用于模拟轮椅上的就座位置的设备的制作方法

本发明涉及轮椅领域并且具有目的，即用于模拟轮椅上的就座位置的设备，该设备自动确定就座使用者的尺寸和其他物理参数，以便准确地俘获制造用户的个性化轮椅必须依据的尺寸。由该测量得到的数据借助于相关软件以电子的方式发送至使用者或第三方的选择设备(例如，移动电话、平板电脑、计算机)，所述相关软件也落入本发明的范围。

背景技术：

众所周知，考虑到轮椅移动性会给身体的其他部位(如手、肩)加重负担，轮椅的尺寸(宽度、座椅深度、离地面的高度、轮直径、倾斜度等)对就座位置的舒适性、个人在轮椅上的移动便利性、其身体健全性以及对其随后良好身体状况的阻力非常重要。

如今，为了获得轮椅，某人必须遵循以下步骤：使用者向轮椅经销商求助，轮椅经销商通过其雇员或代表(即操作员、操作员助手和顾问)用测尺和/或尺子对使用者进行度量。基于这些测量结果，从经销商已经拥有的轮椅中选择轮椅，该轮椅将尽可能接近于如上之前的使用者测量结果。借助于并且基于也要根据(“测尺”)轮椅标准进行的测量，根据使用者的意愿，相关人员联系的轮椅制造商第二次订购并制造轮椅。

该方案的第一个缺点是使用者的参数的测量是基于第三人。使用者的舒适性和安全性的评估是在例如第二人询问第一人是否满意手臂在点x处的位置的意义上通过患者与助理操作员(代表或雇员)之间的对话而完成的。然而，这些问题总是在使用者基于所进行的测量及其对轮椅接近其未来轮椅的有限感觉时使用者无法完全了解其未来轮椅的情况下被询问的。当然，以这种方式，能找到每次令使用者满意的位置，但考虑到即使上述用作“测尺”的轮椅的某些部件是稳定的或变化极小，也总是相对能够并实质上从不能够俘获其身体的完美位置。

另外的缺点是，测量是由第三人用尺子或测尺完成的，因此，当人为因素进入时，它可能包含误差。这些可能的错误将影响订购的个性化轮椅的最终形式。

另一个缺点是轮相对于轮椅使用者的身体和手的相对位置。特别地，该关系也非常重要，因为它影响轮椅使用者用其手转动轮以便移动的方式。轮的位置在未来轮椅中可进行最小改变或根本不可改变，并且本质上要决定的设置几乎在同一轮椅中在将来确定。为了在轮椅转移过程中的负荷和疲劳较少，根据使用者的人体测量学特征及其病史，存在更适合于个人轮椅使用者的相关轮位置。

为了找到在轮椅转移过程中产生较少的疲劳并因此产生较少身体负荷的轮轴的理想相关位置，需要通过在轮轴的许多相关位置上进行测试来进行由轮椅使用者手动驱动轮的驾驶模拟。这样，使用者本质上就是在测试潜在的推进位置，而这些测试当然不能与绝对理想的位置相比。缺点是轮椅使用者必须将现有的轮椅放在模拟器中以便进行测试。现有的轮椅显然看起来其不是使用者自己的个性化轮椅。因此，在本质上基于不可复原的数据进行模拟。

而且，多年来，使用者已经开发出一种推进轮椅的特定方式，这可能给其造成身体问题。这使他想知道他已经习惯的轴的位置、靠背的长度和上述部位的其他特征，但在这些部位的这种习惯显然保留了身体问题，而不是解决身体问题。使用者不能尝试不同的轴位置，因为轮椅的顺序是特定的，它包括特定的轴位置，并且除非使用者订购新的轮椅，否则这将无法更改。

另一个缺点与以下事实有关：在如何推进轮椅方面不能训练使用者，因为“测尺”轮椅相对于他未来轮椅具有显著差异。

技术实现要素：

发明人已经构造了一种用于模拟轮椅上的就座位置的设备，该设备能够借助于安装在模拟设备中的软件来自动数字地测量轮椅使用者的就座位置的调节参数，并且也是本发明的目的。根据该测量收集的数据可以通过电子的方式发送至计算机或配备显示系统的另一个控制器，例如手机或小型触摸屏便携式电脑。

