一种适用于残疾学生的可攀爬楼梯轮椅的制作方法

本发明涉及轮椅技术领域，具体地说是一种适用于残疾学生的可攀爬楼梯轮椅。

背景技术：

在学校中常常会有因为发生意外事故或者受先天因素影响而造成腿部严重残疾的学生，这些学生为了实现行动方便，常常坐在轮椅上行走。学校中，不同年级的学生往往分布在不同的楼层，并且教学楼往往采用的是步行楼梯，这就造成残疾学生无法攀爬楼梯到教学楼上指定位置上课。

因此，需要提供一种技术方案来解决现有技术中的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种适用于残疾学生的可攀爬楼梯轮椅，解决腿部残疾学生乘坐轮椅时无法攀爬楼梯的技术问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种适用于残疾学生的可攀爬楼梯轮椅，包括轮椅本体、移动槽机构、轮椅车轮提升液压机构、第一升降液压机构、第二升降液压机构、第三升降液压机构、推进液压机构、跟近液压机构、液压站和控制系统；

所述轮椅车轮提升液压机构安装在轮椅本体上，包括提升支架和提升液压缸；车轮安装在提升支架上，提升支架与轮椅本体铰接，所述提升液压缸斜向安装在提升支架和轮椅本体之间；

移动槽机构包括移动板本体，移动板本体的上端设有推进槽，轮椅本体的底端设有推进导轨，推进导轨可滑动的安装在所述的推进槽内；所述移动板本体的下端设有跟近槽；

所述的推进液压机构包括推进液压缸，推进液压缸的后端固定在所述推进槽的后端，推进液压缸前端的动力输出端与所述推进导轨的后端固定连接；

所述的第一升降液压机构包括跟近导轨和第一升降液压缸，跟近导轨可滑动的安装在所述的跟近槽内，第一升降液压缸上端与跟近导轨后端固定连接；

所述的跟近液压机构包括跟近液压缸，跟近液压缸的后端固定在所述跟近槽的前端，跟近液压缸的动力输出端与所述跟近导轨的前端固定连接；

所述的第二升降液压机构包括第二升降液压缸，第二升降液压缸上端与移动板本体的底端前端固定连接；所述的第三升降液压机构包括第三升降液压缸，第三升降液压缸的上端与轮椅本体前端的脚踏板的底端固定连接；

所述的液压站安装在轮椅本体的靠背的后侧，液压站包括电控液压阀；所述的控制系统包括操控板和控制器，控制器分别与所述的操控板和电控液压阀电连接。

所述推进槽的后端和所述跟近槽的前端分别设有超声波位移传感器。

所述第一升降液压缸下端的侧壁上和第二升降液压缸下端的侧壁上分别设有超声波位移传感器。

进一步的包括触底检测防滑装置，所述触底检测防滑装置包括防滑筒、压力感应器和压力复位弹簧，所述的压力复位弹簧竖直可伸缩的安装在所述防滑筒内，压力复位弹簧的底端固定连接所述的压力感应器，压力感应器可滑动的安装在防滑筒的底端，压力感应器的底端伸出防滑筒底端以下。

所述防滑筒采用圆台型空腔结构，防滑筒的底端位置设有留置孔，防滑筒的底端周边上设有橡胶弹力防滑垫片，防滑垫片上设有防滑凸起。

所述第一升降液压机构、第二升降液压机构和第三升降液压机构的底端分别固定安装所述的触底检测防滑装置。

所述推进槽的底端上可转动的安装若干滚轴。

所述跟近槽的内端面上可转动的安装若干滚轴。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用液压系统，通过各机构之间的协调配合，可实现轮椅自动攀爬楼梯，解决了腿部残疾学生无法攀爬楼梯的技术问题。

2、本发明的第一升降液压机构、第二升降液压机构、推进液压机构、和跟近液压机构上分别设有超声波位移传感器，可探测各液压缸的伸缩长度是否达到了距离要求，并可通过控制系统进行调节。

3、本发明第一升降液压机构、第二升降液压机构和第三升降液压机构的底端分别安装有触底检测防滑装置，可分别用于检测第一升降液压机构、第二升降液压机构和第三升降液压机构的底端是否触底，并可通过控制系统进行调节。

