本發(fā)明屬于電動(dòng)輪椅技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種通過行星輪系變化來實(shí)現(xiàn)普通行走、站立行走和爬樓的智能輪椅，尤其是一種自平衡電動(dòng)爬樓輪椅。

背景技術(shù)：

隨著中國人口老年化的加?。航刂谷ツ昴甑?，中國大陸60周歲以上人口已達(dá)到2.2億，約占人口總數(shù)的16.1％。另外，殘疾人口也已達(dá)到4千萬。如何幫助上述群體更好地融入社會(huì)、安居樂業(yè)，是中國社會(huì)迫在眉睫需要解決的重大問題。

輪椅作為特殊人群的代步工具由來已久，但普通的輪椅無法在樓梯、溝壑等復(fù)雜路況下使用，需要爬樓輪椅幫助他們解決這種困境。目前，爬樓輪椅按照傳動(dòng)方式主要可分為：履帶式、星輪式和步進(jìn)支撐式三種。

履帶式爬樓輪椅的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在行走時(shí)重心波動(dòng)相對(duì)較??；也比較平穩(wěn)，但由于重量和體積都比較大、靈活性較差，對(duì)樓梯的磨損也較大，且輪椅后期的維護(hù)成本比較高。因此限制了在生活中的應(yīng)用。

步進(jìn)支撐式爬樓輪椅運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，適合不同尺寸的樓梯；但對(duì)控制方案的要求較高，操作比較復(fù)雜，在平地行走動(dòng)作緩慢；此外，座椅距地面的高度較大，給使用者造成心理恐懼且使用不方便。因此通常需與輪系組合使用。

星輪式爬樓輪椅按輪組中使用小輪的個(gè)數(shù)可分為兩輪組式、三輪組式以及多輪組式，輪組多的優(yōu)點(diǎn)是輪椅爬樓梯時(shí)的穩(wěn)定性好，重心波動(dòng)范圍小，但隨之而來的缺點(diǎn)是體積增大，靈活性變差。

由于星輪的輪距和高度固定，而樓梯的高度和寬度不同，在爬行中容易出現(xiàn)錯(cuò)位打滑現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)的星輪爬樓機(jī)構(gòu)由于沒有防滑制動(dòng)功能，因此在上下樓時(shí)需要人為的協(xié)助，并由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，限制了其推廣。

中國專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)枺?01310082561)介紹了一種無障礙輪椅，該輪椅主要由導(dǎo)向輪、第一行星組件、兩個(gè)第二行星組件和對(duì)應(yīng)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置組成，且每個(gè)第二行星組件安裝兩個(gè)行星輪，該機(jī)構(gòu)使用了三個(gè)行星組件，由于行星組件較多，增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。且第一行星組件安裝在前端兩個(gè)導(dǎo)向輪中間，用戶使用比較不便，也可能會(huì)造成安全事故。專利號(hào)為201110097167介紹了一種行星輪式爬樓梯電動(dòng)輪椅，該專利中利用三輪組式行星輪系，即兩側(cè)的行星輪系上安裝三個(gè)行星輪，且每側(cè)輪系的行星輪中使用一個(gè)輪轂電機(jī)，這樣使得輪椅在爬樓過程中由于各輪子質(zhì)量不同，重心變化比較大。且需要人為的輔助下才能實(shí)現(xiàn)爬樓功能。論文《基于行星輪系的爬樓梯輪椅研究》(馬永為，天津大學(xué)，2008)中采用兩輪式行星輪系，采用的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)直接固定在箱體上，這樣無疑加大了箱體加工難度。輪椅前端安裝有導(dǎo)向輪，在爬樓時(shí)行走機(jī)構(gòu)沒有鎖死裝置因此需要人為的協(xié)助?，F(xiàn)有技術(shù)的爬樓梯輪椅大多采用三輪組式，或者兩輪組式加上輔助機(jī)構(gòu)，同時(shí)輪椅前端還需要安裝導(dǎo)向輪且翻轉(zhuǎn)時(shí)候行走機(jī)構(gòu)無鎖死功能，這樣無疑增大了輪椅結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度且安全性低。

