一种多控制模式电动轮椅的制作方法

本发明涉及一种轮椅，特别是一种电动轮椅。

背景技术：

现在无论是国内还是国际，老龄化的速度都在加快，对老年人的服务和照顾将会成为未来几十年的主要社会问题；同时，由于各种灾害、疾病以及交通事故造成的残疾人士也在逐年增多。这些人群均存在着不同程度的能力丧失。

对于一些下肢不便的人们来说，他们将遇到行走不便和如厕困难等一系列问题。现有轮椅行驶过程中因上下斜坡或因地面突起导致椅座水平倾角发生变化时，同样会造成使用者的不适。因此，为其提供性能优越并能广泛应用的代步工具已成为社会广泛关注的热点问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可独立完成如厕、坡路行驶座椅可自动平衡调整的多控制模式电动轮椅。

本发明包括底盘结构、载人上平台和连接底盘结构与载人上平台的倾角/高度调节机构，其中底盘结构包括底盘、摄像头、驱动电机、麦克纳姆轮、超声波模块、电池和电池架，其中底盘为凹形，四个麦克纳姆轮对称设在底盘的四角，每个麦克纳姆轮旁边的底盘上均设有超声波模块，麦克纳姆轮均通过轮轴与驱动电机连接，摄像头设在轮椅前端的底盘上，电池设在底盘上的电池架上；

所述载人平台包括：椅座、如厕孔盖板、可调靠背、扶手组件、触摸屏、调角器、导槽架、摇杆控制器、陀螺仪和滑道，其中在座椅的中间设有能够开合的如厕孔盖板，在可调靠背内侧的两边均设有导槽架，如厕孔盖板靠可调靠背一侧的两端插入导槽架的滑槽内，可沿导槽架的导槽向上滑移；扶手组件包括扶手调高装置、扶手主件和旋转扶手，扶手调高装置分别设在可调靠背的两侧，用于调节扶手的高度，扶手主件的一端与扶手调高装置连接，其另一端与旋转扶手旋转连接；摇杆控制器固连在右扶手主件上，触摸屏固连在左扶手组件上；在可调靠背内设有牵引电机，牵引电机的左输出轴穿过导槽架直接与双槽轮相连，牵引电机的右输出轴通过联轴器与设在左右两个立式轴承座上的转轴的一端连接，转轴的另一端穿过导槽架与另一个双槽轮连接，牵引线的一端固定在双槽轮的内槽上，在内槽上缠绕超过10圈后，再绕过导槽架上部的转向轴，并缠绕着如厕孔盖板插入导槽架滑槽内的端部，最后绕过导槽下部的两个转向轴，固定在上述双槽轮的外槽上；在可调靠背内下部的一侧设有调角电机，花轴穿过调角电机的输出端，花轴的两端分别与设在座椅和可调靠背之间的调角器连接；在座椅底部的两个外侧分别设有滑道，陀螺仪设在椅座底部；

所述倾角/高度调节机构，包括调节电机一、调节电机二、丝杠一、丝杠二、滑道、滑块支座、交叉杆、锥齿轮、套杯、螺母座、可旋转螺母座、上连杆和下连杆，其中：在凹形底盘后部两侧对称地设有一对轴承座，每对轴承座之间均设有丝杠二，两侧的丝杠二上的螺纹是反向的，丝杠二上均设有螺母座，两侧的丝杠二的一端均与锥齿轮连接，与丝杠二垂直的底盘上设有两对轴承座，每对轴承座上均设有与其相连的转轴，在底盘上两对轴承座之间设有固定在调节电机支架上的调节电机一，调节电机一的两个输出端分别通过联轴器与左、右的转轴的一端连接，转轴的另一端分别与锥齿轮连接，转轴的锥齿轮与丝杠二的锥齿轮相啮合；在座椅底部的前端设有固定板，在固定板上设有与上述底盘相对应的两对轴承座，每对轴承座上均设有与其相连的转轴，在固定板上两对轴承座之间设有固定在调节电机支架上的调节电机二，调节电机二的两个输出端分别通过联轴器与左、右的转轴的一端连接，转轴的另一端分别与锥齿轮连接，两个丝杠一的一端分别与固定在固定板上轴承座铰接，并在端头设有锥齿轮，转轴的锥齿轮与丝杠一的锥齿轮相啮合；丝杠一的另一端均设有套杯，套杯与上述丝杠二上的螺母座铰接，两侧的丝杠一上的螺纹是反向的，丝杠一上均设有可旋转螺母座；

滑块支座分别设在上述座椅底部的滑道上，滑块支座分别与交叉杆上端铰接，交叉杆下端与固连在底盘上的支架铰接；交叉杆的中部分别与上述丝杠一上的可旋转螺母座铰接；两个下连杆的一端分别与设在底盘前两侧的支架铰接，下连杆的另一端与上连杆套接，上连杆的另一端与设在椅座前端底部的连接架铰接，上连杆上分别设有挡腿、护膝和踏板。