附图说明

图1为本发明的右等轴测示意图；

图2为本发明的左等轴测示意图；

图3为图1的正视示意图；

图4为图1的后视示意图；

图5为拆除轮椅车轮以及轮椅车轮提升液压机构后的右下等轴测示意图；

图6为轮椅本体与移动槽机构配合关系示意图；

图7为触底检测防滑装置剖视示意图；

图8为轮椅车轮被提升后的状体示意图；

图9为拆除轮椅车轮后本装置开始攀爬楼梯时第三升降液压机构位于第3台阶上的工作状体示意图；

图10为图9工作基础上本装置第二升降液压机构位于第2台阶上的工作状态示意图；

图11为图10工作基础上第一升降液压机构移动至第1台阶前端地面时的工作状体示意图；

图12为图11工作基础上第三升降液压机构攀爬至第5台阶上时的工作状态示意图；

图13为图12工作基础上第一升降液压机构攀爬至第1台阶上时的工作状态示意图；

图14为图13工作基础上本装置第三升降液压机构攀爬至楼梯顶端地面时的工作状态示意图；

图15为图14工作基础上第二升降液压机构攀爬至楼梯顶端地面时的工作状态示意图；

图16为本装置完全攀爬至楼梯顶端地面后的状态示意图；

图中：1.轮椅本体；2.液压站；3.提升支架；4.提升液压缸；5.移动板本体；6.推进槽；7.推进导轨；8.跟近导轨；9.跟近槽；10.推进液压缸；11.跟近液压缸；12.第一升降液压缸；13.第二升降液压缸；14.第三升降液压缸；15.触底检测防滑装置；16.防滑筒；17.压力感应器；18.压力复位弹簧；19.操控板。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种适用于残疾学生的可攀爬楼梯轮椅，包括轮椅本体1、移动槽机构、轮椅车轮提升液压机构、第一升降液压机构、第二升降液压机构、第三升降液压机构、推进液压机构、跟近液压机构、液压站2和控制系统；

如图3和图8所示，所述的轮椅车轮提升液压机构用于在轮椅攀爬楼梯时对车轮进行提升，以消除轮椅车轮对本装置攀爬楼梯时的干扰。轮椅车轮提升机构对称安装在轮椅本体1车轮上方的两侧，包括提升支架3和提升液压缸4。车轮通过轴承可转动的安装在提升支架3的下部，提升支架3的上端与所述的轮椅本体1铰接，所述提升液压缸4斜向安装在提升支架3和轮椅本体1之间；提升液压缸4的上端与轮椅本体1固定连接，提升液压缸4的下端与提升支架3的下部位置铰接。在轮椅攀爬楼梯时，所述的提升液压缸4收缩，通过提升支架3带动车轮向后上方提升，脱离地面；当轮椅攀爬完毕后，提升液压缸4伸长，通过提升支架3带动车轮向下方推动，使车轮再次接触地面。提升液压缸4同时对提升支架3起到固定限位作用。

如图4、图5和图6所示，所述的移动槽机构，用于轮椅本体1在推进过程中实现向前滑动，同时用于第一升降液压机构在跟近过程中实现向前滑动；所述移动槽机构位于轮椅本体1底座的下部，移动槽机构包括移动板本体5，移动板本体5采用矩形板结构，移动板本体5的上端两侧对称设有推进槽6；所述轮椅本体1的底端两侧相应对称设有推进导轨7，所述的推进导轨7可滑动的安装在所述的推进槽6内，推进槽6的底端上均匀可转动设有若干滚轴，以方便推进导轨7在推进槽内的滑动；所述移动板本体5的下端两侧对称设有跟近槽9，所述第一升降液压机构的上端安装有跟近导轨8，所述的跟近导轨8可滑动的安装在所述的跟近槽9内；跟近槽9的底端上均匀可转动的安装设有若干滚轴。

如图4和图5所示，所述的推进液压机构，对称的相应安装在两侧推进槽6后端，用于驱动轮椅本体1与移动槽机构之间的相对滑动；所述的推进液压机构包括推进液压缸10，所述推进液压缸10的后端通过底座固定在所述推进槽6的后端上侧，推进液压缸10前端的动力输出端与所述推进导轨7的后端固定连接。

所述推进槽6的后端设有超声波位移传感器，用于探测推进导轨7相对推进槽6滑动的距离大小；当探测到在推进液压缸10驱动下，推进导轨7相对推进槽6滑动的距离未达到要求时，可通过控制系统对驱动距离进行调节。

