一种机器人轮椅车的制作方法
【专利摘要】一种机器人轮椅车，它涉及一种轮椅车。现有轮椅的大多为协助肢残患者和行动不便的人实现代步的功能，功能单一且应急效果差。本发明中动力中坐板的下端面设有腿部移动系统；腿部移动系统包括前腿连接轴、后腿连接轴和两组人字形调节支架，每个前腿杆和每个后腿杆各设有一个行走轮总成，处于两个前腿杆上的两个行走轮总成通过前腿连接轴相连接，处于两个后腿杆上的两个行走轮总成通过后腿连接轴相连接，供电电源驱动前腿连接轴和后腿连接轴转动；每个棘爪做出伸出轮毂外或缩进轮毂内的动作。本发明不仅应用在医用和日常生活中，本发明还能够配备的摄像和传感器设备，当座椅转换成担架车时可充当救援设备、探测和侦查车使用，实现了一车多用的功能。
【专利说明】
一种机器人轮椅车
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种机器人轮椅车，属于机械及自动化技术领域。
【背景技术】
[0002]轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者和行动不便人士的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。目前市场上销售的轮椅大多使用履带爬坡、爬楼导致笨重，操作繁琐，不可折叠或拆卸导致装运不方便，没有多种功能，只是爬楼代步的功能，因此使用具有一定局限性。另外，使用轮椅的人群多为肢体伤残者和行动不便人士，一旦发生需要急救的状况时，因轮椅的结构不可改变使其使用范围受限。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种机器人轮椅车，以解决现有轮椅依靠履带爬楼的笨重以及功能的操作复杂问题，同时也解决现有轮椅功能单一且应急效果差的问题。
[0004]本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:
[0005]—种机器人轮椅车，它包括动力传输系统、角度传感系统、承重变形系统、腿部移动系统和四个行走轮总成；
[0006]所述动力传输系统包括供电电源、总电机和两个分电机；
[0007]所述角度传感系统包括控制器、端部传感器、角度位移传感器和四组电磁铁，所述控制器、端部传感器、角度位移传感器和四组电磁铁均与供电电源相连接，控制器分别与分电机相连接；
[0008]所述承重变形系统包括脚靠板、坐板和背靠板，所述脚靠板、坐板和背靠板从下至上依次设置，所述坐板水平设置在脚靠板和背靠板之间，所述坐板的前端与脚靠板的上端相铰接，所述坐板的后端与背靠板相铰接;所述坐板的下端面设置有腿部移动系统；
[0009]所述腿部移动系统包括前腿连接轴、后腿连接轴和两组人字形调节支架，每组人字形调节支架包括前腿杆、后腿杆、齿轮和齿条，后腿杆设置在前腿杆的中部且二者形成人字形结构，后腿杆上设置有一个分电机，分电机的输出轴上套装有齿轮，所述前腿杆上设置有齿条，所述后腿杆的齿轮在分电机的驱动下与前腿杆上的齿条相啮合，每个前腿杆的下端和每个后腿杆的下端各设置有一个行走轮总成，处于两个前腿杆上的两个行走轮总成通过前腿连接轴相连接，处于两个后腿杆上的两个行走轮总成通过后腿连接轴相连接，所述总电机通过供电电源驱动前腿连接轴和后腿连接轴转动；
[0010]所述总电机还驱动四个行走轮总成进行同步转动，每个行走轮总成对应有一组电磁铁，每个行走轮总成包括轮毂和棘爪组件，棘爪组件与轮毂相连接，轮毂与前腿连接轴或后腿连接轴相连接，每个棘爪组件在电磁铁的控制下做出伸出轮毂外或缩进轮毂内的动作。
[0011]当棘爪组件为直弹式棘爪组件时，棘爪组件与电磁铁对应设置，行走轮总成包括轮毂和直弹式棘爪组件，该直弹式棘爪组件及其对应的一组电磁铁均设置在轮毂内，直弹式棘爪组件包括多个直弹式棘爪单体，轮毂的圆周端面上加工有与直弹式棘爪单体一一对应设置的多个第一通孔，多个直弹式棘爪单体均布在其对应的一组电磁铁上，每个直弹式棘爪单体包括第一弹簧、第一支撑杆和第一端部支撑块，第一支撑杆的一端固定连接在其对应的一组电磁铁上，第一支撑杆上套装有第一弹簧，第一弹簧的一端与其对应的一组电磁铁相接触，第一弹簧的另一端与第一端部支撑块固定连接，当该组电磁铁通电时，电磁铁使第一支撑杆伸出其对应的第一通孔形成台阶使用状态；当电磁铁断电时，第一端支撑块在电磁铁的无电磁力情况下，行走轮总成向前滚动并在其重力作用下压缩第一弹簧，直弹式棘爪组件通过第一弹簧被压回轮毂中形成平地使用状态。
