一种自动测距的智能爬楼梯轮椅的制作方法

本实用新型涉及轮椅技术领域，具体涉及一种自动测距的智能爬楼梯轮椅。

背景技术：

轮椅是行动不便的人群重要的生活辅助工具，对于老年人、腿部伤残或者暂时不能独立行走的人群来说，轮椅为他们的生活带来了极大的便利。然而在轮椅的使用过程中，不能够爬楼梯、台阶，而且很多场合并没有设置无障碍通道，因此，具有爬楼梯功能的轮椅具有重要的实用价值。

为了实现爬楼梯功能，现有的爬楼梯轮椅主要有连续型和间歇型两种；连续型爬楼梯轮椅主要特点是在爬楼梯过程中，有一组支撑装置，利用该支撑装置的连续运动实现轮椅的上下楼梯的功能，按照结构特点可以分为星型轮机构、履带轮机构以及轨道机构；例如公开号为CN203138896U的中国专利文献公开了一种可爬梯轮椅，包括轮椅，轮椅上安装中轴，中轴的右边安装右三角支架，右三角支架的三个支架上分别安装右上轮、右中轮、右下轮，中轴的左边安装左三角支架，左三角支架的三个支架上分别安装右前小轮、左前小轮、左中轮，轮椅的前部左下方安装左下轮，轮椅的前部右下方安装右下轮。间歇型爬梯轮椅的主要特点是具有两组支撑装置，通过两组支撑装置的交替作用，从而实现上下楼梯的功能，如同人体上下楼梯的过程。

公开号为CN204683956U的中国专利文献公开了一种仿人脚形爬梯以及智能手机蓝牙控制的自动化轮椅；包括轮椅架，安装于轮椅架上的换挡机构、爬梯机构、重心调节机构、座椅、平地行走部分及智能手机蓝牙控制部分；通过无线控制(蓝牙控制)三个电机进行工作，其中位于轮椅架右前端的前电机驱动四个仿人形机械脚实现自动爬梯，爬梯过程中还可调节重心；轮椅架后端的左驱动电机及右驱动电机可实现轮椅平地行走。现有的爬楼梯轮椅的自动化程度不高，功能比较单一，而且不能够满足不同高度的楼梯、台阶上的爬梯问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种自动测距的智能爬楼梯轮椅，用以解决现有爬楼梯轮椅不具有适应不同高度楼梯或台阶的问题。

为实现上述目的，具体地，本实用新型提供了如下技术方案：

一种自动测距的智能爬楼梯轮椅，所述轮椅包括行走爬升机构、轮椅支架、座椅以及质心自动调节结构、电池组；所述座椅通过座椅悬挂机构设置在所述轮椅支架内侧，所述座椅悬挂机构通过球铰与所述轮椅支架连接；所述行走爬升机构包括星型轮机构、质心自动调节支撑；所述星型轮结构通过所述质心自动调节支撑与轮椅支架连接；所述星型轮结构具有三个均匀圆周分布的星型轮伸缩杆；所述星型轮伸缩杆的自由端上分别设置有星型轮，伺服电机驱动所述星型轮伸缩杆绕传动轴转动，所述星型轮绕安装轴自由转动。在平地时，两个所述星型轮与地面接触；爬楼梯时，伺服电机根据控制系统处理器发出的控制信号，带动星型轮伸缩杆转动，从而实现爬梯；

所述轮椅还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括控制系统处理器、探测传感器、台阶自动测距处理器；所述台阶自动测距处理器通过所述探测传感器获得台阶的高度、宽度数据；所述控制系统处理器与所述台阶自动测距处理器连接，根据所述台阶的高度、宽度数据计算获得星型轮伸缩杆的控制信号，所述星型轮伸缩杆的控制信号驱动所述星型轮伸缩杆上的执行机构，实现所述星型轮伸缩杆的伸缩。

进一步地，所述自动控制系统还具有质心调节模块，包括设置在质心自动调节支撑受压位置的压力传感器、质心调节处理器以及陀螺仪；所述压力传感器实时获得每一个所述质心自动调节支撑的压力值；所述陀螺仪实时监测轮椅支架的垂直度；质心调节处理器根据所述压力值和/或垂直度实时调节所述质心自动调节支撑上的执行机构，实现轮椅质心的调节。