爬樓輪椅作為特殊人士的代步工具，在保證安全性的前提下，也應(yīng)兼顧實(shí)用性、成本和體積大小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種自平衡電動(dòng)爬樓輪椅，基于兩組行星輪結(jié)構(gòu)，通過行星輪系的變換可實(shí)現(xiàn)普通行走、站立行走和爬樓三種模式，輪椅在爬樓模式下行走機(jī)構(gòu)鎖死，且防滑支架放下，可有效防止輪椅爬樓時(shí)的打滑現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種自平衡電動(dòng)爬樓輪椅，包括座椅部分、座椅連接部分、行星輪系、充氣輪、驅(qū)動(dòng)部分、控制部分、監(jiān)測部分、防滑裝置和腳踏板機(jī)構(gòu)；其特征在于：

包括兩組所述的行星輪系，分別通過一個(gè)外軸與一個(gè)驅(qū)動(dòng)箱體連接，然后通過一個(gè)菱形帶座軸承座安裝在設(shè)置于所述輪椅兩側(cè)的輪系箱體上；通過所述的行星輪系的變換可實(shí)現(xiàn)輪椅的普通行走、站立行走和爬樓三種工作模式；

所述的防滑裝置包括一個(gè)防滑電機(jī)和一個(gè)支撐架，通過一個(gè)臥式帶座軸承安裝在驅(qū)動(dòng)箱體的底板上；

所述的驅(qū)動(dòng)部分安裝在驅(qū)動(dòng)箱體內(nèi)，包括一個(gè)行走機(jī)構(gòu)和一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可向兩側(cè)行星輪系提供行走和爬樓的動(dòng)力；所述的行走機(jī)構(gòu)包括兩套行走電機(jī)與行走減速器組件、行走小齒輪、行走大齒輪、外軸、外軸齒輪、過渡軸、過渡齒輪、輸出軸、輸出齒輪；所述的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括兩套翻轉(zhuǎn)電機(jī)與翻轉(zhuǎn)減速器組件、翻轉(zhuǎn)小齒輪、翻轉(zhuǎn)大齒輪、內(nèi)軸、內(nèi)軸連接件、輸出軸連接件、過渡軸連接件、爬樓軸；所述的4個(gè)電機(jī)和減速器采用前后左右平行設(shè)置；所述的兩個(gè)行走電機(jī)與行走減速器安裝在一個(gè)矩形固定架的底端；兩個(gè)翻轉(zhuǎn)電機(jī)與翻轉(zhuǎn)減速器安裝在所述的矩形固定架的頂端；所述的行走減速器和翻轉(zhuǎn)減速器均具有自鎖功能。

所述的輪椅在普通行走工作模式時(shí)，所述的行走電機(jī)與行走減速器連接，行走小齒輪與行走大齒輪嚙合，行走大齒輪通過外軸與外軸齒輪連接，外軸齒輪與過渡齒輪嚙合，過渡齒輪與輸出齒輪嚙合，此時(shí)行星輪系的各齒輪繞各自中心自轉(zhuǎn)，通過輸出軸帶動(dòng)充氣輪自轉(zhuǎn)。

所述的輪椅在爬樓工作模式時(shí)，翻轉(zhuǎn)電機(jī)與翻轉(zhuǎn)減速器連接，翻轉(zhuǎn)小齒輪與翻轉(zhuǎn)大齒輪嚙合，翻轉(zhuǎn)大齒輪通過內(nèi)軸與內(nèi)軸連接件連接，此時(shí)行星輪系內(nèi)各齒輪圍繞內(nèi)軸中心軸公轉(zhuǎn)；此時(shí)，所述的行走機(jī)構(gòu)利用自鎖裝置鎖死，所述的防滑電機(jī)工作，支撐架放下，從而有效防止輪椅爬樓時(shí)的打滑現(xiàn)象。

所述的輪椅在站立工作模式時(shí)：翻轉(zhuǎn)電機(jī)先工作，通過翻轉(zhuǎn)小齒輪帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)大齒輪旋轉(zhuǎn)，再通過內(nèi)軸帶動(dòng)爬樓軸旋轉(zhuǎn)，此時(shí)行星輪系內(nèi)各齒輪圍繞內(nèi)軸中心軸公轉(zhuǎn)，等輪椅達(dá)到站立狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鎖死，然后行走電機(jī)工作，通過行走小齒輪帶動(dòng)行走大齒輪旋轉(zhuǎn)，再通過外軸帶動(dòng)外軸齒輪旋轉(zhuǎn)，再通過過渡齒輪傳遞到輸出齒輪，此時(shí)行星輪系的各齒輪繞各自中心自轉(zhuǎn)，輪椅實(shí)現(xiàn)站立行走。

