具有重心調(diào)整的全方位運動輪椅的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種電動輪椅，具體涉及一種能夠適應(yīng)小空間和坡面環(huán)境的電動輪椅。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的提高和人口老齡化的加速，電動輪椅已成為老年人和下肢殘疾病人不可或缺的代步工具。市場上現(xiàn)存的電動輪椅一般采用前面兩個小輪支撐，后面兩個大輪驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)彎半徑大，不適合在電梯等狹小的空間使用，此外，了全方位移動輪椅由于其靈活性受到了越來越多的關(guān)注。其中，全方位移動機構(gòu)是全方位運動輪椅的基礎(chǔ)。出現(xiàn)較多的全方位移動機構(gòu)一般采用特殊的輪子得以實現(xiàn)，這種輪子可在一個方向主動運動另外一個方向被動運動，常見的特殊輪系主要有正交輪、球輪、麥克納姆輪，連續(xù)切換輪等。
[0003]正交輪在運動過程中兩個輪子是交替接觸地面的，這就導(dǎo)致在運動過程中每個輪子所承受的壓力變化大，從而影響與地面接觸的摩擦力，影響了輪子的轉(zhuǎn)動速度，降低了電動輪椅的運動精度。因為使用球輪的輪椅驅(qū)動力是由滾子和輪子的摩擦力引起的，所以輪子的驅(qū)動力和速度受到限制，同時，由于輪子在滾動過程中摩擦力容易受到外界因素的影響，如吸附的灰塵，水等，輪子會因此而打滑。麥克納姆輪在全方位移動輪椅中應(yīng)用最為廣泛。由麥克納姆輪構(gòu)成的全方位移動輪椅具有不需要獨立的轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)，控制簡單，反應(yīng)迅速，操作靈活等優(yōu)點，但由于滾子之間存在間隙，容易造成車體的振動或打滑，而且這種輪子對加工設(shè)計有很高的要求。連續(xù)切換輪所存在的問題與麥克納姆輪相似，由于輪盤轉(zhuǎn)動時，滾子同地面的不連續(xù)接觸容易導(dǎo)致機器人的振動和打滑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種具有重心調(diào)整的全方位運動輪椅，能夠?qū)崿F(xiàn)輪椅的全方位移動和自動調(diào)節(jié)平衡功能，由于其零回轉(zhuǎn)半徑、靈活自如的移動的特點，適用于空間狹小的環(huán)境，提高了使用者的行動能力和舒適度。
[0005]一種具有重心調(diào)整的全方位運動輪椅，包括座椅、電動推桿、全方位移動平臺、傾角測量裝置、控制單元和電源；
[0006]所述座椅與全方位移動平臺活動連接，所述電動推桿的兩端分別與座椅的底面和全方位移動平臺鉸接，所述傾角測量裝置感知座椅的平面與地面的傾角并將角度值傳送給控制單元，所述控制單元通過控制電動推桿的伸縮使座椅的平面與水平面保持平行，所述電源為所述電動推桿、全方位移動平臺、傾角測量裝置和控制單元供電。
[0007]進一步的，所述全方位移動平臺包括車架以及安裝在車架底部前方的兩個支撐輪和安裝在車架底部后方的兩個差動驅(qū)動單元，所述支撐輪為萬向輪，所述差動驅(qū)動單元包括電機座支架、兩套傳動組件和兩個標(biāo)準(zhǔn)輪，一套傳動組件單獨驅(qū)動一個標(biāo)準(zhǔn)輪，所述差動驅(qū)動單元通過電機座支架與車架活動連接。
[0008]進一步的，所述傳動組件包括電機，減速器、編碼器、軸承套1、軸承1、主動齒輪和從動齒輪；電機輸出軸與減速器相連，電機和減速器均固定在電機座支架上，電機輸出軸的軸線與輪椅的前進方向垂直；減速器的輸出軸通過主動齒輪和從動齒輪依次傳動把動力傳給標(biāo)準(zhǔn)輪；所述主動齒輪通過軸套與減速器的輸出軸固定連接，所述從動齒輪固定連接在標(biāo)準(zhǔn)輪的傳動軸上，所述標(biāo)準(zhǔn)輪的傳動軸由軸承I支撐，軸承I在軸承套I內(nèi)由卡簧限制軸向的運動，所述軸承套I與電機座支架固定連接，所述主動齒輪和從動齒輪互相嚙合，所述控制單元根據(jù)編碼器采集的角位移信號對電機發(fā)出驅(qū)動信號，使全方位移動平臺按照指定的方向移動。