如图2、图3和图5所示，所述的跟近液压机构，对称的相应安装在两侧跟近槽9的前端，用于驱动移动槽机构与第一升降液压机构之间的相对滑动，并配合驱动移动槽机构相对轮椅本体1的向前滑动；所述的跟近液压机构包括跟近液压缸11，跟近液压缸11的后端通过底座固定在所述跟近槽9的前端的下侧，跟近液压缸11的动力输出端与所述的跟近导轨8的前端固定连接。

所述跟近槽9的前端设有超声波位移传感器，用于探测跟近导轨8相对跟近槽9滑动的距离大小；当探测到在跟近液压缸11驱动下，跟近导轨8相对跟近槽9滑动的距离未达到要求时，可通过控制系统对驱动距离进行调节。

如图1和图5所示，所述的第一升降液压机构，对称的相应安装在两侧跟近槽9的底端，第一升降液压机构包括所述的跟近导轨8和第一升降液压缸12，所述的跟近导轨8可滑动的安装在所述的跟近槽9内，第一升降液压缸12上端通过底座竖直固定安装在跟近导轨8后端上。

所述第一升降液压缸12下端的输出端的侧壁上设有超声波位移传感器，用于检测第一升降液压缸12下端与所述跟近导轨8底端的竖直距离。当探测到在第一升降液压缸12伸缩的距离未达到要求时，可通过控制系统对驱动距离进行调节。

如图7所示，本发明设有触底检测防滑装置15，所述触底检测防滑装置15包括防滑筒16、压力感应器17和压力复位弹簧18，所述防滑筒16采用圆台型空腔结构，防滑筒16的底端中位置设有留置孔，防滑筒16的底端周边上设有橡胶弹力防滑垫片，所述防滑垫片上设有防滑凸起；所述的压力复位弹簧18竖直固定安装在所述防滑筒16的腔体内，压力复位弹簧18的上端与防滑筒16的上端固定连接，压力复位弹簧18的底端固定连接所述的压力传感器，所述压力传感器可滑动的安装在所述的防滑筒16底端的留置孔中，压力感应器17的底端伸出防滑筒16底端以下。在防滑筒16接触楼梯地面时，所述的压力感应器17首先接触地面，用于感应触底检测防滑装置15是否已经接触到了地面。

所述第一升降液压缸12下端的输出端底端固定安装有所述的触底检测防滑装置15，所述的触底检测防滑装置15，用于检测第一升降液压缸12机构的底端是否触底，并可防止第一升降液压缸12的底端与楼梯地面的滑动。当触底检测防滑装置15检测到第一升降液压缸12机构的底端未触底时，可以通过控制系统对第一伸缩液压缸的伸缩距离进行调节。

如图2和图5所示，所述的第二升降液压机构，对称的相应安装在移动板本体5两侧底端的前端，第二升降液压机构包括第二升降液压缸13，第二升降液压缸13上端通过底座竖直固定安装在移动板本体5两侧底端的前端上。

所述第二升降液压缸13下端的输出端的侧壁上设有超声波位移传感器，用于检测第二升降液压缸13下端与所述移动板本体5之间的竖直距离；当探测到在第二升降液压缸13伸缩的距离未达到要求时，可通过控制系统对驱动距离进行调节。

所述第二升降液压缸13下端的输出端底端固定安装有所述的触底检测防滑装置15，所述的触底检测防滑装置15，用于检测第二升降液压缸13的底端是否触地，并可防止第二升降液压缸13的底端与楼梯地面的滑动。当触底检测防滑装置15检测到第二升降液压缸13机构的底端未触地时，可以通过控制系统对第二伸缩液压缸的伸缩距离进行调节。

如图2和图5所示，所述轮椅本体1的前部下端安装有脚踏板，所述的第三升降液压机构对称的安装在所述脚踏板的底端两侧，第三升降液压机构包括第三升降液压缸14，第三升降液压缸14的上端通过底座固定安装在脚踏板的底端上。所述第三升降液压缸14下端的输出端底端固定安装有所述的触底检测防滑装置15，所述的触底检测防滑装置15，用于检测第三升降液压缸14的底端是否触地，并可防止第三升降液压缸14的底端与楼梯地面的滑动。当触底检测防滑装置15检测到第三升降液压缸14机构的底端未触地时，可以通过控制系统对第三升降液压缸14的伸缩距离进行调节。在初始位置时，第三升降液压机构的底端与地面的高度为1个楼梯台阶的高度。