[0012]当棘爪组件为趴伏式棘爪组件时，棘爪组件与电磁铁对应设置，行走轮总成包括轮毂和趴伏式棘爪组件，该趴伏式棘爪组件对应的电磁铁设置在轮毂内，趴伏式棘爪组件包括辅助支撑架和多个趴伏式棘爪单体，轮毂的圆周端面上加工有多个与趴伏式棘爪单体一一对应设置的第二通孔，多个趴伏式棘爪单体均布在其对应的电磁铁上，每个趴伏式棘爪单体包括第二弹簧、第二支撑杆和第二端部支撑块，辅助支撑架与轮毂同轴设置，多个第二端部支撑块沿轮毂的圆周方向均布在轮毂外且每个第二端部支撑块的固定端铰接在辅助支撑架上，第二支撑杆的一端固定连接在其对应的电磁铁上，第二支撑杆上套装有第二弹簧，第二弹簧的一端与其对应的电磁铁相接触，第二弹簧的另一端与第二端部支撑块的中部固定连接，当电磁铁通电时，第二端部支撑块的活动端在电磁力的作用下伸出其对应的第二通孔形成台阶使用状态；当电磁铁断电时已无电磁力，第二端部支撑块在重力作用下压缩第二弹簧缩回轮毂中形成平地使用状态。
[0013]当行走轮总成套装在前腿连接轴上且棘爪组件为缩卷式棘爪组件时，行走轮总成包括轮毂、伸缩盘和缩卷式棘爪组件，电磁铁设置在前腿连接轴上，轮毂和伸缩盘同轴设置且二者均套装在前腿连接轴上，所述缩卷式棘爪组件包括多个缩卷式棘爪单体，多个缩卷式棘爪单体均布在伸缩盘上，轮毂的圆周端面上加工有多个与缩卷式棘爪单体一一对应设置的第三通孔，每个缩卷式棘爪单体包括连接杆和第三支撑杆，连接杆的一端固定连接在伸缩盘上，连接杆另一端与第三支撑杆的固定端相铰接，第三支撑杆处于轮毂内且第三支撑杆的活动端朝向其对应的第三通孔，所述伸缩盘上加工有第一卡槽，所述轮毂上加工有第二卡槽，所述前腿连接轴沿其长度方向加工有滑槽，滑槽内设置有与电磁铁相连接的凸块，凸块沿滑槽的长度方向往复滑动且其分别与第一卡槽和第二卡槽相配合设置，当电磁铁通电时，凸块移动到第一卡槽内，伸缩盘处于转动状态，伸缩盘通过连接杆带动第三支撑杆穿过其对应的第三通孔使行走轮总成形成台阶使用状态；当电磁铁断电时，凸块在第三弹簧的作用下移动到第二卡槽内，轮毂处于转动状态，多个缩卷式棘爪单体在轮毂向前滚动压力下被压回轮毂内使行走轮总成形成平地使用状态。
[0014]行走轮总成还包括成品轮，棘爪组件为直弹式棘爪组件、队伏式棘爪组件或缩卷式棘爪组件，棘爪组件与轮毂相配合设置且二者均位于成品轮的内侧。
[0015]它还包括重锤平衡系统，所述重锤平衡系统设置在腿部移动系统的上端或者坐板的下端面，所述重锤平衡系统与角度传感系统电连接，重锤平衡系统包括重锤本体、活环与吊杆，吊杆的上端设置在人字形调节支架上或者坐板的下端面，吊杆的下端穿过活环并与重锤本体相连接。
[0016]基于【具体实施方式】六实现的一种机器人轮椅车的动态平衡控制方法，乘坐人坐在承重变形系统上，腿部移动系统通过四个行走轮总成在平地上移动，当端部传感器感应到前方地势为楼梯时，端部传感器将前方信号发送到控制器或通过手动开关通电控制四组电磁铁通电，从而使棘爪组件形成台阶使用状态，腿部移动系统通过四个行走轮总成在棘爪组件伸出轮毂的情况下，开始攀登台阶，由于攀登时产生角度，角度位移传感器检测到楼梯角度，并将该角度信号传输到控制器，控制器通过控制分电机输出轴的转动;或者重锤平衡系统检测到楼梯的倾斜角度，并由重锤直接压动开关或者触点接通电路控制分电机输出轴的转动，每组人字形调节支架中的前腿杆和后腿杆通过固定在分电机上的齿轮和前腿杆上齿条的咬合实现后腿杆向下移动，确保承重变形系统中的坐板始终保持水平状态；当腿部移动系统和四个行走轮总成相配合达到平地面时，由人工断开通电开关或者由传感器将前方信号发送到控制器，控制器控制四组电磁铁断电，从而使棘爪组件由于重力作用被压回到原始平地位置形成平地使用状态，同时重锤平衡系统或角度位移传感器检测到平地使用状态时，将该角度数据传送到控制器，控制器通过控制分电机，或由重锤平衡系统检测其角度压动反向电路开关，输出轴反向转动控制后腿杆向上提升，确保承重变形系统中的坐板始终保持水平状态。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]1、本发明通过动力传输系统、角度传感系统、承重变形系统、腿部移动系统和四个行走轮总成之间的相互配合能够有效实现平地移动、上坡、下坡、登楼梯及其他状况下的行走状态，承重变形系统根据实际需要进行座椅和急救床之间的变换，有效扩展轮椅的适用场合和适用范围。本发明重量轻、操作简单、可以拆卸折叠，包括电池电源、总电机、两个分电机以及上述构件之间连接用的电线和电缆为插接件组合式。方便装运和携带。