[0009]進一步地，所述傾角測量裝置安裝在座椅平面的下方，傾角測量裝置由加速度計和陀螺儀組成。
[0010]進一步地，為保護圓錐滾子軸承在受到軸向沖擊時不受到損壞，在旋轉(zhuǎn)軸與電機座支架連接的一端套裝緩沖彈簧，緩沖彈簧的兩端分別與軸承套II的端面和電機座支架的上表面抵觸。
[0011]進一步地，所述控制單元采用ARM Cortex?_M3內(nèi)核的微處理器。
[0012]有益效果:
[0013]1、本發(fā)明的輪椅在有一定傾斜角的坡度移動時，能夠前后調(diào)整座椅姿勢，能夠避免由于坡度引起的不平衡傾倒，同時提升了使用者的乘坐舒適度。
[0014]2、本發(fā)明的差動單元采用齒輪傳動實現(xiàn)減速器的輸出軸與輪子軸心這兩個平行軸之間的運動和動力傳動，具有傳動準(zhǔn)確、平穩(wěn)、效率高、傳動效率和速度范圍廣、使用壽命長等優(yōu)點，適用于中心距較小的場合。
[0015]3、本發(fā)明的每個差動單元的兩個輪子保持同軸，兩個輪子保持同軸，但兩個電機采用前后平行分布而非左右并排分布，相對于同步帶傳動來說縮小了兩個傳動件之間的中心距，實現(xiàn)了小空間緊湊結(jié)構(gòu)，提高美觀性，避免兩個差動單元之間互相影響。
[0016]4、本發(fā)明采用直齒輪傳動對齒輪的配合精度不會有太高的要求，齒輪在運動過程中即使發(fā)生誤差范圍內(nèi)的軸向竄動也能夠保證可靠傳動，而錐齒輪對嚙合精度要求非常高，一旦有竄動發(fā)生極有可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，影響輪椅的正常運行。
[0017]5、本發(fā)明采用加速度計和陀螺儀融合技術(shù)檢測平衡座椅姿態(tài)，具有成本低，可靠性高，功耗低，尺寸小自主性好，隱蔽性強，同時增加了控制的準(zhǔn)確性。
[0018]6、本發(fā)明的控制單元采用基于ARM Cortex?-M3內(nèi)核的微處理器，此芯片功能強大、具有豐富的外設(shè)、具有高速運算能力，使得輪椅能夠?qū)Φ孛娴钠露冗M行即時的判別，確保調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖
[0020]圖2、3為本發(fā)明的差動驅(qū)動單元機構(gòu)圖
[0021]圖4為本發(fā)明的差動驅(qū)動單元與車體的連接結(jié)構(gòu)圖
[0022]圖5為本發(fā)明的自動調(diào)節(jié)重心平衡機構(gòu)與車體的連接結(jié)構(gòu)圖
[0023]圖6為本發(fā)明的輪椅上坡時外觀示意圖
[0024]圖7為本發(fā)明的輪椅下坡時外觀示意圖
[0025]其中，1-車架、2-座椅、3-電動推桿、4-支撐輪、5-差動驅(qū)動單元、8_控制箱、9_標(biāo)準(zhǔn)輪、10-電機座支架、11-托盤、12-傳動組件、13-電機、14-減速器、15-主動齒輪、16-編碼器、17-軸套、18-從動齒輪、19-軸承套1、20_軸承1、21_軸承I1、22_套筒、23-端蓋、24-扶手、25-腳托、26-圓錐滾子軸承、27-軸承端蓋、28-連接件、29-旋轉(zhuǎn)軸、30-支座、31-軸承套II。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0027]如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有重心調(diào)整的全方位運動輪椅，包括座椅2、電動推桿3、全方位移動平臺、傾角測量裝置、控制單元和電源；
[0028]所述全方位移動平臺包括車架I以及安裝在車架I底部前方的兩個支撐輪4和安裝在車架I底部后方的兩個差動驅(qū)動單元5，所述支撐輪4為萬向輪；所述車架I上還裝有扶手24和腳托25，控制箱8固定在車架中間部分的托盤11上，用于安裝電源和控制單元；
[0029]如附