所述的行走電機(jī)設(shè)置有電磁制動(dòng)剎車裝置。

所述的行星輪系，還包括一個(gè)過渡齒輪，設(shè)置于所述的輸出齒輪和外軸齒輪之間，外軸齒輪與過渡軸承嚙合，過渡齒輪與輸出齒輪嚙合，輸出齒輪、過渡齒輪和外軸齒輪通過菱形帶座軸承安裝在輪系箱體上。

所述的防滑裝置包括支撐架、魚眼軸承、電動(dòng)推桿、防滑電機(jī)、安裝支架和臥式帶座軸承，在輪椅爬樓前，防滑電機(jī)工作，帶動(dòng)電動(dòng)推桿伸長，支撐架放下，電動(dòng)推桿自鎖，防止輪椅爬樓過程中打滑。

所述的控制部分包括主控制器、陀螺儀系統(tǒng)、控制面板；所述的主控制器采用意法公司的stm32主控芯片，所述的陀螺儀系統(tǒng)包括三軸陀螺儀傳感器和三軸加速度計(jì)傳感器，陀螺儀系統(tǒng)把檢測到的輪椅姿態(tài)發(fā)送給主控制器，可實(shí)時(shí)地對(duì)輪椅進(jìn)行調(diào)控；所述的控制面板包括三軸霍爾操作手柄和按鈕開關(guān)，所述的三軸霍爾手柄通過控制行走電機(jī)完成輪椅的前進(jìn)后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1.采用本發(fā)明可通過簡單的行星輪系變化實(shí)現(xiàn)輪椅普通行走、站立行走和爬樓三種運(yùn)動(dòng)模式。

2.本發(fā)明輪椅在翻轉(zhuǎn)時(shí)候，其行走機(jī)構(gòu)可鎖死，且配有防滑裝置，有效地防止了爬樓時(shí)充氣輪自轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的打滑現(xiàn)象，輪椅在站立行走時(shí)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鎖死，提高了站立行走的安全性。

3.本發(fā)明在行星輪系中采用內(nèi)外軸傳動(dòng)，有效地減小了輪椅的整體尺寸，同時(shí)去除安裝在輪椅前端的導(dǎo)向輪。不僅保證了輪椅功能和安全性能，而且使其成本降低、重量和體積減小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡電動(dòng)爬樓輪椅的站立模式下的側(cè)面示意圖。

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡電動(dòng)爬樓輪椅的左視圖。

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡電動(dòng)爬樓輪椅的俯視圖。

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡電動(dòng)爬樓輪椅的等軸仰視圖。

圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡電動(dòng)爬樓輪椅的爬樓模式下的側(cè)面示意圖。

圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的一組行星輪系的剖面圖。

圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的在行走模式下的一組行星輪系的側(cè)視圖。

圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的在翻轉(zhuǎn)過程時(shí)的一組行星輪系的側(cè)視圖。

其中，100座椅部分：101手推桿，102靠背，103扶手，104調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；200座椅連接部分：201座椅連接件，202鉸鏈；300行星輪系，301輸出軸，302輸出軸連接件，303過渡軸連接件，304過渡軸，305過渡軸滾針軸承，306過渡齒輪，307外軸齒輪，308內(nèi)軸連接件，309爬樓軸，310輪系箱體，311外軸，312行走小齒輪，313行走減速器，314行走電機(jī)，315內(nèi)軸，316翻轉(zhuǎn)大齒輪，317翻轉(zhuǎn)電機(jī)，318翻轉(zhuǎn)減速器，319翻轉(zhuǎn)小齒輪，320外軸滾針軸承，321行走大齒輪，322菱形帶座軸承，323輸出齒輪，324輸出軸滾針軸承；400充氣輪，401螺栓；500驅(qū)動(dòng)部分，501驅(qū)動(dòng)箱體；600控制部分：601顯示屏，602前側(cè)超聲波傳感器，603右側(cè)超聲波傳感器，604攝像頭，605后側(cè)超聲波傳感器，606左側(cè)超聲波傳感器，607操作面板；700防滑裝置，701支撐架，702魚眼軸承，703電動(dòng)推桿，704防滑電機(jī)，705安裝支架，706臥式帶座軸承；800腳踏板機(jī)構(gòu)，801腳踏板，802剎車踏板，803伸縮桿。