进一步地，座椅是一个完全独立总成结构，座椅悬挂机构通过一组球铰悬挂在轮椅支架上，上下楼梯时座椅面始终处于水平状态，用户在上下楼梯时不会前倾后仰；另外，所述球铰和座椅悬挂机构上设置有电磁锁紧装置，用于在轮椅发生倾覆时锁紧所述座椅；在所述轮椅支架的两侧以及底部还具有辅助支撑机构，包括侧支撑杆、底部支撑杆，所述侧支撑杆、底部支撑杆通过电磁锁紧装置锁紧；当轮椅发生倾覆时，所述电磁锁紧装置打开，底部支撑杆作用在楼梯台阶上或者侧支撑杆作用在轮椅两侧的墙壁或者护栏上。

进一步地，所述自动测距的智能爬楼梯轮椅还设置有生命体征参数监测及报警模块，包括体温传感器、呼吸传感器、心跳传感器、血氧饱和度传感器、血压传感器、血脂传感器、血糖传感器其中一个或多个；所述传感器采集的生命特征参数信号传送到所述控制系统处理器，发现异常立即报警。

进一步地，所述自动测距的智能爬楼梯轮椅还设置有排泄清洁模块，包括设置座椅中的排泄孔、左右孔板、孔板驱动机构、孔板垫、收集袋、温水冲洗装置以及热风烘干装置；所述左右孔板用于封闭所述排泄孔，所述孔板驱动机构用于控制所述左右孔板的开启和闭合，所述孔板垫设置在所述左右孔板的上面，收集袋设置在所述排泄孔的下面；所述温水冲洗装置以及热风烘干装置包括温水源、热风源以及管道结构，所述管道结构的倾斜指向中间位置，所述温水源、热风源共同使用所述管道结构，通过一电磁换向阀实现温水和热风切换。

进一步地，所述收集袋设置在收集箱内，在所述收集箱的上端设置有所述收集袋的封口装置和剪切装置。

进一步地，所述排泄清洁模块还包括湿度传感器，当湿度传感器监测到臀部湿度过大时，自动控制系统控制孔板驱动机构、温水冲洗装置、热风烘干装置、封口装置、剪切装置依次工作，实现自动清洁。

进一步地，所述星型轮伸缩杆以及质心自动调节支撑上的执行机构是伺服驱动的螺杆电机、液压缸或气动元件；所述自动控制系统根据控制信号实时控制所述执行机构。

进一步地，所述自动控制系统还包括多种操作控制模块，包括远程控制、手动控制、语音控制、脑电波控制中的一种或者多种；

所述远程控制是通过互联网平台对智能爬楼梯轮椅进行远程控制，通过互联网进行视频、音频互动实现感情陪护。

所述手动控制是用户或监护者通过控制按键或触屏对智能爬楼梯轮椅进行控制；

所述语音控制是通过语音对智能爬梯轮椅进行控制，适合大脑清醒但肢体不便者。

所述脑电波控制是通过采集使用者的脑电波信号，计算机对采集到的信号与使用者日常生理活动的脑电信号进行比对，根据比对结果向执行机构传输控制信号。

还可以拓展到：用户通过吹吸气流对智能爬梯轮椅进行控制，对上肢活动不便者尤为适用或者通过眼睛的动作对智能爬梯轮椅进行控制，适合大脑清醒但肢体不便者。

本实用新型的自动测距的智能爬楼梯轮椅具有如下优点：

通过在星型轮伸缩杆上设置伸缩杆的调节机构，而且通过探测传感器来实现台阶的宽度和高度数据，通过自动控制系统来实现星型轮伸缩杆的自动调节，该智能爬梯轮椅能够适用于不同的台阶或者楼梯，具有更加广泛的实用性。在智能爬梯轮椅上设置了多种自动化模块，能够实现排泄自动清洁、多种自动控制手段，还具有安全保障功能，使得智能爬梯轮椅具有功能多样化，确保用户能够获得更多的便利。

