具有减震功能的可调高度的全方位轮椅的制作方法

本实用新型涉及智能轮椅与机器人技术领域，尤其涉及一种具有减震功能的可调高度的全方位轮椅。

背景技术：

随着生活水平的提高和人口老龄化的加速，轮椅已经成为老年人和下肢残疾病人不可或缺的代步工具，同时对轮椅的各方面性能要求也越来越高。基于麦克纳姆轮的全方位移动平台移动性能可实现任意方向的运动，非常适合运用于空间狭小、对移动性能要求很高的场合，已经有将麦克纳姆轮用于轮椅的例子，比如文章《全向移动可调节式轮椅设计》(文章编号：1674-6236(2015)03-0066-03)中的全向移动可调节式轮椅，但是这种轮椅的底盘高度很低，且无法调节，容易受到障碍物的卡阻；同时基于麦克纳姆轮的移动平台在运动中存在一定振动，影响舒适度，而这种轮椅并没有采取任何减震措施。

若根据地形障碍的特征，轮椅的行走部可主动地改变其夹角、形状，以改变轮椅的整体高度、净空高度，则可提高采用这种行走部的轮椅的地形通过性，同时可以便于乘坐者取放较高位置的东西，如书橱内的书籍；若轮椅具有减震功能，就能吸收一定的冲击，从而削弱麦克纳姆轮的移动平台在运动中存在的振动大的问题，以提高轮椅的舒适度。因而，设计一种具有减震功能的可调高度的全方位轮椅很有意义。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，为此，本实用新型提出一种具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，该轮椅可以主动调节高度，同时具有减震功能，以提高地形适应能力，以及乘坐舒适性。

本实用新型的具体技术方案为：一种具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，包括中间车体和变形减震行走部；所述中间车体包括：底座；座椅，所述座椅设在所述底座上方；电气装置，所述电气装置设于所述底座之内；变形减震行走部，所述变形减震行走部为两个，呈对称布置在所述中间车体两侧，且与底座相连；所述变形减震行走部包括：机架；周转轮系组件，所述周转轮系组件为两个，呈对称布置，且所述周转轮系组件包括：太阳齿轮，所述太阳齿轮与所述机架可枢转地相连，所述太阳齿轮设有伸出杆；转臂，所述转臂与所述太阳齿轮同轴线地可枢转地相连；行星齿轮，所述行星齿轮与所述转臂可枢转地相连，且所述行星齿轮与所述太阳齿轮相啮合；减震元件，所述减震元件分别与所述机架和所述转臂相连；丝杠调角装置，所述丝杠调角装置与两个所述太阳齿轮的所述伸出杆相连，并可调节所述伸出杆的夹角。行走组件，所述行走组件为两个，两个所述行走组件分别与两个所述行星齿轮相连。

可选的，本实用新型的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，所述丝杠调角装置包括：丝母块，所述丝母块与一个所述周转轮系组件的所述太阳齿轮的所述伸出杆可枢转地相连；轴座块，所述轴座块与另一个所述周转轮系组件的所述太阳齿轮的所述伸出杆可枢转地相连，且两个所述周转轮系组件的所述太阳齿轮相啮合；丝杠，所述丝杠与所述丝母块以螺纹副相连，所述丝杠与所述轴座块以转动副相连；丝杠驱动件，所述丝杠驱动件与所述丝杠相连，并驱动所述丝杠转动。

进一步，本实用新型的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，所述丝母块设有内丝孔；所述轴座块设有轴座孔；所述丝杠包括光轴段和丝轴段，所述丝轴段设于所述丝母块的内丝孔构成螺纹副，所述丝杠的光轴段设于所述座块的所述轴座孔内构成转动副；所述丝杠调角装置的所述丝杠驱动件包括：驱动件座，所述驱动件座与所述轴座块固定相连；旋转件，所述旋转件与所述丝杠相连并驱动所述丝杠转动。

可选的，本实用新型的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，所述减震元件为弹簧减震器，所述弹簧减震器两端分别与所述机架和所述转臂相连。

可选的，本实用新型的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，所述的丝杠驱动件为电机或经过减速的电机。