[0019]2、端部传感器的设置是为了检测前方地势，也可以手动开关控制，从而控制行走轮总成中棘爪组件的行走方式，操作方便且可行性强。
[0020]3、人字形调节支架和行走轮总成之间的配合设置能够实现本发明稳定地行走动作，通过齿轮和齿条之间的啮合能够有效实现人字形调节支架的上楼梯动作和下楼梯动作。
[0021]4、行走轮总成的类型共有四种，分别为带有直弹式棘爪组件的行走轮总成、带有趴伏式棘爪组件的行走轮总成、带有缩卷式棘爪组件的行走轮总成以及带有成品轮的行走轮总成，前三种行走轮总成结构设计合理且使用灵活，根据具体行走地势和乘坐人的习惯进行选择;最后一种带有成品轮的行走轮总成根据现有轮椅进行改造即可，最大限度地节省制造成本，减小浪费。
[0022]5、角度传感系统和重锤平衡系统能够保障本发明在上楼梯或下楼梯时的平衡稳定性，重锤由于自身重力作用始终保持垂直于地面的效果，重锤平衡系统、动力传输系统、角度传感系统、承重变形系统、腿部移动系统和四个行走轮总成之间配合设置实现的动态平衡控制方法能够确保本发明在上楼梯或下楼梯时的动作连续，同时能够确保承重变形系统中的坐板始终保持水平的稳定状态。
【附图说明】
[0023]图1是本发明的主视结构示意图，图中承重变形系统为座椅的使用状态，图中未显示动力传输系统和角度传感系统；
[0024]图2是本发明的主视结构示意图，图中承重变形系统为急救床的使用状态，图中未显示动力传输系统和角度传感系统；
[0025]图3是腿部移动系统和四个行走轮总成之间连接关系的立体结构示意图；
[0026]图4是前腿杆2-1、后腿杆2-2、齿轮2-4、齿条2-5和分电机19之间连接关系的主视结构示意图；
[0027]图5是行走轮总成的主视结构示意图，图中棘爪组件为直弹式棘爪组件4;
[0028]图6是行走轮总成的主视结构剖面图，图中棘爪组件为直弹式棘爪组件4;
[0029]图7是行走轮总成的左视结构剖面图，图中棘爪组件为直弹式棘爪组件4;
[0030]图8是行走轮总成在平地行走状态下的剖面图，图中棘爪组件为趴伏式棘爪组件10；
[0031]图9是行走轮总成在攀登楼梯状态下的剖面图，图中棘爪组件为趴伏式棘爪组件10；
[0032]图10是行走轮总成在平地行走状态下的剖面图，图中棘爪组件为缩卷式棘爪组件15；
[0033]图11是行走轮总成在攀登楼梯状态下的剖面图，图中棘爪组件为缩卷式棘爪组件15；
[0034]图12是当棘爪组件为缩卷式棘爪组件15时，行走轮总成处于平地行走状态下的侧视结构示意图；
[0035]图13是当棘爪组件为缩卷式棘爪组件15时，行走轮总成处于攀登楼梯状态下的侧视结构示意图；
[0036]图14是当棘爪组件为直弹式棘爪组件4时，行走轮总成中成品轮20、轮毂和棘爪组件之间的连接关系示意图，图中行走轮总成处于平地行走状态；
[0037]图15是当棘爪组件为直弹式棘爪组件4时，行走轮总成中成品轮20、轮毂和棘爪组件之间的连接关系示意图，图中行走轮总成处于攀登楼梯状态；
[0038]图16是电磁铁8、轮毂3和直弹式棘爪组件4中一个直弹式棘爪单体之间的连接关系不意图；
[0039]图17是本发明在攀登楼梯时的第一使用状态图；
[0040]图18是本发明在攀登楼梯时的第二使用状态图。
【具体实施方式】
[0041 ] 【具体实施方式】一:结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17和图18说明本实施方式，本实施方式包括动力传输系统、角度传感系统、承重变形系统、腿部移动系统和四个行走轮总成；
[0042]所述动力传输系统包括供电电源、总电机和两个分电机19;
[0043]所述角度传感系统包括控制器、端部传感器、角度位移传感器和四组电磁铁8，所述控制器、端部传感器、角度位移传感器和四组电磁铁8均与供电电源相连接，控制器分别与分电机19相连接;控制器分别与端部传感器、角度位移传感器和电磁铁8相连接；
[0044]所述承重变形系统包括脚靠板1-1、坐板1-2和背靠板1-3，所述脚靠板1-1、坐板1-2和背靠板1-3从下至上依次设置，所述坐板1-2水平设置在脚靠板1-1和背靠板1-3之间，所述坐板1-2的前端与脚靠板1-1的上端相铰接，所述坐板1-2的后端与背靠板1-3相铰接;所述坐板1-2的下端面设置有腿部移动系统；
