电动轮椅的肘控装置的制作方法

本发明涉及电动轮椅，尤其涉及一种电动轮椅的肘控装置。

背景技术：

据全国第二次残疾人抽样调查数据显示，残疾等级为一、二级的重度残疾人为2457万人，占29.62％；残疾等级为三、四级的中度和轻度残疾人为5839万人，占70.38％；肢体残疾2412万人，占29.07％；多重残疾1352万人，占16.30％。2012年3月，根据第六次全国人口普查我国总人口数，及第二次全国残疾人抽样调查我国残疾人占全国总人口的比例和各类残疾人占残疾人总人数的比例，推算了2010年末我国残疾人总人数及各类、不同等级的残疾人数，全国残疾人总数为8502万人，其中重度残疾2518万人，中度和轻度残疾人5984万人；肢体残疾2472万人，多重残疾1386万人。随着我国工业化和城镇化进程的加快，人口流动频繁，人们工作节奏加快，以及生产安全事故、交通事故和环境污染等因素的影响，都不同程度地增加了残疾的风险。

康复是帮助残疾人恢复和补偿功能，增强生活自理和社会适应能力，平等参与社会生活的基础。作为下肢残疾、偏瘫、截瘫患者及行动不便的老年人的常用代步工具——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。特别是电动轮椅是在传统手动轮椅的基础上，叠加高性能动力驱动装置、智能操纵装置、电池等部件，改造升级而成，它是现代精密机械、智能数控、工程力学等领域相结合的高新科技产品，如今，电动轮椅已成为行动不便的老年人、残疾人不可缺少的代步工具，适用对象十分广泛。

为了做好残疾人康复工作，需要相应的资金、技术、辅具等多方面的支持，因残疾人数量多、困难程度大，残疾人康复事业发展任重而道远。同时，随着我国人口老龄化进入加速发展期，受生理机能衰退、脑血管疾病、骨关节病、痴呆等老年 病的影响，发病率和致残几率进一步增高，老年残疾人口数量也呈较快增长态势。当前和今后一个时期，我国残疾人口数量将快速增加，残疾人占总人口比例将持续提高，残疾人工作面临着新的考验。随着社会进步，残疾人事业发展，残疾人生活质量虽然在逐步提高，但由于发展起点低、基础薄弱，残疾人总体生活水平和质量与全社会平均水平差距仍然较大，残疾人家庭负担沉重，特别是农村残疾人生活水平更低，还有相当数量的人口没有脱贫。城镇残疾人失业率始终较高，未就业残疾人的生活来源一直以家庭供养为主，其中城镇主要依靠家庭其他成员供养的比例始终为40％左右，农村主要依靠家庭其他成员供养的比例始终为70％左右，残疾人家庭负担沉重。如2007～2012年度残疾人家庭人均可支配收入相当于全国居民家庭人均可支配收入的55％左右，与全国平均水平差距明显。恩格尔系数(Engel's Coefficient)指食品支出总额占消费支出总额的比重，是衡量居民生活质量最重要指标之一。残疾人家庭恩格尔系数始终高于全国水平，生活质量相对落后。特别是近年来我国食品价格的较大幅度升高，直接影响到低收入人群的基本生活水平，残疾人的生活水平有所下降。不仅如此，残疾人家庭医疗保健支出及其占家庭消费支出比例均远高于全国平均水平。党的十八大提出了2020年全面建成小康社会，实现国内生产总值和城乡居民人均收入比2010年翻一番的目标。要千方百计促进残疾人就业、提高残疾人社会保障水平、加强残疾人扶贫开发，通过多种渠道努力，加快缩小残疾人家庭人均收入与社会平均水平的差距，同时减少残疾人基本医疗康复等支出。