可选的，本实用新型的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，所述座椅包括；椅面，所述椅面固定在底座上；靠背，所述靠背固定在椅面后侧；扶手，所述扶手为两个，对称布置在所述椅面两侧，所述扶手与所述底座固定相连；控制杆，所述控制杆设于一侧的所述扶手之上；腿部支撑件，所述腿部支撑件固定在椅面前侧；电动推杆，所述电动推杆的两端分别与所述腿部支撑件和所述椅面相连。

进一步的，本实用新型的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，所述行走组件包括：行走组件架，所述行走组件架与所述周转轮系组件的所述行星齿轮相连；麦克妠姆轮组件，所述麦克妠姆轮组件与所述的行走组件架相连，所述麦克妠姆轮组件包括麦克妠姆轮与车轮驱动件，所述车轮驱动件驱动所述麦克妠姆轮转动，且所述麦克妠姆轮组件包括左旋麦克妠姆轮组件和右旋麦克妠姆轮组件。

优选的，所述麦克妠姆轮组件采用了轮毂电机一体化麦克妠姆轮，所述轮毂电机一体化麦克妠姆轮包括：麦克妠姆轮单元；轮毂电机单元，所述轮毂电机单元包括轮轴和轮壳，所述轮壳可转动地设在所述轮轴外，所述轮轴与所述行走组件架相连，所述麦克妠姆轮单元套装在所述轮壳外与所述轮壳相连。

所述电气装置包括电池、电池充电及保护装置、电机驱动与运动控制器。所述轮毂电机单元、所述丝杠驱动件以及所述电动推杆均与所述底座内的所述电池、所述电机驱动与运动控制器电连接，所述扶手上的所述控制杆与所述底座内的所述电机驱动与运动控制器电连接。

通过上述技术方案，所述丝杠在所述丝杠驱动件的驱动下，使所述丝母块和所述轴座块的相对距离发生变化,从而带动所述太阳齿轮转动，进而带动与所述太阳齿轮相啮合的所述行星齿轮作自转运动，同时，因为所述转臂分别与所述太阳齿轮和所述行星齿轮可枢转的相连，所以所述行星齿轮还能绕着所述太阳齿轮作公转运动。又因所述机架和所述转臂之间设有所述减震元件，若将所述减震元件视为不变形时，所述周转轮系可视为定轴轮系。因此通过所述丝杠调角装置驱动两个所述太阳齿轮转动同步反向转动时，所述太阳齿轮带动所述行星齿轮转动，从而带动与所述行星齿轮相连的所述行走组件转动。因为所述周转轮系组件为两个，且呈对称布置，且两个周转轮系组件中的所述太阳齿轮互相啮合，因此，实现了两个所述行走部组件同时反向摆动，从而实现了两个所述行走部组件的夹角的调节，也达到了该行走部实现变形的目的。而正常情况下，连接于所述机架和所述转臂之间的所述减震元件弹性地限制了所述转臂的转动。当所述丝杠调角装置不动作，则所述太阳齿轮不转动，当所述行走组件受到外力作用，如在起伏颠簸地形上运动时，此时所述行走组件带动所述行星齿轮以所述转臂为支撑转动，因为所述太阳齿轮不转动，因此所述行星齿轮与所述太阳齿轮啮合转动，并带动所述转臂绕所述太阳齿轮中心转动，从而所述转臂压缩所述减震元件，因此所述减震元件对所述转臂及所述行星齿轮具有一定的缓冲减震作用，使得所述行走组件可在一定范围内做具有一定阻尼的转动，因此，本实用新型实施例的行走部具有减震功能。

进一步的，由于包括上述行走部，本实用新型实施例的全方位轮椅的底盘高度和重心位置会随着所述行走部夹角的变化而上下调节，这样本实用新型实施例的轮椅便能根据所通过地形的需要调节底盘、重心高度，以及轮椅的整体长度，同时具有减震功能。

采用本实用新型的技术方案将能获得以下有益效果：(1)采用所述丝杠调角装置、所述周转轮系组件，实现了所述行走部的两个所述行走组件夹角以及所述行走部高度的调节；(2)采用所述减震元件，实现了所述行走部在起伏地面具有减震功能，使得轮椅具有更好的舒适性；(3)本实用新型实施例的轮椅由于采用了所述变形减震行走部，实现了轮椅的的底盘的高度以及车身的长度调节，从而提高了轮椅的地形通过性、稳定性；因高度发生变化从而方便了乘坐者取放高处物品。