[0045]所述腿部移动系统包括前腿连接轴、后腿连接轴和两组人字形调节支架，每组人字形调节支架包括前腿杆2-1、后腿杆2-2、齿轮2-4和齿条2-5，后腿杆2_2设置在前腿杆2_1的中部且二者形成人字形结构，后腿杆2-2上设置有一个分电机19，分电机19的输出轴上套装有齿轮2-4，所述前腿杆2-1上设置有齿条2-5，所述后腿杆2-2的齿轮2-4在分电机19的驱动下与前腿杆2-1上的齿条2-5相啮合，每个前腿杆2-1的下端和每个后腿杆2-2的下端各设置有一个行走轮总成，处于两个前腿杆2-1上的两个行走轮总成通过前腿连接轴相连接，处于两个后腿杆2-2上的两个行走轮总成通过后腿连接轴相连接，所述总电机通过供电电源驱动前腿连接轴和后腿连接轴转动；
[0046]所述总电机还驱动四个行走轮总成进行同步转动，每个行走轮总成对应有一组电磁铁8，每个行走轮总成包括轮毂3和棘爪组件，棘爪组件与轮毂3相连接，轮毂3与前腿连接轴或后腿连接轴相连接，每个棘爪组件在电磁铁8的控制下做出伸出轮毂3外或缩进轮毂3内的动作。
[0047]本发明不仅可以作为轮椅医用和日常生活中，轮椅车还可配备的摄像、传感器及其他辅助设备，座椅可以转换成担架车，也可以充当救援设备、探测和侦查车使用。实现了一车多用的功能。本轮椅车重量轻、操作简单、可以拆卸折叠，车上设置的供电电源，总电机和连接电线之间为插接件组合式，如此设置使得本发明方便装运和携带。
[0048]本发明中坐板1-2的下端面设置有腿部移动系统，坐板1-2通过支撑架分别与前腿连接轴、后腿连接轴相连接，支撑架设置有竖直的转轴，转轴的上端设置有坐板1-2，坐板1-2随转轴实现360°旋转，能够调节坐板1-2的转动角度，这样下楼梯时后腿杆2-2变前进方向，也是后腿杆2-2先下移。当乘坐人位于坐板1-2上处于攀登楼梯的状态时，调节坐板1-2的角度使乘坐人能够实现侧向坐姿进行攀登楼梯的状态，增强本发明的安全性和乘坐人的舒适度。
[0049]本发明中上楼梯时坡度的平衡从角度位移传感器传感到后腿杆2-2，后腿杆2-2下移，类似人腿弯曲的行动。也可以采取液压杆式。另外，在平地时或在垂直压地的棘爪组件会在重力作用压回。本发明中上楼、下楼或平地移动时的控制程序通过现有控制程序控制实现即可。
[0050]【具体实施方式】二:结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图16说明本实施方式，本实施方式中当棘爪组件为直弹式棘爪组件4时，棘爪组件与电磁铁8对应设置，行走轮总成包括轮毂3和直弹式棘爪组件4，该直弹式棘爪组件4及其对应的一组电磁铁8均设置在轮毂3内，直弹式棘爪组件4包括多个直弹式棘爪单体，轮毂3的圆周端面上加工有与直弹式棘爪单体一一对应设置的多个第一通孔9，多个直弹式棘爪单体均布在其对应的一组电磁铁8上，每个直弹式棘爪单体包括第一弹簧5、第一支撑杆6和第一端部支撑块7，第一支撑杆6的一端固定连接在其对应的一组电磁铁8上，第一支撑杆6上套装有第一弹簧5，第一弹簧5的一端与其对应的一组电磁铁8相接触，第一弹簧5的另一端与第一端部支撑块7固定连接，当该组电磁铁8通电时，电磁铁8使第一支撑杆伸出其对应的第一通孔9形成台阶使用状态；当电磁铁8断电时，第一端支撑块7在电磁铁8的无电磁力情况下，行走轮总成向前滚动并在其重力作用下压缩第一弹簧5，直弹式棘爪组件4通过第一弹簧5被压回轮毂3中形成平地使用状态。其他未提及的结构及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0051]【具体实施方式】三:结合图1、图2、图3、图4、图8、图9和图16说明本实施方式，本实施方式中当棘爪组件为趴伏式棘爪组件10时，棘爪组件与电磁铁8对应设置，行走轮总成包括轮毂3和趴伏式棘爪组件10，该趴伏式棘爪组件10对应的电磁铁8设置在轮毂3内，队伏式棘爪组件10包括辅助支撑架20和多个趴伏式棘爪单体，轮毂3的圆周端面上加工有多个与趴伏式棘爪单体一一对应设置的第二通孔U，多个趴伏式棘爪单体均布在其对应的电磁铁8上，每个趴伏式棘爪单体包括第二弹簧12、第二支撑杆13和第二端部支撑块14，辅助支撑架20与轮毂3同轴设置，多个第二端部支撑块14沿轮毂3的圆周方向均布在轮毂3外且每个第二端部支撑块14的固定端铰接在辅助支撑架20上，第二支撑杆13的一端固定连接在其对应的电磁铁8上，第二支撑杆13上套装有第二弹簧12，第二弹簧12的一端与其对应的电磁铁8相接触，第二弹簧12的另一端与第二端部支撑块14的中部固定连接，当电磁铁8通电时，第二端部支撑块14的活动端在电磁力的作用下伸出其对应的第二通孔11形成台阶使用状态；当电磁铁8断电时已无电磁力，第二端部支撑块14在重力作用下压缩第二弹簧12缩回轮毂3中形成平地使用状态。