首先，本发明的目的是一种用于模拟轮椅上的就座位置的设备，该设备包括下列可调部件：

座椅靠背，其：

·水平位置可以通过靠背的水平调节装置进行调节，该水平位置限定了就座位置的深度，

·垂直位置可以通过靠背的垂直调节装置进行调节，该垂直位置限定了靠背高度，并且

·倾斜度可以通过靠背倾斜度调节装置进行调节。

具有扶手的两个垂直侧面座椅底板，扶手的限定就座位置的宽度的水平距离可以通过垂直侧面座椅底板的水平位置调节装置进行调节。

折叠式的宽度方向的座椅底板，其倾斜度可以通过座椅底板的倾斜度调节装置进行调节。

两个轮，其水平位置(限定轮椅的靠背和轮轴的水平距离)可以通过轴的水平调节装置进行调节，并且垂直位置(限定轮椅的最终高度)可以通过垂直调节装置进行调节。

搁脚板，其垂直位置可以通过搁脚板底座的垂直调节装置进行调节，并且倾斜度可以通过搁脚板倾斜度的调节装置进行调节。

用于模拟轮椅上的就座位置的设备，该设备包括至少一个可调部件的至少一个位置的至少一个位置测量装置。

其次，根据本发明的用于模拟轮椅上的就座位置的设备还包括用于确定所有部件的位置的软件，并且可以确定用于制造个性化轮椅的以下尺寸参数(图11)：

座椅的就座位置的宽度。

座椅的就座位置的水平深度。

座椅靠背高度。

座椅靠背倾斜度。

座椅底板与搁脚板之间的距离。

搁脚板倾斜度。

座椅底板与地面之间的前部垂直距离。

座椅底板与地面之间的后部垂直距离。

座椅底板倾斜度。

座椅靠背与轮轴之间的水平距离。

使用上述调节，模拟设备上的个人或第三人(当然，经过培训以使用模拟设备)可以为模拟设备上的个人限定未来个性化轮椅的最合适的尺寸。

该模拟设备配备有电子电路和定制软件，该定制软件控制所有调节装置并根据可移动部件的位置计算尺寸。

模拟设备还配备了传感器，这些传感器允许带有软件的电子电路读取可调部件的确切位置。

模拟设备的操作员可以将计算机或应具有显示系统并应能够连接至有线或无线网络的任何其他设备(例如，常见的移动电话或常见的触摸屏计算机)用作控制调节装置以及尺寸的规划和存储的控制器。

本发明还涉及一种用于确定根据先前已经描述的用于模拟就座位置的设备的任何替代实施方式的用于模拟轮椅上的就座位置的设备的部件的调节位置的方法。

该用于确定用于模拟轮椅上的就座位置的设备的部件的调节位置的方法包括以下步骤：

第一步骤，调节具有扶手的垂直侧面座椅底板的水平距离；第二步骤，调节座椅靠背的水平位置；第三步骤，调节座椅靠背的垂直位置；第四步骤，调节搁脚板的垂直位置；第五步骤，调节座椅位置的倾斜度；第六步骤，调节轮轴的垂直位置；第七步骤，调节轮轴的水平位置；第八步骤，调节座椅靠背的倾斜度；以及第九步骤，调节搁脚板倾斜度。

通过本发明，即通过轮椅模拟设备的制造，实现了能够订购完全个性化并因此对于个人使用者来说理想的轮椅(例如，座椅高度、宽度、深度、轮的相关位置等完全适合使用者的生理机能测定)。尺寸准确性将有助于给予使用者为其提供大量特征和益处(例如舒适性、安全性、快速而灵活的运动、相对较弱的身体负荷)的轮椅。