对于上下肢功能障碍的多重残疾患者，常常需要选择使用智能轮椅作为代步工具(此处主要指不用人手操作的电动轮椅。因为，中枢神经损伤如中风、脑外伤、脑瘫等所造成的肢体瘫痪是世界性难题，其中又以上肢手的康复尤为困难，这是由于手是人们劳动与日常生活不可缺少的器官，结构精细，功能复杂，动作灵巧，功能恢复难度大，因此手功能障碍是脑卒中偏瘫患者的主要问题之一。另一方面，生活中难免磕磕碰碰，相比其它身体部位，手部往往是首当其冲的部位，手外伤临床发生率较高，最容易碰伤，而且手部损伤后不但容易感染，还易造成不同程度的功能障碍，影响日常生活与工作)，但电动轮椅本身价格就已不便宜，作为语音控制等高端智能轮椅更是一般家庭所不能承受的。对于肘部关节、上臂机能、或者肩关节肌力仍存在且功能较好的患者，虽然他们下肢功能障碍、手部功能障碍、前臂截肢、腕部截肢或手指残缺，却并不能使用常规电动轮椅作为代步工具。而如何使该 类患者充分利用自身残存功能，来控制使用常规电动轮椅，节约社会资源，减轻家庭负担，为相关技术人员提出了新的研究课题。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于为手功能障碍患者、手指残缺、上臂截肢等患者(肘或上臂肌力较好)，提供一种能够使用肘部控制电动轮椅的肘控装置。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电动轮椅的肘控装置，用于安装在电动轮椅的扶手上并与电动轮椅控制器上的控制手柄传动相连，包括肘托、连接机构、两自由度传动机构、手柄驱动机构、球头及固定机构，其中，肘托、连接机构、两自由度传动机构、手柄驱动机构和球头顺序相连，球头还与所述控制手柄固定相连，固定机构将两自由度传动机构固定在电动轮椅的扶手上。

所述肘托包括与人体肘部适配的弧形开口腔，在弧形开口腔的下部设有用于与连接机构相连的球腔。

所述连接机构包括可伸缩连接杆，在连接杆顶端设有与肘托的球腔匹配相连的球状体，在连接杆下端设有第一轴套，所述两自由度传动机构与该第一轴套固定相连。

所述两自由度传动机构包括传动轴、簧筒、盘簧和压簧，传动轴的一端与连接机构固定相连，传动轴的另一端与手柄驱动机构固定相连；簧筒滑套在传动轴上；盘簧连接在传动轴的中间与簧筒之间，用于实现传动轴的径向复位；压簧共两个，分别套装在簧筒内的传动轴两端，用于实现传动轴的轴向复位。

所述手柄驱动机构包括驱动杆，在驱动杆的后端连接有第二轴套，驱动杆通过该第二轴套与两自由度传动机构的传动轴固定相连，在驱动杆的前端连接有拨叉，所述球头与该拨叉相连。

所述球头包括球头本体，在球头本体上设有中孔，所述电动轮椅控制器上的控制手柄与该中孔套接相连；在球头本体的两侧分别连接有拨轴，该拨轴活动连接在手柄驱动机构的拨叉内。

所述固定机构包括卡箍和压紧片，卡箍卡接在电动轮椅的扶手上，压紧片将两自由度传动机构与卡箍固定相连。

所述传动轴的中间开有槽孔，用于固定盘簧的内端，在槽孔的两端分别设有环 台，分别用作两个压簧的座。

所述簧筒中间开有长槽孔，用于容纳盘簧的外端，盘簧可在长槽孔内轴向滑动。

所述簧筒包括筒体和两个封头，筒体的两端分别设有螺纹，两封头分别与筒体的两端螺纹连接。

本发明的有益效果是：

利用患者肩肘残存力量控制电动轮椅的前进后退运动及左右转向，适合于手功能障碍、腕部功能障碍、手指残缺、腕部截肢、前臂截肢等残障人员，在其上臂或肩肘关节肌能较好的情况下控制使用电动轮椅，因为本发明是在现有电动轮椅上的一种附加机械装置，结构简单可靠，通用性强，拆装便捷、成本低廉，相比脑电、语音控制等高端智能轮椅具有更加经济实惠，不受环境光线及噪声、电磁干扰影响，可靠高等的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的分解结构示意图；

图3是本发明中的连接机构的结构示意图；

图4是本发明中的两自由度传动机构的半剖结构示意图；

图5是本发明中的两自由度传动机构的局部剖视结构示意图；

图6是本发明中的传动轴的结构示意图；

图7是本发明中的簧筒的结构示意图；

图8是本发明中的手柄驱动机构的结构示意图；

图9是本发明的装配示意图；

图10是本发明的使用状态图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段更易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。