[0052]本实施方式中每个趴伏式棘爪单体上加工有豁口27，电磁铁8内设置有与趴伏式棘爪单体——对应的簧舌28，当电磁铁8通电时，每个簧舌28移出其对应的豁口 27，每个趴伏式棘爪单体在第二弹簧12的弹力作用下弹出轮毂3外，当每个趴伏式棘爪单体在平地行走时，其由于自身重力压回轮毂3内，此时电磁铁8断电，簧舌28由于其自身携带的弹簧的弹力作用伸入其对应的趴伏式棘爪单体上的豁口27中，起到卡住及固定趴伏式棘爪单体的作用。直弹式棘爪单体的工作过程与上述过程同理。其他未提及的结构及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0053]【具体实施方式】四:结合图1、图2、图3、图4、图10、图11和图16说明本实施方式，本实施方式中当行走轮总成套装在前腿连接轴上且棘爪组件为缩卷式棘爪组件15时，行走轮总成包括轮毂3、伸缩盘24和缩卷式棘爪组件15，电磁铁8设置在前腿连接轴上，轮毂3和伸缩盘24同轴设置且二者均套装在前腿连接轴上，所述缩卷式棘爪组件15包括多个缩卷式棘爪单体，多个缩卷式棘爪单体均布在伸缩盘24上，轮毂3的圆周端面上加工有多个与缩卷式棘爪单体一一对应设置的第三通孔16，每个缩卷式棘爪单体包括连接杆17和第三支撑杆18，连接杆17的一端固定连接在伸缩盘24上，连接杆17另一端与第三支撑杆18的固定端相铰接，第三支撑杆18处于轮毂3内且第三支撑杆18的活动端朝向其对应的第三通孔16，所述伸缩盘24上加工有第一卡槽，所述轮毂3上加工有第二卡槽，所述前腿连接轴沿其长度方向加工有滑槽，滑槽内设置有与电磁铁相连接的凸块23，凸块23沿滑槽的长度方向往复滑动且其分别与第一卡槽和第二卡槽相配合设置，当电磁铁8通电时，凸块23移动到第一卡槽内，伸缩盘24处于转动状态，伸缩盘24通过连接杆17带动第三支撑杆18穿过其对应的第三通孔16使行走轮总成形成台阶使用状态；当电磁铁8断电时，凸块23在第三弹簧25的作用下移动到第二卡槽内，轮毂3处于转动状态，多个缩卷式棘爪单体在轮毂3向前滚动压力下被压回轮毂3内使行走轮总成形成平地使用状态。
[0054]本实施方式中后腿连接轴与行走轮总成相配合实现的工作过程与上述过程同理。
[0055]本实施方式中当棘爪组件为缩卷式棘爪组件15时，轮毂3为外置轮毂，其内部或一侧设置有同轴布置的伸缩盘24，用于放置和支撑缩卷式棘爪组件15，当本发明在平地行驶状态时，凸块23与轮毂3的第二卡槽相契合，这样前腿连接轴或后腿连接轴能够带动轮毂3转动行进。当端部传感器感应并传输信号或人工手动接通开关使电磁铁8通电，电磁力拉动凸块23至伸缩盘24的第一凹槽，此时，缩卷式棘爪组件在前腿连接轴或后腿连接轴的旋转力作用下伸展，使棘爪伸出轮毂3外，处于登台阶状态。当行驶在平地时，端部传感器或人工控制开关致使电磁铁8断电，此时凸块23在第三弹簧25作用下，沿着滑槽又滑入轮毂3的第二凹槽内，这样又使轮毂3开始了平地行进状态。在滚动时重力压动下，缩卷式棘爪组形成卷缩状态，开始了平地行驶。其他未提及的结构及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0056]【具体实施方式】五:结合图7、图8、图9、图10、图11、图14和图15说明本实施方式，本实施方式中行走轮总成还包括成品轮20，棘爪组件为直弹式棘爪组件4、趴伏式棘爪组件10或缩卷式棘爪组件15，棘爪组件与轮毂3相配合设置且二者均位于成品轮20的内侧。其他未提及的结构及连接关系与【具体实施方式】一、二、三或四相同。
[0057]【具体实施方式】六:结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式还包括重锤平衡系统21，所述重锤平衡系统21设置在腿部移动系统的上端或者坐板1-2的下端面，所述重锤平衡系统21与角度传感系统电连接，重锤平衡系统21包括重锤本体、活环与吊杆，吊杆的上端设置在人字形调节支架上或者坐板1-2的下端面，吊杆的下端穿过活环并与重锤本体相连接。