除此之外，使用者能够推进其将订购的轮椅并在该轮椅上感受其个人负荷。

而且，通过本发明，可以预先计算使用者用于推进其所要求的运动的能量消耗，而当然他可以提出对其进行改变以便决定其在其自己的轮椅上的最佳位置。可以记录将力施加到轮的方式，并找出可能导致负荷的错误。能够将其运动记录在新轮椅上而无需该记录事先存在是防止在新轮椅中出错的基础。

同时，使用者能够检查靠背、轴的不同位置和可能更适合或更需要的其他数据，并进行新的调节以减轻其负荷。

此外，可以告知使用者他未来轮椅具有的部件的调节。

本发明赋予使用者的使用新轮椅以俘获运动并理解新测量结果和设置的差异的模拟和能力是另一个优点和创新。

此外，使用模拟器，可以将使用者训练到其在轮椅上的新位置并为使用它做好准备。

另外，模拟器还可以用作必须改变他们用来推进轮椅的动力学模型的患者使用轮椅的训练工具。

考虑到由于轮椅轮的手动移动而造成的身体其他部分、主要是其上肢的负荷，本发明的另一个非常重要的优点是对所有轮椅使用者受到的身体负荷的明显限制，该优点具有长远的眼光，但极其存在。考虑到从使用者在轮椅上的不正确或绝对正确的位置中减去总负荷，剩下的就是(当然，鉴于残疾和轮椅)为了移动身体和轮椅而移动手所造成的绝不消失的身体疲劳，通过根据本发明制造完全个性化的、实际上理想的轮椅，轮椅使用者将受到尽可能少的身体负荷。

模拟设备上的个人或第三个人可以确定可调部件的位置，该位置被预先判断为对于模拟设备上的个人的未来的个性化轮椅最适合于该模拟设备上的个人。

由于上述所有原因，可以订购几乎完全个性化的轮椅，并完全根据个人使用者的需求和身体尺寸进行定制。该设备可以立即、迅速而无误地确定使用者的尺寸。本发明可以计算轮椅的推进方式、能量消耗，从而可以避免错误和将来的修改。以上所有都是使用所描述的发明实现的。

本发明的另一个优点是可调部件的位置可以实时地显示，尺寸参数可以容易地计算出来并自动保存在电话或计算机存储器中。这样，可以存储每个人的尺寸，以便在需要时使模拟器易于重新转换为一个人所需的尺寸。

再一个优点是，存储的可调部件的位置可以从计算机重置，并且模拟设备的所有可移动部件都可以重置为存储的尺寸。这样，其准备好进行下一次测量。

在本发明中，至少一个可调部件的至少一个位置的至少一个调节装置是电动马达或电动活塞。因此，部件的定位可以由个人自己在模拟设备上完成，也可以由第三人以快速、准确和舒适的方式完成。

另外的优点是，根据本发明的用于模拟轮椅上的就座位置的设备包括安装在每个轮上以便模拟真实轮椅运动过程中的阻力的磁性和/或气动的制动器以及安装在至少一个轮或至少一个轮制动器上的旋转传感器。利用适当的软件，该设备可以用于压力测试和旨在评估使用者心肺功能的其他医学检查(例如，压力测试)。

因此，可以针对特定的轮位置评估轮椅使用者在轮椅的轮的手动操作期间的强度和疲劳。可以确定最适合每个轮椅使用者的形态的轮位置。同时，比较传感器可以测量每个使用者在不同位置和调节下的能量成本。