如图4、图5和图6所示，所述液压站2固定安装在轮椅本体1的靠背的后侧，所述的液压站2包括液压泵驱动电机、液压泵和相应的电控液压阀，液压泵分别通过管路和相应的电控液压阀与所述的第一升降液压缸12、第二升降液压缸13、第三升降液压缸14、推进液压缸10、跟近液压缸11和提升液压缸4连通。

如图2和图3所示，所述的控制系统包括控制器和操控板19，所述操控板19安装在轮椅本体1一侧的扶手臂上，操控板19上设有相应的控制按键，所述的控制器安装在轮椅本体1的靠背的后侧；所述控制器采用单片机，所述控制器的信号输入端分别与所述操控板19的信号输出端电连接、超声波位移传感器的信号输出端电连接、压力感应器的信号输出端电连接；控制器的信号输出端分别与所述的电控液压阀电连接。

为了更加清楚的展现本发明相应机构的工作状态，对本发明工作原理描述附图中的轮椅车轮进行了拆除或隐藏。

本发明的工作原理为：如图9所示，开始攀爬楼梯时，轮椅行驶到楼梯前，通过操控板19按下启动按钮，第一升降液压缸12和第二升降液压缸13分别同时伸长，使第一升降液压机构和第二升降液压机构的底端分别触地；第一升降液压机构和第二升降液压机构的最初水平距离为3个台阶的宽度。操控板19按下提升按钮，通过提升液压缸4将轮椅车轮向轮椅本体1的后上方提升，防止车轮在攀爬楼时造成妨碍。

通过操控板19按下启动抬升按钮，第一升降液压缸12和第二升降液压缸13分别同时伸长楼梯阶梯台阶高度的3倍长度，这时轮椅本体1脱离地面3倍楼梯台阶高度；

如图9所示，通过操控板19按下开始攀爬按钮，推进液压缸10开始伸长，当推进导轨7相对推进槽6相对移动3倍的楼梯台阶宽度时，推进液压缸10停止工作，这时轮椅本体1被向前推进了3个台阶距离，轮椅本体1前端的脚踏板位于第3个台阶上，脚踏板起到在前端支撑的作用；

如图10所示，这时收缩第二升降液压缸13，使第二升降液压机构的底端离地面的高度为2个台阶的高度，这时脚踏板和第一升降液压机构起到支撑作用；然后推进液压缸10收缩、跟近液压缸11伸长，使移动板本体5向前滑动2个台阶的宽度，推进导轨7相对推进槽6相对移动距离减小到1倍的楼梯台阶的宽度；相应的第二升降液压机构也伴随移动板本体5向前移动了2个台阶的宽度，第二升降液压机构的底端位于第2个台阶上，跟近液压缸11也伸长了2个台阶的宽度，即跟近导轨8和跟近槽9的相对位移为2个台阶的宽度；

如图10所示，然后收缩第一升降液压缸12，使第一升降液压机构的底端离开地面，这时脚踏板和第二升降液压机构起到支撑作用；然后跟近液压缸11收缩，使跟近导轨8相对跟近槽9向前跟近2个台阶的宽度，然后伸长第一升降液压缸12，使第一升降液压机构的底端再次接触地面，这时第一升降液压机构的底端位于离第1个台阶下端1个台阶宽度距离的地面上；跟近导轨8和跟近槽9的相对位移回到初始位置；

如图11所示，在上述攀爬动作的基础上，第一升降液压缸12和第二升降液压缸13再分别同时伸长1个台阶的高度，然后推进导轨7相对推进槽6移动1个台阶宽度，推进液压缸10停止工作，这时轮椅本体1又被向前推进了1个台阶距离，轮椅本体1前端的脚踏板位于第4个台阶上；推进导轨7相对推进槽6相对移动2倍的楼梯台阶宽度；

如图11所示，这时收缩第二升降液压缸13，使第二升降液缸收缩1个台阶的高度，这时脚踏板和第一升降液压机构起到支撑作用；然后推进液压缸10收缩、跟近液压缸11伸长，使移动板本体5向前滑动1个台阶的宽度；推进导轨7相对推进槽6相对移动距离再次减小到1倍的楼梯台阶的宽度；相应的第二升降液压机构也伴随移动板本体5向前移动了1个台阶的宽度，第二升降液压机构的底端位于第3个台阶上，跟近液压缸11也伸长了1个台阶的宽度，即跟近导轨8和跟近槽9的相对位移为1个台阶的宽度；

