設(shè)有環(huán)臺(tái)1312，分別用作兩個(gè)壓簧的座。在簧筒132中間開有長槽孔1321，用于容納盤簧的外端，盤簧可在長槽孔內(nèi)軸向滑動(dòng)。使用者通過其肘部的前后移動(dòng)及左右推動(dòng)，可控制兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸做前后串動(dòng)及旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明中的簧筒132包括筒體和兩個(gè)封頭1322，筒體的兩端分別設(shè)有螺紋，兩封頭分別與筒體的兩端螺紋連接。

參見圖8，本發(fā)明中的手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)14包括驅(qū)動(dòng)桿141，在驅(qū)動(dòng)桿的后端連接有第二軸套142，驅(qū)動(dòng)桿通過該軸套與兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸131固定相連，在驅(qū)動(dòng)桿的前端連接有撥叉143，球頭15與該撥叉相連。通過撥叉可撥動(dòng)球頭左右旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)控制手柄左右擺動(dòng)，而且撥叉前后串動(dòng)時(shí)可驅(qū)動(dòng)球頭做同樣串動(dòng)(由于球頭固定在萬向手柄上故實(shí)際上球頭做擺動(dòng))以帶動(dòng)萬向手柄前后擺動(dòng)；兩者運(yùn)動(dòng)疊加，驅(qū)動(dòng)球頭運(yùn)動(dòng)使得電動(dòng)輪椅控制手柄做360°擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，最終得以控 制電動(dòng)輪椅的前后移動(dòng)和左右轉(zhuǎn)彎。

參見圖2，本發(fā)明中的球頭15包括球頭本體，在球頭本體上設(shè)有中孔151，電動(dòng)輪椅控制器上的控制手柄與該中孔套接相連；在球頭本體的兩側(cè)分別連接有撥軸152，該撥軸活動(dòng)連接在手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的撥叉內(nèi)。

參見圖2，本發(fā)明中的固定機(jī)構(gòu)16包括卡箍162和壓緊片161，卡箍卡接在電動(dòng)輪椅的扶手上，壓緊片將兩自由度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與卡箍固定相連。

本發(fā)明的裝配狀態(tài)如圖9所示，本發(fā)明的使用狀態(tài)如圖10所示。

本發(fā)明的工作原理可結(jié)合附圖進(jìn)一步說明如下：當(dāng)肘部前后移動(dòng)時(shí)，肘托隨之前后移動(dòng)，從而推動(dòng)傳動(dòng)軸前后移動(dòng)(兩只壓簧受力不再平衡，盤簧隨傳動(dòng)軸前后滑動(dòng)，傳動(dòng)軸的前后串動(dòng)并不改變盤簧扭力)，傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)繼續(xù)向前傳遞到手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而撥動(dòng)球頭帶動(dòng)電動(dòng)輪椅的控制手柄前后擺動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)輪椅前后運(yùn)動(dòng)，肘部不用力，壓簧驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸回到原位，輪椅自動(dòng)剎車停止。

當(dāng)輪椅使用者肘部左右推動(dòng)時(shí)，連接機(jī)構(gòu)推動(dòng)傳動(dòng)軸左右旋轉(zhuǎn)，從而使手柄驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)左右擺動(dòng)(盤簧扭力也因此改變，傳動(dòng)軸的左右旋轉(zhuǎn)并不改變兩只壓簧的受力)，以撥動(dòng)球頭帶動(dòng)電動(dòng)輪椅的控制手柄左右擺動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)輪椅左右轉(zhuǎn)向。

當(dāng)上述兩種運(yùn)動(dòng)可以疊加在一起時(shí)，使得電動(dòng)輪椅的控制手柄做萬向擺動(dòng)(360°錐形擺動(dòng))，以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)輪椅的運(yùn)動(dòng)控制的目的。

本發(fā)明不用手或手指，而是用患者肩肘力量即可控制電動(dòng)輪椅的控制手柄，最終得以控制輪椅的前進(jìn)后退及左右轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。