所述扶手主件前端设有扶手内支架，扶手内支架中央设有扶手转轴，所述旋转扶手内部设有轨道、滑块、四个连杆、连杆支架和推杆，轨道固定在旋转扶手横端上下侧，轨道上设有滑块，滑块右侧设有4个小支腿，滑块贴合在轨道内侧，滑块与连杆一的一端铰接，连杆一的另一端与连杆二的一端铰接，连杆二中间与连杆支架铰接，连杆二的另一端与连杆三的一端铰接，连杆三的另一端与连杆四的一端铰接，连杆四的中央与连杆支架铰接，推杆的一端套在连杆四上，推杆的另一端与按钮固连，拉簧两端分别与连杆四的另一端和旋转扶手连接，保证在按钮的非按压状态下，滑块的小支腿插入扶手主体对应凹槽，保持锁定状态；所述滑块的右侧有4个小支腿，旋转扶手的转角可为0°、90°、180°和270°。

本发明具有3种操控模式：自动导航模式、目标追踪模式、摇杆操控模式；通过触摸屏及其导航地图软件，可以实现自主导航行驶；通过摄像头可实现目标识别智能追踪；上述自动行驶过程中利用超声波模块实现自主避障；通过摇杆控制器上摇杆操控可以实现前后左右方向的移动、转动，及其组合运动和站/坐/卧多姿态使用；在3种操控模式行驶过程中，通过安置在椅座底部的陀螺仪实时感知椅座倾角变化，驱动丝杠一转动，可以实现在上/下斜坡时行驶或因地面凸起导致椅座倾角变化时，实现椅座的倾角调节；倾角/高度调节机构可实现高度调节，可适用于不同高度马桶或拾取高处物体，满足使用者在不同场景和活动中的不同需求，提升使用者的独立生存能力和环境适应力。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、可以使居家或社区养老的老人能够独立完成如厕，无需护理；

2、坡路行驶椅座倾角自动调整，安全舒适；

3、可站立可坐卧，多位姿利于健康。

附图说明

图1为本发明的立体示意简图；

图2为本发明站立转如厕姿态变换示意图；

图3为本发明旋转扶手结构示意图；

图4为本发明扶手调高装置示意图；

图5为本发明可调靠背内部结构示意图；

图6为本发明如厕孔盖板牵引机构示意图；

图7为本发明设在底盘上的倾角/高度调节机构示意图；

图8为本发明设在固定板上的倾角/高度调节机构示意图；

图9为本发明站立姿态载人上平台机构示意图。

图中：1、扶手调高装置，2、如厕孔盖板，3、调角器，4、滑块支座，5、交叉杆，6、丝杠一，7、套杯，8、麦克纳姆轮，9、螺母座，10、丝杠二，11、轴承座，12、锥齿轮，13、可旋转螺母座，14、支架，15、驱动电机，16、电池，17、摄像头，18、超声波模块，19、下连杆，20、踏板，21、挡腿，22、上连杆，23、护膝，24、固定板，25、椅座，26、旋转扶手，26a、滑块，26b、连杆一，26c、连杆二，26d、连杆支架，26e、连杆三，26f、连杆四，26g、按钮，26h、拉簧，26i、推杆，26j、轨道，27、摇杆控制器，28、触摸屏，29、扶手主件，29a、扶手内支架，29b、扶手转轴，30、可调靠背，31、连接架，32、滑道，33、调节电机一，34、牵引电机，35、转轴，36、联轴器，37、立式轴承座，38、调角电机，39、花轴，40、转向轴，41、导槽架，42、牵引线，43、双槽轮，44、电池架，45、转轴，46、联轴器、47、轴承座，48、转轴，49、调节电机支架，50、调节电机二，51、联轴器，52、锥齿轮，53、锥齿轮，54、锥齿轮，。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。

在图1和图2所示的多控制模式电动轮椅示意图中，底盘结构通过倾角/高度调节机构载与人上平台，四个麦克纳姆轮8对称设在底盘的四角，每个麦克纳姆轮旁边的底盘上均设有超声波模块18，麦克纳姆轮均通过轮轴与驱动电机15连接，摄像头17设在轮椅前端的底盘上，电池16设在底盘上的电池架44上；