附图说明：

图1是根据本实用新型实施例的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅的立体示意图；

图2是图1所示全方位轮椅的左视图；

图3是图1中实施例的变形减震行走部的立体示意图；

图4是图3中变形减震行走部的机构示意图；

图5是图3移除机架一侧、转臂和部分行走组件后的正视图；

图6是图5中A-A剖视图；

图7是图3所示变形减震行走部中的机架的爆炸图；

图8是图3所示变形减震行走部中的行走组件架立体示意图；

图9是图1所示实施例在平整路面以低底盘高度行驶以提高稳定性的状态图；

图10是图1所示实施例提升底盘高度以越障的状态图。

附图标记：

1中间车体；

11底座；

12座椅；

121椅面；

122靠背；

123扶手；

124控制杆；

125腿部支撑件；

126电动推杆；

13电气装置；

2变形减震行走部；

21机架；

211主架板；

212太阳齿轮轴；

213连接杆；

22周转轮系组件；

221太阳齿轮；

2211伸出杆；

222转臂；

223行星齿轮；

2231行星齿轮轴

224减震元件；

23丝杠调角装置；

231丝母块；

2311螺栓

232轴座块；

233丝杠；

2331光轴段；

2332丝轴段；

234丝杠驱动件；

24行走组件；

241行走组件架；

2411主体结构板；24111U型槽

2412固定板；

2413横梁；

2414压紧块；

242麦克妠姆轮组件；

2421麦克妠姆轮；2422车轮驱动件；

2420轮毂电机一体化麦克妠姆轮；

24201麦克妠姆轮单元；

24202轮毂电机单元；

242021轮轴；242022轮壳。

具体实施方式:

下面结合图1-图10详细描述根据本实用新型实施例的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，并进一步说明本实用新型，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2，根据本实用新型实施例的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅包括：中间车体1和变形减震行走部2。

如图1、图2，根据本实用新型实施例的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，包括中间车体1和变形减震行走部2；中间车体1包括：底座11；座椅12，座椅12设在所述底座上方；电气装置13(图中未标出)，电气装置13设于底座12之内；变形减震行走部2为两个，呈对称布置在中间车体1两侧，且与底座11相连。如图3、图4、图5所示，变形减震行走部2包括：机架21；周转轮系组件22，周转轮系组件22为两个，呈对称布置，且周转轮系组件22包括：太阳齿轮221，太阳齿轮221与机架21可枢转地相连，太阳齿轮221设有伸出杆2211；转臂222，转臂222与太阳齿轮221同轴线地可枢转地相连；行星齿轮223，行星齿轮223与转臂222可枢转地相连，且行星齿轮223与太阳齿轮221相啮合；减震元件224，减震元件224分别与机架21和转臂222相连；丝杠调角装置23，丝杠调角装置23与两个太阳齿轮221的伸出杆2211相连，并可调节伸出杆2211的夹角。行走组件24，行走组件24为两个，两个行走组件24分别与两个行星齿轮223相连。

根据本实用新型实施例的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，具体的，丝杠调角装置23包括：丝母块231；轴座块232；丝杠233；丝杠驱动件234。下面结合图3、图4、图5详细说明丝杠调角装置23的结构。丝母块231与一个所述周转轮系组件22的太阳齿轮221的伸出杆2211可枢转地相连；轴座块232与另一个周转轮系组件22的太阳齿轮221的伸出杆2211可枢转地相连，且两个周转轮系组件22的太阳齿轮221相啮合；丝杠233与丝母块231以螺纹副相连，丝杠233与轴座块232以转动副相连；丝杠驱动件234与丝杠233相连，并驱动丝杠233转动。