圖9是本發(fā)明自平衡電動(dòng)輪椅爬樓時(shí)adams仿真分析圖。其中，圖9a驅(qū)動(dòng)箱體與兩側(cè)輪椅不同安裝角度時(shí)輪椅質(zhì)心的振幅，圖9b最大負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)矩變化圖，圖9c最大負(fù)載時(shí)左右兩側(cè)電機(jī)功率變化。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1-5所示，是本發(fā)明一實(shí)施例的自平衡電動(dòng)爬樓輪椅的結(jié)構(gòu)示意圖，其中示出了該實(shí)施例在行走、站立和爬樓模式下的部件聯(lián)接情況。本實(shí)施例包括座椅部分100、座椅連接部分200、兩個(gè)行星輪系300、四個(gè)充氣輪400、驅(qū)動(dòng)部分500、防滑裝置700和腳踏板機(jī)構(gòu)800。座椅連接件201通過鉸鏈202分別鉸結(jié)在座椅部分100與驅(qū)動(dòng)箱體501上，兩側(cè)輪系箱體310通過外軸311與驅(qū)動(dòng)箱體501連接。腳踏板801通過伸縮桿803固定在座椅部分100上，充氣輪400軸向通過螺栓401固定在輸出軸301端面，充氣輪400與輸出軸301通過鍵傳遞扭矩，防滑裝置700通過帶座軸承706安裝在驅(qū)動(dòng)箱體501底板上。

圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的一組行星輪系的剖面圖。

圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的在行走模式下的一組行星輪系的側(cè)視圖。

圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的在翻轉(zhuǎn)過程時(shí)的一組行星輪系的側(cè)視圖。

如圖6-8所示，行星輪系300包括：輸出軸301、過渡軸304、爬樓軸309、外軸311、內(nèi)軸315，安裝在輸出軸301上的輸出齒輪323、安裝在過渡軸304上的過渡齒輪306、安裝在外軸311上的外軸齒輪307，各齒輪和軸通過鍵傳遞扭矩，軸向通過緊定螺釘和卡簧固定在軸上，輸出軸301、過渡軸304和外軸311通過菱形帶座軸承322安裝在輪系箱體310上。爬樓軸309與內(nèi)軸315通過內(nèi)軸連接件308連接，內(nèi)軸315和內(nèi)軸連接件308通過鍵傳遞扭矩，軸向通過緊定螺釘固定。過渡軸304與爬樓軸309通過過渡軸連接件303連接、輸出軸301與爬樓軸309通過輸出軸連接件302連接，輸出軸連接件302內(nèi)裝有輸出軸滾針軸承324，過渡軸連接件303內(nèi)裝有過渡軸滾針軸承305，輸出軸連接件302兩端通過卡簧固定在輸出軸301上，過渡軸連接件303和內(nèi)軸連接件308兩端通過卡簧固定在爬樓軸309上。

翻轉(zhuǎn)和行走末端機(jī)構(gòu)通過齒輪副分別于翻轉(zhuǎn)電機(jī)317和行走電機(jī)314連接，行走大齒輪321通過鍵安裝在外軸311上，軸向通過緊定螺釘和卡簧固定；翻轉(zhuǎn)大齒輪316通過鍵安裝在內(nèi)軸315上，軸向通過緊定螺釘和卡簧固定；行走電機(jī)314前端安裝有行走減速器313，翻轉(zhuǎn)電機(jī)317前端安裝有翻轉(zhuǎn)減速器318，所述的減速器帶自鎖，所述的電機(jī)為直流電機(jī)。

防滑裝置700包括：支撐架701、魚眼軸承702、電動(dòng)推桿703、防滑電機(jī)704、安裝支架705和臥式帶座軸承706組成，防滑電機(jī)704通過螺栓固定在安裝支架705上，電動(dòng)推桿703一端通過魚眼軸承702安裝在支撐架701上，另一端通過螺栓固定在安裝支架705上，安裝支架705鉸結(jié)在驅(qū)動(dòng)箱體501底端，支撐架701通過臥式帶座軸承706安裝在驅(qū)動(dòng)箱體501底端。在輪椅爬樓前，防滑電機(jī)704工作，帶動(dòng)電動(dòng)推桿703伸長，支撐架701放下，電動(dòng)推桿703自鎖，防止輪椅爬樓過程中打滑。爬樓完成后防滑電機(jī)704帶動(dòng)電動(dòng)推桿703收縮，再帶動(dòng)支撐架701收回。