[0058]本实施方式中重锤平衡系统21接通正、反向分电机电路开关；由于重锤本体的重力作用使其垂直于地面，故当上、下楼梯时测量出坐板1-2所在的水平面与地面夹角，从而重锤系统接通正、反向转动分电机使坐板1-2保持水平。其他未提及的结构及连接关系与【具体实施方式】五相同。
[0059]本发明中当棘爪组件为直弹式棘爪组件4时，每个直弹式棘爪单体做出伸出轮毂3外或缩进轮毂3内的动作是通过电磁铁8的电磁力控制，当电磁铁8通电时，电磁铁8产生电磁力，第一端部支撑块7弹出轮毂3，此时状态为攀登楼梯的状态；电磁铁8断电时，电磁铁8的电磁力瞬间消失，每个直弹式棘爪单体中的第一端部支撑块7由于重力作用压回轮毂3内，此时状态为平地行走的状态且第一弹簧5处于压缩状态。本发明中当棘爪组件为趴伏式棘爪组件10时，每个趴伏式棘爪单体做出伸出轮毂3外或缩进轮毂3内的动作是通过电磁铁8的电磁力控制，当电磁铁8通电时，电磁铁8的吸力瞬间产生，第二端部支撑块14在第二弹簧12的回弹作用下其活动端弹出轮毂3，此时状态为攀登楼梯的状态；当电磁铁8断电时，由于重力作用，每个趴伏式棘爪单体中的第二端部支撑块14的活动端处于轮毂3内部，此时状态为平地行走的状态，此时第二弹簧12处于压缩状态。第二端部支撑块14的活动端带有与电磁铁8相排斥的磁极。
[0060]本发明中前腿连接轴和后腿连接轴的内部均配置有滑环，防止前腿连接轴和后腿连接轴在转动过程中出现电线缠绕，使电磁铁8能够正常的工作。
[0061]本发明还设置有轮毂内支架，用于支撑和定位多个直弹式棘爪单体、多个趴伏式棘爪单体或多个缩卷式棘爪单体。其他未提及的结构及连接关系与【具体实施方式】五相同。
[0062]【具体实施方式】七:结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式中乘坐人坐在承重变形系统上，腿部移动系统通过四个行走轮总成在平地上移动，当端部传感器感应到前方地势为楼梯时，端部传感器将前方信号发送到控制器或通过手动开关通电控制四组电磁铁8通电，从而使棘爪组件形成台阶使用状态，腿部移动系统通过四个行走轮总成在棘爪组件伸出轮毂的情况下，开始攀登台阶，由于攀登时产生角度，角度位移传感器检测到楼梯角度，并将该角度信号传输到控制器，控制器通过控制分电机19输出轴的转动;或者重锤平衡系统21检测到楼梯的倾斜角度，并由重锤直接压动开关或者触点接通电路控制分电机19输出轴的转动，每组人字形调节支架中的前腿杆2-1和后腿杆2-2通过国定在分电机上的齿轮2-4和前腿杆上齿条2-5的咬合实现向下移动，确保承重变形系统中的坐板1-2始终保持水平状态；当腿部移动系统和四个行走轮总成相配合达到平地面时，由人工断开通电开关或者由传感器将前方信号发送到控制器，控制器控制四组电磁铁8断电，从而使棘爪组件由于重力作用被压回到原始平地位置形成平地使用状态，同时重锤平衡系统21或角度位移传感器检测到平地使用状态时，将该角度数据传送到控制器，控制器通过控制分电机19，或由重锤平衡系统检测其角度压动反向电路开关，输出轴反向转动控制后腿杆2-2向上提升，确保承重变形系统中的坐板1-2始终保持水平状态。
[0063]本发明中可将人工操作接通通断开关或接受感应探测系统工作，接受前方信号，接通/断开棘爪系统的电磁铁，使棘爪伸出或收回。当爬坡与登楼梯时，角度传感系统与重锤平衡系统检测到角度，这时接通了人字支架腿部的二个分电机19，也可接通一个分电机19，分电机19开始工作，通过齿轮2-4和齿条2-5之间相互啮合使前腿杆2-1和后腿杆2-2之间进行移动，至使坐板1-2永久保持平水平状态。若是到达平地时，角度传感系统或重锤平衡系统给出反向指令，齿轮2-4和齿条2-5之间相互啮合使前腿杆2-1和后腿杆2-2之间进行移动再次调节坐板1-2处于水平状态。
[0064]本发明的工作过程:
[0065]根据实际需求将承重变形系统变换为座椅或急救床。端部传感器接收前方信号，当感应到前方为平地时，端部传感器将该信号传递给控制器，控制器通过供电电源对四组电磁铁8进行通电，电磁铁8在通电状态下控制棘爪组件缩进在轮毂3内实现平地行走状态，
[0066]当角度位移传感器感应到前方为楼梯时，角度位移传感器将该信号传递给控制器，控制器通过供电电源对四组电磁铁8进行通电或者断电，也可以釆用手动接通电磁铁电源方式。电磁铁8在通电状态下，控制棘爪组件伸出轮毂3外实现攀登行走状态，电磁铁8在断电状态下，在重力作用下把棘爪组件压缩进轮毂3内实现平地行走状态；同时同时角度位移传感器将角度信号传递给控制器，从而控制腿部移动系统中的前腿杆2-1和后腿杆2-2在分电机19的驱动下进行移动。