根据替代的实施方式，用于模拟轮椅上的就座位置的设备包括至少一个垂直载荷传感器。因此，可以确定个人的体重。

根据本发明的另一个变型，用于模拟轮椅上的就座位置的设备包括至少一个或多个载荷传感器。

这些载荷传感器确定模拟设备上的个人的总重量以及水平平面上重心的位置。重心的位置可用于计算上述个人的上肢所需的力量，以便能够将轮椅提升至后轮。

总而言之，使用所述设备带来的优点及其引入的新颖性是：

为相关使用者模拟正确的姿势。

使用者能够在其身体的每个点处感觉到理想的姿势，从而确保在制造或购买新轮椅之前的正确测量。

它使使用者能够找出最合适的座椅位置，使得其以对轮的最小肌肉力获得最大的行进距离。

它以本质上数学的方式向使用者展示了在推进轮椅时具有最低能耗的位置和调节。

通过使用模拟，使用者可以尝试导航通过道路和狭窄街道，从而发现其未来轮椅的潜力。

它使新使用者和儿童能够进行操作轮椅的训练。

在体测法(somatometric)测量过程中，它取消了使用厘米精度的测尺进行测量的传统方法，用具有毫米精度的数字化测量代替了它们。

它将每个人的体测法测量时间从大约2小时减少至大约20分钟，并且另外能够保存测量结果。

它使个性化轮椅的每个制造商都能始终接收正确的尺寸参数，从而避免了没有经验的经销商、机构或组织的人为错误。

它为定制轮椅的制造商确保每个轮椅对于订购它的使用者来说都是理想的。

它提供了训练新使用者如何使用轮椅的能力。

通过使用合适的传感器，它能够对患者的心肺功能进行可靠的测量。

它限制了身体负荷，并因此限制了使用者的过度负荷。

附图说明

通过阅读图1至图11的描述将更好地理解本发明：

·图1是根据体现本发明的优选模式的用于模拟轮椅上的就座位置的设备的前视立体图，该设备具有用于操作该设备和显示测量结果的触摸屏计算机。

·图2是根据本发明的用于模拟轮椅上的就座位置的设备的后视立体图。

·图3是用于调节座椅倾斜度的机构的详细侧视图。

·图4是用于调节座椅靠背的机构的详细的后视立体图。

·图5是用于调节搁脚板的垂直位置的机构的详细视图。

·图6是用于调节搁脚板倾斜度的机构的详细后视立体图。

·图7a是具有左扶手的左垂直座椅底板的详细内部侧视图。

·图7b是具有左扶手的左垂直座椅底板的详细外部侧视图。

·图8是用于调节侧面垂直座椅底板的距离的机构的详细主视图。

·图9是实施方式中的制动器机构的详细视图。

·图10a是折叠式的座椅位置机构的详细立体图。

·图10b是折叠式的座椅位置机构的详细主视图。

·图11中示出了制造个性化轮椅所需的尺寸，该尺寸可以通过模拟器计算。

具体实施方式

图1是根据实施方式的优选模式的用于模拟轮椅上的就座位置的设备的前视立体图。该设备包括位置可调的部件，例如座椅靠背1、折叠式的座椅底板2、具有扶手3的垂直侧面座椅底板27、轮4、搁脚板5、磁性制动器6。模拟设备包括用于对其进行操作的有线或无线方式的计算机或触摸屏计算机或移动电话7。

图2是根据本发明的用于模拟轮椅上的就座位置的设备的后视立体图。该设备包括电源和电子元件盒8、固定框架9、倾斜的模块化框架10。

图3是用于调节座椅倾斜度的机构的详细侧视图。该机构包括固定框架9，该固定框架与地面接触或具有便于其转移的小轮11。在固定框架9中铰接有模块化框架10，该模块化框架相对于固定框架9的倾斜度可通过连接两个转体12和电动活塞13来调节。通过移动电动活塞，框架10的倾斜度被调节。电动活塞13包含测量其位置的电子传感器。带有专用软件的电子板在知道所有其他可移动的可调部件和电动活塞13的确切位置的情况下能够以毫米精度计算出：

·折叠式的座椅底板与地面之间的前部垂直距离。

·座椅底板与地面之间的后部垂直距离。

·折叠式的座椅底板的倾斜度。

·座椅靠背与轮轴之间的水平距离。

图4是用于调节座椅靠背的机构的详细后视立体图。座椅靠背14在距座椅的垂直距离、距座椅的前端的水平距离以及其倾斜度方面是可调节的。这是通过具有用于位置读取的数字传感器的三个电动活塞15而实现的。靠背固定在臂16和三个电动活塞15中的一个电动活塞中。位于电源和电子元件盒8中的带有专用软件的电子板具有调节三个电动活塞的确切位置和倾斜度以便获得所需的靠背位置和倾斜度的能力。带有专用软件的电子板在知道靠背的确切位置和倾斜度的情况下能够以毫米精度计算出：