所述的座椅部分100包括手推桿101、靠背102、扶手103、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)104。所述的靠背102角度可調(diào)節(jié)，所述的扶手103高度可調(diào)節(jié)，所述的腳踏板801是可折疊式。所述的座椅部分100通過座椅連接件201鉸結(jié)在驅(qū)動(dòng)箱體501上，所述的腳踏板801下端不需要安裝萬向輪。

所述的控制部分包括主控制器、陀螺儀系統(tǒng)、控制面板607。所述的主控制器的主控芯片采用意法公司的stm32。所述的陀螺儀系統(tǒng)包括三軸陀螺儀傳感器和三軸加速度計(jì)傳感器，陀螺儀系統(tǒng)把檢測到輪椅的姿態(tài)發(fā)送給主控制器，可實(shí)時(shí)的對(duì)輪椅進(jìn)行調(diào)控。所述的控制面板607包括三軸霍爾操作手柄和按鈕開關(guān)，所述的三軸霍爾手柄通過控制行走電機(jī)314完成輪椅的前進(jìn)后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)。所述的開關(guān)按鈕包括電源開關(guān)、上下樓開關(guān)、站立行走開關(guān)、電磁剎車開關(guān)，電磁剎車開關(guān)控制行走電機(jī)314，在爬樓時(shí)候行走電機(jī)314制動(dòng)，同時(shí)行走機(jī)構(gòu)鎖死，為了防止在爬樓時(shí)行星輪系自轉(zhuǎn)。

所述的鎖死機(jī)構(gòu)為帶自鎖的行走減速器313和翻轉(zhuǎn)減速器318，輪椅在翻轉(zhuǎn)時(shí)行走機(jī)構(gòu)自鎖，這樣為了防止輪椅輪子自轉(zhuǎn)而出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

輪椅的制動(dòng)方案有多種，可采用電瓶車的剎車方案，本實(shí)施例采用帶碟剎裝置的充氣輪400，通過控制安裝在腳踏板801上的剎車踏板802完成輪椅的制動(dòng)。另外，采用帶電磁剎車的行走電機(jī)314，輪椅爬樓時(shí)行走電機(jī)314制動(dòng)，采用兩種剎車增加了制動(dòng)效果，也提高了爬樓過程的安全性。

其中，所述的監(jiān)測部分包括顯示屏601和攝像頭604，攝像頭604安裝在輪椅后方，用戶可以通過顯示屏601了解后方環(huán)境，另外，顯示屏601可以顯示鋰電池的電量。顯示屏601通過固定件安裝在輪椅左側(cè)扶手上，且可折疊；所述的監(jiān)測部分還包括安裝在輪椅四周的4個(gè)超聲波傳感器(602、603、605、606)，當(dāng)輪椅靠近物體時(shí)候，會(huì)報(bào)警且顯示屏有紅燈閃爍。

當(dāng)輪椅遇到障礙物時(shí)，監(jiān)測模塊監(jiān)測行走電機(jī)314的電流大小，當(dāng)電流超過一定值，翻轉(zhuǎn)電機(jī)317工作，使輪椅充氣輪400抬高，從而順利越過障礙物。

用戶可以通過操作面板607對(duì)輪椅的工作模式進(jìn)行切換，在普通行走模式下，可通過操作桿完成輪椅的前進(jìn)后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)等功能。當(dāng)輪椅爬樓時(shí)，按下爬樓按鈕，此時(shí)帶電磁剎車的行走電機(jī)314制動(dòng)，且行走機(jī)構(gòu)鎖死，同時(shí)防滑支架701放下，輪椅開始爬樓，這樣有效地防止打滑現(xiàn)象。當(dāng)用戶需要切換站立行走模式，首先按下面板的站立模式按鈕，輪椅通過翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)達(dá)到站立狀態(tài)后，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鎖死，然后再通過操作桿完成輪椅的站立行走功能。