如图11所示，然后收缩第一升降液压缸12，使第一升降液机构的底端离开地面，这时脚踏板和第二升降液压机构起到支撑作用；然后跟近液压缸11收缩，使跟近导轨8相对跟近槽9向前跟近1个台阶的宽度；跟近导轨8和跟近槽9的相对位移回到初始位置；第一升降液压机构和第二升降液压机构的水平距离为4个台阶的宽度；然后伸长第一升降液压缸12，使第一升降液压机构的底端再次触地，这时第一升降液压机构的底端位于离第1个台阶下端的地面上；

如图12所示，然后，第一升降液压缸12和第二升降液压缸13分别再同时伸长1个台阶的高度，推进导轨7相对推进槽6移动1个台阶宽度，推进液压缸10停止工作，这时轮椅本体1又被向前推进了1个台阶距离，轮椅本体1前端的脚踏板位于第5个台阶上；

这时收缩第二升降液压缸13，使第二升降液缸收缩1个台阶的高度，这时脚踏板和第一升降液压机构起到支撑作用；然后推进液压缸10收缩、跟近液压缸11伸长，使移动板本体5向前滑动1个台阶的宽度，相应的第二升降液压机构也伴随移动板本体5向前移动了1个台阶的宽度，第二升降液压机构的底端位于第4个台阶上，跟近液压缸11也伸长了1个台阶的宽度；即跟近导轨8和跟近槽9的相对位移为1个台阶的宽度；

如图13所示，然后收缩第一升降液压缸12，使第一升降液压缸12收缩一个台阶的高度，这时脚踏板和第二升降液压机构起到支撑作用；然后跟近液压缸11收缩，使跟近导轨8相对跟近槽9向前跟近1个台阶的宽度，跟近导轨8和跟近槽9的相对位移回到初始位置；然后伸长第一升降液压缸12，这时第一升降液压机构的底端位于第1个台阶上；

依此重复上述常规攀爬步骤，直到本装置攀爬到楼梯的顶端。

如图14所示，当本装置攀爬到楼梯的顶端时，通过操控板19按下结束攀爬楼梯按钮，在常规攀爬基础上，第一升降液压缸12和第二升降液压缸13分别同时伸长1个台阶高度；然后推进液压缸10伸长，推进导轨7相对推进槽6向前移动1个台阶的宽度，推进液压缸10停止工作，这时轮椅本体1在楼梯的顶端被向前推进了1个台阶的距离，即脚踏板相对楼梯顶端地面向前推进了1个台阶距离；

这时第三升降液压缸14伸长1个台阶的高度，使第三升降液压机构的底端接触地面，起到支撑作用；

如图15所示，这时收缩第二升降液压缸13，使第二升降液压缸13收缩1个台阶的高度，这时第一升降液压机构和第三升降液压机构起到支撑作用；然后推进液压缸10收缩、跟近液压缸11伸长，使移动板本体5向前移动1个台阶的宽度，相应的第二升降液压机构也伴随移动板本体5向前移动了1个台阶的宽度，第二升降液压机构的底端位于楼梯顶端的地面上；这时推进导轨7与推进槽6的相对位移为1个台阶的宽度；

然后收缩第一升降液压缸12，使第一升降液压缸12收缩2个台阶的高度，这时第二升降液压机构与第三升降液压机构起到支撑作用；然后跟近液压缸11收缩，使跟近导轨8相对跟近槽9向前跟近2个台阶宽度，第一升降液压机构的底端位于楼梯的倒数第2个台阶上；

这时楼梯攀爬步骤结束。

如图16所示，楼梯攀爬步骤结束后，通过操控板19按下提升下降按钮，通过提升液压缸4推动被提升的轮椅车轮，轮椅车轮接触地面起到对本装置整体支撑作用；

这时收缩第一升降液压缸12，使第一升降液压缸12收缩到原始复位状态；收缩推进液压缸10，使推进导轨7与推进槽6之间相对移动回到原始复位状态；分别收缩第二升降液压缸13和第三升降液压缸14，使第二升降液压缸13和第三升降液压缸14收缩到原始复位状态；

到此，利用本装置的整个攀爬任务结束。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。