·座椅的就座位置的水平深度。

·座椅靠背的高度。

·座椅靠背的倾斜度。

·座椅靠背与轮轴之间的水平距离。

在靠背后面固定有两个转体，即靠背的两个突起17。为了与靠背达到同一水平而进行的突起的旋转是手动完成的。它们的目的是在需要时使靠背的表面可以变大，以便碰巧坐在模拟器上的特定个人获得对其背部更好的支撑。

图5是用于调节搁脚板的垂直位置的机构的详细视图。搁脚板18及其支撑件19沿着线性引导件20被拉动，线性引导件20支撑在金属表面21上，金属表面21又固定在模块化框架10上。位置控制是通过带有用于读取转数的传感器的电动步进马达22和蜗轮23进行的。带有专用软件的电子板在知道电动步进马达22进行的转数的情况下能够以毫米精度计算出座椅底板与搁脚板之间的距离。

图6是用于调节搁脚板倾斜度的机构的详细后视立体图。搁脚板18能够围绕固定在搁脚板支撑件19上的轴24旋转地运动。带有用于读取转数的传感器的电动步进马达25借助齿轮马达26使搁脚板以轴24为旋转中心运动。带有专用软件的电子板在知道步进电动机25进行的转数的情况下能够以非常高的精度计算出搁脚板的倾斜度。

图7a是具有左扶手3的左垂直座椅底板27的详细内部侧视图，图7b是具有左扶手3的左垂直座椅底板27的详细外部侧视图。具有扶手的右垂直座椅底板27几乎是相同的，但是镜像的。左轮和右轮的垂直和水平位置的调节机构分别安装在左垂直座椅底板27和右垂直座椅底板27上。带有支撑件的轮搁置在用于调节轮的水平位置的机构和用于调节轮的垂直位置的机构上。这样，轮位置可以水平变化，但也可以垂直变化。尽管用于调节轮位置的机构彼此是独立的，但是带有专用软件的电子板确保轮的垂直和水平位移始终相同。这就产生了轮绕共同的轴旋转的信念。

用于调节轮的垂直位置的机构包括带有用于读取转数的传感器的电动步进马达28、传送带和皮带轮29、蜗轮30和线性引导件31。用于调节轮的水平位置的机构包括带有用于读取转数的传感器的电动步进马达32、传送带和皮带轮33、蜗轮34和线性引导件35。带有专用软件的电子板在知道由电动步进马达28和电动步进马达32进行的转数的情况下能够以非常高的精度计算出轮的水平和垂直位置。还知道其余可移动部件的确切位置的情况下，它能够以毫米精度计算出：

·折叠式的座椅底板与地面之间的前部垂直距离。

·折叠式的座椅底板与地面之间的后部垂直距离。

·座椅靠背与假想轮轴之间的水平距离。

图8是用于调节扶手3搁置在其上的侧面垂直座椅底板27的距离的机构的详细主视图。沿着安装在模块化框架10上的两个线性引导件36拉动两个侧面垂直座椅底板，以便调节侧面座椅底板之间的宽度。侧面座椅底板之间的宽度由四个或更多个电动活塞37控制，这些电动活塞具有用于读取位置的数字传感器，并固定在模块化框架10上(模块化框架10的一部分在该图中被隐藏)。带有专用软件的电子板在知道电动活塞37的确切位置的情况下能够以毫米精度计算出折叠式的座椅的就座位置的宽度。