座椅25的中间设有能够开合的如厕孔盖板2，在可调靠背30内侧的一边分别设有导槽架41，如厕孔盖板靠可调靠背一侧的两端插入导槽架的滑槽内，可沿导槽架的导槽向上滑移；如图3和图4所示，扶手调高装置1分别设在可调靠背的两侧，用于调节组件扶手的高度，扶手主件29的一端与扶手调高装置连接，其另一端与旋转扶手26旋转连接；所述扶手主件前端设有扶手内支架29a，扶手内支架中央设有扶手转轴29b，所述旋转扶手内部设有轨道、滑块、四个连杆、连杆支架和推杆，轨道26j固定在旋转扶手横端上下侧，轨道上设有滑块26a，滑块右侧设有4个小支腿，滑块贴合在轨道内侧，滑块与连杆一26b的一端铰接，连杆一的另一端与连杆二26c的一端铰接，连杆二中间与连杆支架26d铰接，连杆二的另一端与连杆三26e的一端铰接，连杆三的另一端与连杆四26f的一端铰接，连杆四的中央与连杆支架铰接，推杆26i的一端套在连杆四上，推杆的另一端与按钮26g固连，拉簧26h两端分别与连杆四的另一端和旋转扶手连接，保证在按钮的非按压状态下，滑块的小支腿插入扶手主体对应凹槽，保持锁定状态；所述滑块的右侧有4个小支腿，旋转扶手的转角可为0°、90°、180°和270°；摇杆控制器27固连在右扶手主件上，触摸屏28固连在左扶手组件上；

如图5和图6所示，在可调靠背内设有牵引电机34，牵引电机的左输出轴穿过导槽架41直接与双槽轮43相连，牵引电机的右输出轴通过联轴器36与设在左右两个立式轴承座37上的转轴35的一端连接，转轴的另一端穿过导槽架与另一个双槽轮连接，牵引线42的一端固定在双槽轮的内槽上，在内槽上缠绕超过10圈后，再绕过导槽架上部的转向轴40，并缠绕着如厕孔盖板插入导槽架滑槽内的端部，最后绕过导槽下部的两个转向轴40，固定在上述双槽轮的外槽上；在可调靠背内下部的一侧设有调角电机38，花轴39穿过调角电机的输出端，花轴的两端分别与设在座椅和可调靠背之间的调角器3连接；在座椅底部的两个外侧分别设有滑道32，陀螺仪设在椅座底部；

如图7所示，在底盘后部两侧对称地设有一对轴承座11，每对轴承座之间均设有丝杠二10，两侧的丝杠二上的螺纹是反向的，丝杠二上均设有螺母座9，两侧的丝杠二的一端均与锥齿轮12连接，与丝杠二垂直的底盘上设有两对轴承座，每对轴承座上均设有与其相连的转轴45，在底盘上两对轴承座之间设有固定在调节电机支架上的调节电机一33，调节电机一的两个输出端分别通过联轴器46与左、右的转轴的一端连接，转轴的另一端分别与锥齿轮52连接，转轴的锥齿轮与丝杠二的锥齿轮相啮合；如图8所示，固定板24通过连接架31连接在座椅底部的前端，在固定板上设有与上述底盘相对应的两对轴承座47，每对轴承座上均设有与其相连的转轴48，在固定板上两对轴承座之间设有固定在调节电机支架49上的调节电机二50，调节电机二的两个输出端分别通过联轴器51与左、右的转轴的一端连接，转轴的另一端分别与锥齿轮54连接，两个丝杠一6的一端分别与固定在固定板上轴承座转动铰接，并在端头设有锥齿轮53，转轴的锥齿轮与丝杠一的锥齿轮相啮合，丝杠一的另一端均设有套杯7，套杯与上述丝杠二上的螺母座铰接，两侧的丝杠一上的螺纹是反向的，丝杠一上均设有可旋转螺母座13；

滑块支座4分别设在上述座椅底部的滑道上，滑块支座分别与交叉杆5上端铰接，交叉杆下端与固连在底盘上的支架14铰接；交叉杆的中部分别与上述丝杠一上的可旋转螺母座铰接；两个下连杆19的一端分别与设在底盘前两侧的支架铰接，下连杆的另一端与上连杆22套接，上连杆的另一端与设在椅座前端底部的连接架铰接，上连杆上分别设有挡腿21、护膝23和踏板20。

本发明的倾角/高度调节机构为两对称连杆结构，连接着所述底盘结构与载人上平台，单侧机构具有2个自由度，通过固定板和底盘上的驱动组件驱动两侧连杆机构，保证两侧连杆机构运动的同步性，根据需要实现所述载人上平台的倾角/高度调节。所述底盘结构四周对称安置用于避障的超声波模块和组合起来运动灵活的麦克纳姆轮、前侧安置着摄像头用于视觉引导与自动导航；椅座可实现与可调靠背的相对转动，如厕孔盖板与所述椅座和可调靠背共同构成一多连杆机构，通过可调靠背上牵引电机拉拽所述如厕板，实现椅座上如厕孔的开合。