【主权项】
1.一种机器人轮椅车，其特征在于:它包括动力传输系统、角度传感系统、承重变形系统、腿部移动系统和四个行走轮总成； 所述动力传输系统包括供电电源、总电机和两个分电机(19); 所述角度传感系统包括控制器、端部传感器、角度位移传感器和四组电磁铁(8)，所述控制器、端部传感器、角度位移传感器和四组电磁铁(8)均与供电电源相连接，控制器分别与分电机(19)相连接； 所述承重变形系统包括脚靠板(1-1)、坐板(1-2)和背靠板(1-3)，所述脚靠板(1-1)、坐板(1-2)和背靠板(1-3)从下至上依次设置，所述坐板(1-2)水平设置在脚靠板(1-1)和背靠板(1-3)之间，所述坐板(1-2)的前端与脚靠板(1-1)的上端相铰接，所述坐板(1-2)的后端与背靠板(1-3)相铰接;所述坐板(1-2)的下端面设置有腿部移动系统； 所述腿部移动系统包括前腿连接轴、后腿连接轴和两组人字形调节支架，每组人字形调节支架包括前腿杆(2_1 )、后腿杆(2-2)、齿轮(2-4)和齿条(2-5)，后腿杆(2_2)设置在前腿杆(2-1)的中部且二者形成人字形结构，后腿杆(2-2)上设置有一个分电机(19)，分电机(19)的输出轴上套装有齿轮(2-4)，所述前腿杆(2-1)上设置有齿条(2-5)，所述后腿杆(2-2)的齿轮(2-4)在分电机(19)的驱动下与前腿杆(2-1)上的齿条(2-5)相啮合，每个前腿杆(2-1)的下端和每个后腿杆(2-2)的下端各设置有一个行走轮总成，处于两个前腿杆(2-1)上的两个行走轮总成通过前腿连接轴相连接，处于两个后腿杆(2-2)上的两个行走轮总成通过后腿连接轴相连接，所述总电机通过供电电源驱动前腿连接轴和后腿连接轴转动； 所述总电机还驱动四个行走轮总成进行同步转动，每个行走轮总成对应有一组电磁铁(8)，每个行走轮总成包括轮毂(3)和棘爪组件，棘爪组件与轮毂(3)相连接，轮毂(3)与前腿连接轴或后腿连接轴相连接，每个棘爪组件在电磁铁(8)的控制下做出伸出轮毂(3)外或缩进轮毂(3)内的动作。2.根据权利要求1所述的一种机器人轮椅车，其特征在于:当棘爪组件为直弹式棘爪组件(4)时，棘爪组件与电磁铁(8)对应设置，行走轮总成包括轮毂(3)和直弹式棘爪组件(4)，该直弹式棘爪组件(4)及其对应的一组电磁铁(8)均设置在轮毂(3)内，直弹式棘爪组件(4)包括多个直弹式棘爪单体，轮毂(3)的圆周端面上加工有与直弹式棘爪单体一一对应设置的多个第一通孔(9)，多个直弹式棘爪单体均布在其对应的一组电磁铁(8)上，每个直弹式棘爪单体包括第一弹簧(5)、第一支撑杆(6)和第一端部支撑块(7)，第一支撑杆(6)的一端固定连接在其对应的一组电磁铁(8)上，第一支撑杆(6)上套装有第一弹簧(5)，第一弹簧(5)的一端与其对应的一组电磁铁(8)相接触，第一弹簧(5)的另一端与第一端部支撑块(7)固定连接，当该组电磁铁(8)通电时，电磁铁(8)使第一支撑杆伸出其对应的第一通孔(9)形成台阶使用状态；当电磁铁(8)断电时，第一端支撑块(7)在电磁铁(8)的无电磁力情况下，行走轮总成向前滚动并在其重力作用下压缩第一弹簧(5)，直弹式棘爪组件(4)通过第一弹簧(5)被压回轮毂(3)中形成平地使用状态。3.根据权利要求1所述的一种机器人轮椅车，其特征在于:当棘爪组件为趴伏式棘爪组件(10)时，棘爪组件与电磁铁(8)对应设置，行走轮总成包括轮毂(3)和趴伏式棘爪组件(10)，该趴伏式棘爪组件(10)对应的电磁铁(8)设置在轮毂(3)内，队伏式棘爪组件(10)包括辅助支撑架(20)和多个趴伏式棘爪单体，轮毂(3)的圆周端面上加工有多个与趴伏式棘爪单体一一对应设置的第二通孔(11)，多个趴伏式棘爪单体均布在其对应的电磁铁(8)上，每个趴伏式棘爪单体包括第二弹簧(12)、第二支撑杆(13)和第二端部支撑块(14)，辅助支撑架(20)与轮毂(3)同轴设置，多个第二端部支撑块(14)沿轮毂(3)的圆周方向均布在轮毂(3)外且每个第二端部支撑块(I 4)的固定端铰接在辅助支撑架(20)上，第二支撑杆(I 3)的一端固定连接在其对应的电磁铁(8)上，第二支撑杆(13)上套装有第二弹簧(12)，第二弹簧(12)的一端与其对应的电磁铁(8)相接触，第二弹簧(12)的另一端与第二端部支撑块(14)的中部固定连接，当电磁铁(8)通电时，第二端部支撑块(14)的活动端在电磁力的作用下伸出其对应的第二通孔(11)形成台阶使用状态；当电磁铁(8)断电时已无电磁力，第二端部支撑块(14)在重力作用下压缩第二弹簧(12)缩回轮毂(3)中形成平地使用状态。