具体而言，根据本实用新型实施例，如图5、图6所示，其中图5移除了机架一侧、转臂和部分行走组件，丝杠调角装置23的丝母块231上设有内丝孔，丝母块231两侧对称的设有丝母孔，以及和丝母孔配合的螺栓2311，螺栓2311为有粗段和细段，其中细段上设有螺纹，粗段为光轴段。螺栓2311通过细段的螺纹与丝母块231固定连接，螺栓2311通过其光轴段可转动的设在伸出杆2211上的铰接孔内，这样丝母块231就与伸出杆2211可转动的连接。轴座块232设有轴座孔，和丝母块231类似的，轴座块232以相同的方式与另一个周转轮系组件22中的太阳齿轮伸出杆2211可转动的连接。丝杠调角装置23的丝杠233包括光轴段2331、丝轴段2332；丝轴段2332设于丝母块231内丝孔内构成螺纹副，丝杠233的光轴段2331设于轴座块232的轴座孔内构成转动副。丝杠驱动件234与丝杠233相连，并驱动丝杠233转动。

可选的，根据本实用新型实施例，丝杠调角装置23的丝杠驱动件234为电机，也可以为液压马达或者经过减速的电机或液压马达。

下面结合图7具体说明本实用新型实施例中机架21的结构。机架21包括主架板211、太阳齿轮轴212和连接杆213。主架板211有两个，主架板211上设有与太阳齿轮轴212和连接杆213对应的孔，太阳齿轮轴212和连接杆213两端设有轴肩以及螺纹和螺栓，这样就可以通过螺栓和轴肩将太阳齿轮轴212和连接杆213与两个主架板211固定。

作为可选的技术方案，根据本实用新型的一些实施例，太阳齿轮221、行星齿轮223以及转臂222都为双层平行结构，这样能使周转轮系组件22在宽度方向的受力更为均衡，同时增加了周转轮系组件22的强度，且更便于结构的设计。以及下面结合图3-图5详细说明周转轮系组件22的结构。太阳齿轮221在轴心处设有轴心孔，太阳齿轮221上设有伸出杆2211，伸出杆2211上设有铰接孔；太阳齿轮221通过上述轴心孔可转动的设于太阳齿轮轴212上。转臂222置于两个主架板211之间，转臂222上设有定轴心孔和动轴心孔；转臂222通过定轴心孔可转动的设于太阳齿轮轴212上。行星齿轮223设有与其同轴心的行星齿轮轴2231，行星齿轮223通过行星齿轮轴2231和转臂222上的动轴心孔与转臂222可转动的配合，且行星齿轮223与太阳齿轮221啮合。

可选的，根据本实用新型的其他实施例，所述周转轮系组件为单层结构，所述太阳齿轮、所述行星齿轮以及所述转臂都为单层结构。这种方案适用于强度要求不高的场合的行走部的设计。

减震元件224为弹簧减震器，减震元件224的两端分别与机架21和转臂222相铰连。

根据本实用新型实施例的具有减震功能的可调高度的全方位轮椅，所述行走组件24包括：行走组件架241和麦克妠姆轮组件242；所述行走组件架241与所述周转轮系组件22的所述行星齿轮223相连；所述麦克妠姆轮组件242与所述的行走组件架241相连，所述麦克妠姆轮组件242包括麦克妠姆轮2421与车轮驱动件2422，所述车轮驱动件2422驱动所述麦克妠姆轮2421转动，且所述麦克妠姆轮组件242包括左旋麦克妠姆轮组件和右旋麦克妠姆轮组件。

优选的，根据本实用新型实施例，所述麦克妠姆轮组件242采用了轮毂电机一体化麦克妠姆轮2420，所述轮毂电机一体化麦克妠姆轮2420包括：麦克妠姆轮单元24201；轮毂电机单元24202，所述轮毂电机单元24202包括轮轴242021和轮壳242022，所述轮轴242021与所述行走组件架241相连，所述轮壳242022可转动地设在所述轮轴242021外，所述麦克妠姆轮单元24201套装在所述轮壳242022外并与所述轮壳242022相连；

下面结合图3、图8详细说明行走组件24的结构。行走组件架241包括主体结构板2411、固定板2412、横梁2413和压紧块2414。具体的，如图8，主体结构板2411为两个，呈前后对称布置，主体结构板2411上设有U形槽24111；固定板2412为两个，呈上下对称布置。固定板2412通过螺栓分别与两个主体结构板2411固定连接；横梁2413为两个，且横梁2413设于两块主体结构板2411之间，通过螺栓分别与两块主体结构板2411固定连接。压紧块2414设于U形槽24111的开口处，并能通过螺纹略微调节其位置。具体的，所述轮毂电机单元24201的轮轴242011U形槽24111处，通过压紧块2414与行走组件架241连接。