附图说明

图1是本实用新型的自动测距的智能爬楼梯轮椅的结构示意图；

图2是本实用新型的辅助支撑机构的结构示意图；

图3是本实用新型的排泄清洁模块的结构示意图；

其中，1、座椅；2、轮椅支架；3、球铰；4、座椅悬挂机构；5、质心自动调节支撑；6、质心调节处理器；7、探测传感器；8、电池组；9、控制系统处理器；10、台阶自动测距处理器；11、星型轮；12、星型轮伸缩杆；13、陀螺仪；14、伺服电机；15、传动结构；51、侧支撑杆；52、底部支撑杆；53、电磁锁紧装置；101、孔板驱动机构；102、孔板；103、孔板垫；104、封口装置；105、剪切装置；106、收集袋；107、收集箱；108、管道结构。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，一种自动测距的智能爬楼梯轮椅，包括行走爬升机构、轮椅支架2、座椅1以及质心自动调节结构、电池组8；座椅1通过座椅悬挂机构4设置在轮椅支架2内侧，座椅悬挂机构4通过球铰3与轮椅支架2连接；行走爬升机构包括星型轮机构、质心自动调节支撑5；星型轮结构通过质心自动调节支撑5与轮椅支架2连接；星型轮结构具有三个均匀圆周分布的星型轮伸缩杆12；星型轮伸缩杆12的自由端上分别设置有星型轮11，伺服电机14通过传动机构15驱动星型轮伸缩杆12绕传动轴转动，星型轮11绕安装轴自由转动。在平地时，其中两个星型轮11与地面接触，伺服电机14不工作，这样就和普通的轮椅一样，能够自如的推动，也可以在星型轮11上安装驱动机构或者再设置其他自动推动机构，实现自动运动；爬楼梯时，伺服电机根据控制系统处理器9发出的控制信号，带动星型轮伸缩杆12转动，从而实现爬梯。

优选地，自动测距的智能爬楼梯轮椅具有自动控制系统，自动控制系统包括控制系统处理器9、探测传感器7、台阶自动测距处理器10；台阶自动测距处理器10通过探测传感器7获得台阶的高度、宽度数据；控制系统处理器9与台阶自动测距处理器10连接，根据台阶的高度、宽度数据计算获得星型轮伸缩杆12的控制信号，控制信号驱动星型轮伸缩杆12上的执行机构，实现星型轮伸缩杆12的伸缩。

其中探测传感器7可以是激光测距、视频图像，通过设置在台阶自动测距处理器10相应地数据处理模块获得台阶的高度、宽度数据。

优选地，自动控制系统还具有质心调节模块，包括设置在质心自动调节支撑5受压位置的压力传感器、质心调节处理器6以及陀螺仪13；压力传感器实时获得每一个质心自动调节支撑5的压力值；陀螺仪13实时监测轮椅支架2的垂直度；质心调节处理器6根据压力值和/或垂直度实时调节质心自动调节支撑5上的执行机构，实现轮椅质心的调节。

其中，每一个质心自动调节支撑5都承受着轮椅本身的重力，在平衡状态时，每一个质心自动调节支撑5所受到的压力数值是没有很大的偏差的，当质心发生改变时候，压力数值就会发生很大的偏差，这样通过实时获得每一个质心自动调节支撑5的压力值，计算压力偏差，可以实时判断轮椅是否质心严重失衡，从而可以调节质心自动调节支撑5的长度来实现质心的调整，使质心始终保持在一个微小变化范围内，确保轮椅不侧翻。陀螺仪13可以作为一种补充或者与压力传感器共同实现质心的调节。

优选地，如图1、2所示，座椅1是一个完全独立总成结构，座椅悬挂机构4通过一组球铰3悬挂在轮椅支架2上，上下楼梯时座椅面始终处于水平状态，用户在上下楼梯时不会前倾后仰；另外，球铰3和座椅悬挂机构4上设置有电磁锁紧装置53，用于在轮椅发生倾覆时锁紧座椅；在轮椅支架2的两侧以及底部还具有辅助支撑机构，包括侧支撑杆51、底部支撑杆52，正常情况下，侧支撑杆51、底部支撑杆52通过电磁锁紧装置53锁紧；当轮椅发生倾覆时，电磁锁紧装置53打开，底部支撑杆52作用在楼梯台阶上或者侧支撑杆51作用在轮椅两侧的墙壁或者护栏上。

具体的，当质心调节模块获得的压力偏差数值或者陀螺仪13获得轮椅支架2的平衡变化数据超过了安全阀值，自动控制系统接收到这些数据信息后，判断轮椅将发生倾覆，随即控制各个电磁锁紧装置53工作，其中座椅悬挂机构4上电磁锁紧装置53安装在轮椅支架2上，座椅悬挂机构4通过电磁锁紧装置53中，电磁锁紧装置53闭合时，座椅悬挂机构4被卡紧，不能再围绕球铰3移动；同时，侧支撑杆51、底部支撑杆52上的电磁锁紧装置53打开，底部支撑杆52作用在楼梯台阶上或者侧支撑杆51作用在轮椅两侧的墙壁或者护栏上；避免发生倾覆。