图9是实施方式中的制动器机构的详细视图。两个轮都通过液压、磁性或电动类型的机械制动器38制动。每个制动器或轮中安装有转速传感器39。

图10a是折叠式的座椅位置机构2的详细立体图，图10b是折叠式的座椅位置机构2的详细主视图。折叠式的座椅位置包括类似于将在未来乘员个性化轮椅中使用的布。折叠式的座椅位置机构的目的是使座椅位置能够根据由两个垂直侧面座椅底板27限定的距离而在宽度方向上变化。为了使织物总是被拉伸，多余的布在其在两个较小的辊43上方经过之后从座椅位置缠绕在两个辊40上，两个辊40通过轴承固定在模块化框架上，两个较小的辊43分别通过轴承固定在右垂直侧面座椅底板上和左垂直侧面座椅底板上。辊的旋转使用转向齿条41和齿轮42来实现。随着座椅宽度变化，转向齿条41和齿轮42通过将座椅位置的布在辊40上缠绕或展开而将线性运动转化为旋转运动。

在设备上安装一个或多个垂直载荷传感器。这些载荷传感器确定模拟设备上个人的总重量以及水平平面上重心的位置。重心的位置可用于计算模拟设备上的个人的上肢所需的力量，使得个人能够设法将轮椅提升至后轮。

电源和电子元件盒8内的模拟器包含带有至少一个微控制器的电路，为该微控制器已经开发了专用软件。该软件可以通过读取传感器、使步进马达旋转以及打开和关闭电动活塞来控制所有可移动部件的位置。它可以根据可移动部件的位置来计算尺寸参数，控制轮和(或)制动器的转速，读取垂直载荷传感器并计算个人的重量和重心。

电源和电子元件盒8内的模拟器还包含微型计算机，已经为该微型计算机开发了专用软件。微型计算机连接至电子电路的一个或多个微控制器，并用作提供有线和无线连接的浏览器。拓扑的优点在于，模拟器操作和信息显示可以由可以通过有线或无线方式连接至位于电源和电子元件盒8内部的微型计算机的计算机或具有显示系统的任何其他设备(例如，移动电话或小型触摸屏计算机)来进行。

图1的触摸屏计算机7无线连接至模拟器的微型计算机，并且可以接受并显示由其接收的所有电子信息：

·所有可移动部件的位置。

·根据可移动部件的位置得出的尺寸。

·制动器和(或)轮的转速。

·个人的重量和重心。

模拟设备上的个人或第三人可以使用触摸屏计算机7：

·更改可移动部件的位置。

·保存尺寸参数。

·调用他过去保存的尺寸参数。

软件还包括虚拟现实(例如，具有街道的城市)，在该虚拟现实中，模拟设备上的人可以看到特定城市的街道和广场，并通过使模拟设备的轮旋转来虚拟地移动。软件显示个人在虚拟现实中的位置、行进的距离以及个人上肢的力量。模拟设备上的个人或第三人可以操作软件。

为了快速而准确地下载个性化轮椅的所有尺寸参数，存在特定的使用方法。在模拟设备上安装尺寸用于制造个性化轮椅的个人。模拟设备上的个人或第三人按照提出的以下要求调节尺寸参数：

1.调节具有扶手的垂直侧面座椅底板的水平距离。

2.调节座椅靠背的水平位置。

3.调节座椅靠背的垂直位置。

4.调节搁脚板的垂直位置。

5.调节座椅位置的倾斜度。

6.调节轮的垂直位置。

7.调节轮的水平位置。

8.调节座椅靠背的倾斜度。

9.调节搁脚板倾斜度。

调节的校正可以任意顺序进行。构造未来个性化轮椅所需的最终尺寸在图11中示出并为：

1.座椅的就座位置的宽度。

2.座椅的就座位置的水平深度。

3.座椅靠背的高度。

4.座椅靠背的倾斜度。

5.座椅底板与搁脚板之间的距离。

6.搁脚板倾斜度。

7.座椅底板与地面之间的前部垂直距离。

8.座椅底板与地面之间的后部垂直距离。

9.座椅底板的倾斜度。

10.座椅靠背与轮轴之间的水平距离。