4.根据权利要求1所述的一种机器人轮椅车，其特征在于:当行走轮总成套装在前腿连接轴上且棘爪组件为缩卷式棘爪组件(15)时，行走轮总成包括轮毂(3)、伸缩盘(24)和缩卷式棘爪组件(15)，电磁铁(8)设置在前腿连接轴上，轮毂(3)和伸缩盘(24)同轴设置且二者均套装在前腿连接轴上，所述缩卷式棘爪组件(15)包括多个缩卷式棘爪单体，多个缩卷式棘爪单体均布在伸缩盘(24)上，轮毂(3)的圆周端面上加工有多个与缩卷式棘爪单体一一对应设置的第三通孔(16)，每个缩卷式棘爪单体包括连接杆(17)和第三支撑杆(18)，连接杆(17)的一端固定连接在伸缩盘(24)上，连接杆(17)另一端与第三支撑杆(18)的固定端相铰接，第三支撑杆(18)处于轮毂(3)内且第三支撑杆(18)的活动端朝向其对应的第三通孔(16)，所述伸缩盘(24)上加工有第一卡槽，所述轮毂(3)上加工有第二卡槽，所述前腿连接轴沿其长度方向加工有滑槽，滑槽内设置有与电磁铁相连接的凸块(23)，凸块(23)沿滑槽的长度方向往复滑动且其分别与第一卡槽和第二卡槽相配合设置，当电磁铁(8)通电时，凸块(23)移动到第一卡槽内，伸缩盘(24)处于转动状态，伸缩盘(24)通过连接杆(17)带动第三支撑杆(18)穿过其对应的第三通孔(16)使行走轮总成形成台阶使用状态；当电磁铁(8)断电时，凸块(23)在第三弹簧(25)的作用下移动到第二卡槽内，轮毂(3)处于转动状态，多个缩卷式棘爪单体在轮毂(3)向前滚动压力下被压回轮毂(3)内使行走轮总成形成平地使用状态。5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种机器人轮椅车，其特征在于:行走轮总成还包括成品轮(26)，棘爪组件为直弹式棘爪组件(4)、趴伏式棘爪组件(10)或缩卷式棘爪组件(15)，棘爪组件与轮毂(3)相配合设置且二者均位于成品轮(26)的内侧。6.根据权利要求5所述的一种机器人轮椅车，其特征在于:它还包括重锤平衡系统(21)，所述重锤平衡系统(21)设置在腿部移动系统的上端或者坐板(1-2)的下端面，所述重锤平衡系统(21)与角度传感系统电连接，重锤平衡系统(21)包括重锤本体、活环与吊杆，吊杆的上端设置在人字形调节支架上或者坐板(1-2)的下端面，吊杆的下端穿过活环并与重锤本体相连接。7.基于权利要求6实现的一种机器人轮椅车的动态平衡控制方法，其特征在于:乘坐人坐在承重变形系统上，腿部移动系统通过四个行走轮总成在平地上移动，当端部传感器感应到前方地势为楼梯时，端部传感器将前方信号发送到控制器或通过手动开关通电控制四组电磁铁(8)通电，从而使棘爪组件形成台阶使用状态，腿部移动系统通过四个行走轮总成在棘爪组件伸出轮毂的情况下，开始攀登台阶，由于攀登时产生角度，角度位移传感器检测到楼梯角度，并将该角度信号传输到控制器，控制器通过控制分电机(19)输出轴的转动;或者重锤平衡系统(21)检测到楼梯的倾斜角度，并由重锤直接压动开关或者触点接通电路控制分电机(19)输出轴的转动，每组人字形调节支架中的前腿杆(2-1)和后腿杆(2-2)通过固定在分电机上的齿轮(2-4)和前腿杆上齿条(2-5)的咬合实现后腿杆(2-2)向下移动，确保承重变形系统中的坐板(1-2)始终保持水平状态；当腿部移动系统和四个行走轮总成相配合达到平地面时，由人工断开通电开关或者由传感器将前方信号发送到控制器，控制器控制四组电磁铁(8)断电，从而使棘爪组件由于重力作用被压回到原始平地位置形成平地使用状态，同时重锤平衡系统(21)或角度位移传感器检测到平地使用状态时，将该角度数据传送到控制器，控制器通过控制分电机(19)，或由重锤平衡系统检测其角度压动反向电路开关，输出轴反向转动控制后腿杆(2-2)向上提升，确保承重变形系统中的坐板(1-2)始终保持水平状态。
【文档编号】A61G5/10GK106038104SQ201610363777
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】鄢俊, 崔刚, 鄢博宇, 王秀峰
【申请人】鄢俊