优选地，星型轮伸缩杆12以及质心自动调节支撑5上的执行机构是伺服驱动的螺杆电机、液压缸或气动元件；自动控制系统根据控制信号实时控制执行机构。

优选地，轮椅的结构材料采用了炭纤维材料，电池组是锂电池，利用空心管件结构、加强筋以及钻孔减重等方法，保证结构强度的情况下，使得轮椅具有较轻便的质量。

实施例2

与具体实施例1相比，实施例2的技术方案中，自动测距的智能爬楼梯轮椅还设置有生命体征参数监测及报警模块，包括体温传感器、呼吸传感器、心跳传感器、血氧饱和度传感器、血压传感器、血脂传感器、血糖传感器其中一个或多个；传感器采集的生命特征参数信号传送到控制系统处理器，发现异常立即报警。

优选地，如图3所示，自动测距的智能爬楼梯轮椅还设置有排泄清洁模块，包括设置座椅中的排泄孔、左右孔板102、孔板驱动机构101、孔板垫103、收集袋106、温水冲洗装置以及热风烘干装置；左右孔板102用于封闭排泄孔，所述孔板驱动机构101用于控制左右孔板102的开启和闭合，孔板垫103设置在左右孔板102的上面，收集袋106设置在排泄孔的下面；温水冲洗装置以及热风烘干装置包括温水源、热风源以及管道结构108，管道结构108的倾斜指向中间位置，温水源、热风源共同使用管道结构108，通过一电磁换向阀实现温水和热风切换。

优选地，收集袋106设置在收集箱107内，在收集箱107的上端设置有收集袋的封口装置104和剪切装置105。

优选地，排泄清洁模块还包括湿度传感器，当湿度传感器监测到臀部湿度过大时，自动控制系统控制孔板驱动机构101、温水冲洗装置、热风烘干装置、封口装置104、剪切装置105依次工作，实现自动清洁。

优选地，孔板垫(尿布)由内向外由面层、吸收层、防渗层三层组成：面层与人体接触，吸收层设置在面层与防渗层之间。面层抗菌、舒适柔软透气，可以保持皮肤的干爽性；吸收层吸收快速充分，有效凝聚不回渗，确保防渗防漏，让使用者随时干干爽爽；防渗层具有防渗和高温粘接功能。三层均用可降解的环保材料制成。

排泄清洁模块工作过程：当湿度传感器监测到臀部湿度过大时，自动控制系统启动孔板驱动机构101，排泄孔打开，孔板垫(尿布)自动下落到收集袋，随后温水冲洗、热风烘干装置启动，随后封口装置和剪切装置将收集袋封口并切断，收集袋是套设的圆筒状环保塑料膜，封口之后切断形成新的袋体，与垃圾桶自动打包的原理相互类似。

优选地，温水冲洗装置和热风烘干装置采用在排泄孔下方周围布孔向中间喷水的管道结构，即可以避免污染扩散又能汇集水力冲洗便口。

优选地，封口装置104、剪切装置105是在收集袋的上端位置左右同时伸出一个中心线带有点断剪切刃(孔)的塑料热合装置，其中一部件上有热合加热丝,另一部件是承载体，当加热到防渗层粘合后，点断剪切刃将塑料防渗层剪成点断状，便于护理人员清理时拉断。

优选地，自动控制系统还包括多种操作控制模块，包括远程控制、手动控制、吹吸气控制、语音控制、目视控制、脑电波控制中的一种或者多种；

远程控制是通过互联网平台对智能爬楼梯轮椅进行远程控制，通过互联网进行视频、音频互动实现感情陪护。

手动控制是用户或监护者通过控制按键或触屏对智能爬楼梯轮椅进行控制；

语音控制是通过语音对智能爬梯轮椅进行控制，适合大脑清醒但肢体不便者。

脑电波控制是通过采集使用者的脑电波信号，计算机对采集到的信号与使用者日常生理活动的脑电信号进行比对，根据比对结果向执行机构传输控制信号。

还可以拓展到：用户通过吹吸气流对智能爬梯轮椅进行控制，对上肢活动不便者尤为适用或者通过眼睛的动作对智能爬梯轮椅进行控制，适合大脑清醒但肢体不便者。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。