扶手组件可根据需要实现高度及角度调整，调高扶手可锁定于可调靠背两侧的小孔中，按压设在调高扶手的按钮，改变调高扶手锁定的小孔实现高度调节。旋转扶手上的按钮的非按压状态下，受拉簧的拉紧力，滑块插入扶手主体，所述扶手主件与旋转扶手保持锁死状态；按压所述按钮，与按钮固连的推杆随之运动，推杆推动连杆四，连杆四绕连杆支架转动，相应拉动连杆三和连杆二，连杆二绕连杆支架转动，进而拉动连杆一，进而向左拉动滑块，滑块的4个小支腿拔出扶手主体，使扶手主件与旋转扶手脱离锁死状态，可根据需要选择旋转扶手的相对转动角度。

参见图2和图9，当使用者需从较高处拾取物品、活动需要等情况下，通过摇杆控制器控制底盘上的驱动组件驱动丝杠二实现椅座的高度调节；当使用者有站立的需要时，通过摇杆控制器同时控制固定板上的驱动丝杠一和底盘上驱动丝杠二实现椅座的倾角调节，控制调角电机实现可调靠背与椅座的相对转动，保证可调靠背基本垂直地面，为使用者的背部提供一定的推力，踏板供使用者踩踏，特别的对于下肢不便的人们来说，所述挡腿和护膝辅助使用者保持站立姿态，使用者根据其自身尺寸参数，按压调高扶手按钮调整所述扶手组件的调高扶手至合适位置，按压按钮拖动滑块向左移动，使得旋转扶手可绕扶手转轴与扶手主体相对转动，使用者可根据自身需要选择旋转扶手舒适的把持角度，为站立姿态提供一定的助力，所述扶手主件亦可用于卡住使用者的腋窝，为站姿提供助力。

在3种操控模式行驶过程中，通过安置在椅座底部的陀螺仪实时感知椅座的倾角变化，固定板上丝杠一的转动，可以实现在上/下斜坡时行驶或因地面凸起导致椅座倾角变化时，实现椅座的倾角调节，保证椅座时刻趋向水平，使用者的舒适骑行。

在使用者有如厕需要时，需先轮椅退行移至马桶或蹲便器附近，首先调整座椅扶手组件的位置和方向，寻找舒适角度防止人体前倾失稳，轮椅从坐姿转换为站立姿态，除上述转换动作外，如厕孔盖板通过牵引电机的牵引，牵引如厕孔盖板插入导槽架滑槽的端部沿导槽架的的导槽向上滑移，将如厕孔盖板沿椅座上滑道拽离椅座贴向可调靠背，露出椅座上的如厕孔，针对下肢不便人群，由于使用者可通过扶手组件、挡腿和护膝能够提供辅助站立的作用，保证人体站立姿态，且不至于与如厕孔盖板的调整运动产生干涉，使用者可自己腾出单手甚至双手褪去衣物，然后轮椅返回坐姿状态，用户根据需要可再次调整轮椅位置和马桶对正，如厕结束后逆施前述过程，变为站姿整理衣物，同时如厕孔盖板在牵引电机的牵引下回复原始位置，完成如厕孔的闭合，至此，独立完成完整的如厕过程。

在倾角/高度调节机构做倾角/高度调整时，踏板、护膝和挡腿与椅座前端的相对距离不发生改变，因此不至因倾角/高度调节过程中造成人体下肢与踏板、护膝和挡腿发生位置大幅变化，保证了使用者的使用舒适性和安全性。

在自动导航模式和目标跟随追踪模式下，可通过超声波模块实时返回的信息实现避障功能，触摸屏和摇杆控制器可调整与扶手组件的相对位置和角度，以满足不同使用者的需要；在触摸屏上实现自动导航模式下的目标地点选择、语音识别功能以及3种模式下的实时路径显示等功能；通过摇杆控制器上按键或在触摸屏上进行手动/语音操作可选定所述轮椅控制模式。

本发明具有3种操控模式：目标追踪模式、自动导航模式、摇杆操控模式：

目标追踪模式针对驾驶者有下车行走需要或轮椅需跟随看护人员或其他事物时，可设定摄像头跟踪的人或物，一方面，根据摄像头所摄人或物在影像中的位置，在目标超出一定范围后驱动驱动电机做相应调整使目标保持在视野中央，另一方面，根据目标在摄像头所摄所摄人或物在影像的大小，控制所述多功能轮椅多控制模式轮椅前进或后退，使目标保持在视野中央合适大小，以上调整是同步进行；

摇杆操控模式下，推转摇杆控制器的摇杆可实现车身前进、平移、转向及其组合的灵活运动；

自动导航模式下，通过触摸屏及其导航地图软件，通过语音识别功能、手指触碰选择目的地等方式，可以实现自主导航行驶至目标点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明权利要求书的保护范围之内。