参见图1、图2，配合参见图9、图10，本发明1的电动轮椅的肘控装置1，用于安装在电动轮椅的扶手2上并与电动轮椅控制器上的控制手柄3传动相连，包括肘托11、连接机构12、两自由度传动机构13、手柄驱动机构14、球头15及固 定机构16。其中，肘托、连接机构、两自由度传动机构、手柄驱动机构和球头顺序相连，球头还与所述控制手柄固定相连，固定机构将两自由度传动机构固定在电动轮椅的扶手上。其中的肘托11包括与人体肘部适配的弧形开口腔，在弧形开口腔的下部设有用于与连接机构相连的球腔111。肘托的形状符合人体肘部关节人机工程学的要求，而且最好能根据电动轮椅使用者的不同，个性化定制，以便两者完全贴合。肘托的上下高度能通过调节连接机构的长度尺寸得以调整。肘托的开口处还可设有自锁卡紧装置(未画出)，以更好的固定人体肘部。

参见图3，本发明中的连接机构12包括可伸缩连接杆121，在连接杆顶端设有与肘托的球腔匹配相连的球状体122，在连接杆下端设有第一轴套123，两自由度传动机构与该轴套固定相连。连接杆与肘托组成球接触配合相连，但两者之间串有固定螺栓，实际运动为两者能左右转动。当轮椅使用者的肘部做前后移动及左右推动时，肘托通过连接机构作用，把运动及力传递到两自由度传动机构的传动轴，使传动轴做前后串动及绕轴旋转。

参见图4、图5、图6、图7，本发明中的两自由度传动机构13包括传动轴131、簧筒132、盘簧133和压簧134，传动轴的一端与连接机构固定相连，传动轴的另一端与手柄驱动机构固定相连；簧筒滑套在传动轴上；盘簧连接在传动轴的中间与簧筒之间，用于实现传动轴的径向复位；压簧共两个，分别套装在簧筒内的传动轴两端，用于实现传动轴的轴向复位。在传动轴131的中间开有槽孔1311，用于固定盘簧的内端，在槽孔的两端分别设有环台1312，分别用作两个压簧的座。在簧筒132中间开有长槽孔1321，用于容纳盘簧的外端，盘簧可在长槽孔内轴向滑动。使用者通过其肘部的前后移动及左右推动，可控制两自由度传动机构的传动轴做前后串动及旋转。

本发明中的簧筒132包括筒体和两个封头1322，筒体的两端分别设有螺纹，两封头分别与筒体的两端螺纹连接。

参见图8，本发明中的手柄驱动机构14包括驱动杆141，在驱动杆的后端连接有第二轴套142，驱动杆通过该轴套与两自由度传动机构的传动轴131固定相连，在驱动杆的前端连接有拨叉143，球头15与该拨叉相连。通过拨叉可拨动球头左右旋转从而带动控制手柄左右摆动，而且拨叉前后串动时可驱动球头做同样串动(由于球头固定在万向手柄上故实际上球头做摆动)以带动万向手柄前后摆动；两者运动叠加，驱动球头运动使得电动轮椅控制手柄做360°摆动运动，最终得以控 制电动轮椅的前后移动和左右转弯。

参见图2，本发明中的球头15包括球头本体，在球头本体上设有中孔151，电动轮椅控制器上的控制手柄与该中孔套接相连；在球头本体的两侧分别连接有拨轴152，该拨轴活动连接在手柄驱动机构的拨叉内。

参见图2，本发明中的固定机构16包括卡箍162和压紧片161，卡箍卡接在电动轮椅的扶手上，压紧片将两自由度传动机构与卡箍固定相连。

本发明的装配状态如图9所示，本发明的使用状态如图10所示。

本发明的工作原理可结合附图进一步说明如下：当肘部前后移动时，肘托随之前后移动，从而推动传动轴前后移动(两只压簧受力不再平衡，盘簧随传动轴前后滑动，传动轴的前后串动并不改变盘簧扭力)，传动轴的运动继续向前传递到手柄驱动机构，从而拨动球头带动电动轮椅的控制手柄前后摆动，以驱动轮椅前后运动，肘部不用力，压簧驱动传动轴回到原位，轮椅自动刹车停止。

当轮椅使用者肘部左右推动时，连接机构推动传动轴左右旋转，从而使手柄驱动机构左右摆动(盘簧扭力也因此改变，传动轴的左右旋转并不改变两只压簧的受力)，以拨动球头带动电动轮椅的控制手柄左右摆动，从而驱动电动轮椅左右转向。

当上述两种运动可以叠加在一起时，使得电动轮椅的控制手柄做万向摆动(360°锥形摆动)，以实现电动轮椅的运动控制的目的。

本发明不用手或手指，而是用患者肩肘力量即可控制电动轮椅的控制手柄，最终得以控制轮椅的前进后退及左右转弯运动。