本發(fā)明實(shí)施例的三種工作模式說明如下：

(1)普通行走：

行走電機(jī)314通過行走減速器313帶動(dòng)行走小齒輪312轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞到行走大齒輪321，通過外軸311帶動(dòng)外軸齒輪307轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過過渡齒輪306傳遞到輸出齒輪323，再通過輸出軸301帶動(dòng)充氣輪400轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)各個(gè)齒輪繞各自中心自轉(zhuǎn)，完成輪椅普通行走功能，所述的行走機(jī)構(gòu)速比為50，行星齒輪速比為1。

(2)爬樓：

防滑電機(jī)704工作，電動(dòng)推桿703帶動(dòng)支撐架701放下，翻轉(zhuǎn)電機(jī)317通過翻轉(zhuǎn)減速器318帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)小齒輪319轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞到翻轉(zhuǎn)大齒輪316，通過內(nèi)軸315帶動(dòng)爬樓軸309旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，行走機(jī)構(gòu)鎖死，各個(gè)行星輪相對(duì)靜止，輪系繞內(nèi)軸315中心公轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)功能，完成爬樓后電動(dòng)推桿703帶動(dòng)支撐架701收回，所述的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)速比為100。

(3)站立行走：

翻轉(zhuǎn)電機(jī)317先工作，通過翻轉(zhuǎn)小齒輪319帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)大齒輪316旋轉(zhuǎn)，再通過內(nèi)軸315帶動(dòng)爬樓軸309旋轉(zhuǎn)，此時(shí)行星輪系300內(nèi)各齒輪圍繞內(nèi)軸315中心軸公轉(zhuǎn)，等輪椅達(dá)到站立狀態(tài)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鎖死，然后行走電機(jī)314工作，通過行走小齒輪312帶動(dòng)行走大齒輪321旋轉(zhuǎn)，再通過外軸311帶動(dòng)外軸齒輪307旋轉(zhuǎn)，再通過過渡齒輪306傳遞到輸出齒輪323，此時(shí)行星輪系300的各齒輪繞各自中心自轉(zhuǎn)，輪椅實(shí)現(xiàn)站立行走，這樣用戶可以和正常人高度相當(dāng)。

在本實(shí)施例中，所述的4套直流電機(jī)和減速器，分別向兩側(cè)輪系提供行走和爬樓的動(dòng)力。為了是結(jié)構(gòu)更加緊湊化，4個(gè)直流電機(jī)和減速器采用前后左右平行。兩個(gè)行走電機(jī)314和行走減速器313安裝在矩形固定架底端，兩個(gè)翻轉(zhuǎn)電機(jī)317和翻轉(zhuǎn)減速器318安裝在矩形固定架頂端。

另外，座椅部分100可以根據(jù)輪椅的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)，安裝在輪椅上的陀螺儀系統(tǒng)把輪椅的姿態(tài)傳輸?shù)娇刂破髦?，可?duì)座椅部分100位置調(diào)節(jié)，使得座椅部分100保持水平位置。

為了驗(yàn)證本發(fā)明的合理性，通過虛擬樣機(jī)技術(shù)驗(yàn)證本發(fā)明方案的可實(shí)施性。首先通過三維軟件solidwork對(duì)輪椅進(jìn)行建模，在將輪椅的三維模型導(dǎo)入admas進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析。根據(jù)我國對(duì)樓梯尺寸的要求，考慮機(jī)器人在樓梯踏步寬度最小、高度最大的情況下爬樓最難，本方案在樓梯踏步寬度為270mm、高度為160mm環(huán)境下驗(yàn)證輪椅爬樓性能，輪系的翻轉(zhuǎn)角速度為0.6rad/s，最大負(fù)載80kg。

如圖9，t1表示輪椅翻轉(zhuǎn)到站立位置的時(shí)間段，t2表示輪椅從第二個(gè)臺(tái)階翻轉(zhuǎn)到站立位置的時(shí)間段，圖9a，由于驅(qū)動(dòng)箱體501與行星輪系300安裝角度的不同，輪椅的重心會(huì)發(fā)生變化，通過分析可得當(dāng)驅(qū)動(dòng)箱體501與行星輪系300安裝角度為35度時(shí)輪椅爬樓重心變化范圍最??；圖9b可知輪椅在爬樓的啟動(dòng)階段(t1)和每個(gè)臺(tái)階開始階段(t2)所需力矩較大；圖9c是輪椅在最大負(fù)載爬樓時(shí)兩側(cè)電機(jī)的功率變化情況，可知兩側(cè)的爬樓電機(jī)317可選擇功率為200w直流電機(jī)。