具体的，根据本实用新型的其他实施例，如图1、图2所示，座椅12包括椅面121、靠背122、扶手123、控制杆124、腿部支撑件125和电动推杆126。椅面121固定在底座11上；靠背122固定在椅面121后侧；扶手123为两个，对称布置在椅面121两侧，扶手123与底座11固定相连；控制杆124设于一侧的扶手123之上；腿部支撑件125固定在椅面前侧；电动推杆126的两端分别与腿部支撑件125和椅面121铰接。

具体的，电气装置13设于底座11之内，所述电气装置包括电池、电池充电及保护装置、电机驱动与运动控制器；轮毂电机单元24201、丝杠驱动件234以及电动推杆126与底座11内的电池、电机驱动与运动控制器电连接，扶手123上的控制杆124与底座11内的电机驱动与运动控制器电连接。因此，可通过扶手123上的控制杆124控制轮椅的运动、变形减震行走部2的变形以及腿部支撑件125的支撑角度。

通过上述技术方案，丝杠233在丝杠驱动件234的驱动下，使丝母块231和轴座块232的相对距离发生变化,从而太阳轮221上的伸出杆2211的夹角发生变化，从而带动太阳齿轮221转动，进而带动与太阳齿轮221相啮合的行星齿轮223作自转运动，同时，因为转臂222分别与太阳齿轮221和行星齿轮223可枢转的相连，所以行星齿轮223还能绕着太阳齿轮221作公转运动。又因机架21和转臂222之间设有减震元件224，若将减震元件224视为不变形时，周转轮系组件22可视为定轴轮系。因此通过丝杠调角装置23驱动两个太阳齿轮221同步反向转动时，太阳齿轮221带动行星齿轮223转动，从而带动与行星齿轮223相连的行走组件24转动。因为周转轮系组件22为两个，且呈对称布置，且两个周转轮系组件22中的太阳齿轮221互相啮合，因此，实现了两个行走组件24同步反向摆动，从而实现了两个行走组件24的夹角的调节，同时。而正常情况下，连接于机架21和转臂222之间的减震元件224弹性地限制了转臂222的转动。当丝杠调角装置23不动作，则太阳齿轮221不转动，当行走组件24受到外力作用，如在起伏颠簸地形上运动时，此时行走组件24带动行星齿轮223以转臂222为支撑转动，因为太阳齿轮221不转动，因此行星齿轮223与太阳齿轮221啮合转动，并带动转臂222绕太阳齿轮221中心转动，从而转臂222压缩减震元件224，因此减震元件224对转臂222及行星齿轮223具有一定的缓冲减震作用，使得行走组件24可在一定范围内做具有一定阻尼的转动，因此，变形减震行走部2具有减震功能，使得该轮椅的乘坐舒适度较好。

因此，当变形减震行走部2在丝杠驱动件234的驱动下使两个行走组件24的夹角发生变化时，本实用新型实施例的轮椅的车身长度会相应的变化，同时其底盘高度也随着升高或者降低，这样，轮椅的底盘高度和整体高度发生变化，当轮椅遇到障碍物时可以通过调节底盘高度进行越障，也便于轮椅乘坐者取放较高处的物品；另外，当轮椅在斜坡上移动时，降低底盘高度可提高移动平台的稳定性，以避免倾覆；同时，由于具有变形减震行走部2，轮椅还具有减震功能，提高了乘坐舒适度。

具体的，如图9、图10所示，图9是本实用新型实施例的轮椅在平整路面以低底盘高度行驶的示意图，图10是本实用新型实施例的轮椅提升底盘高度以越障的状态图，可以看出，本实用新型实施例的轮椅可以通过调节底盘的高度来适应具有高低不平障碍的路面；同样，可以通过调整行走部的高度来调节本实用新型实施例的轮椅的重心高度，比如在低重心时攀爬斜坡会提高本实用新型实施例的轮椅稳定性。

对于轮椅的其他构成，以及左旋和右旋麦克纳姆轮的布置方案，已为现有技术，且为本领域的普通技术人员熟知，故不再详细描述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。