防倾倒助行装置和使用方法与流程

本发明涉及一种助行装置和使用方法，尤其是具有防倾倒功能的助行装置和使用方法。

背景技术：

各种辅助失能人士和老年人行走的助行装置很多。助行装置的防倾倒功能是保证助行装置安全使用的重要措施。公开的助行装置的防倾倒措施包括增大底盘支撑脚或轮子的间距、在底盘上增加配重等。

这些措施只能在一定条件下防止助行装置倾倒，一旦助行装置和人体的总重心超出助行装置的支撑面，上述措施不能阻止助行装置的倾倒。

技术实现要素：

本发明提供了一种能够防止倾倒的助行装置，和该装置的使用方法。

防倾倒助行装置，能够包括至少一防倾倒装置，防倾倒装置包括至少一吸盘模块，吸盘模块能够布置在助行装置的底盘下部，吸盘模块能够吸附地面以把底盘固定在地面上。防倾倒装置包括至少一倾倒检测模块，倾倒检测模块能够检测助行装置是否有发生倾倒的趋势。吸盘模块包括至少一负压吸盘，负压吸盘能够与负压发生装置连接以在吸盘内产生负压。吸盘模块包括至少一吸盘升降模块，吸盘升降模块连接在吸盘与助行装置底盘之间，能够带动吸盘上升/下降。当吸盘吸附在地面时，吸盘升降模块能够牵拉助行装置的底盘而使助行装置固定在地面上。倾倒检测模块包括至少一布置在助行装置支撑装置上的载荷/变形传感器，优选布置在助行装置运动模块的支撑结构上的载荷/变形传感器。倾倒检测模块包括至少一距离传感器，所述距离传感器能够检测助行装置底盘与地面之间的距离。

使用时，倾倒检测模块实时检测是否有倾倒趋势。当检测到有倾倒趋势时，吸盘升降模块伸长，带动吸盘向地面移动，吸盘接触并吸附住地面。当吸盘吸附住地面后，吸盘升降模块缩短，牵拉助行装置底盘，阻止底盘远离地面，把底盘固定在地面上。

本发明的防倾倒助行装置能够发现助行装置的倾倒趋势并阻止助行装置倾倒。即使人体和助行装置的总重心超出助行装置的支撑面，上述装置也能够阻止助行装置倾倒。

附图说明

图1是防倾倒助行装置的原理图；

图2是负压吸盘的结构图；

图3是一种吸盘升降模块结构示意图；

图4是一种吸盘升降模块结构示意图；

图5是一种吸盘升降模块结构示意图；

图6是一种吸盘升降模块结构示意图；

图7是一种倾倒检测模块原理图；

图8是一种倾倒检测模块原理图；

附图中相同的编号代表相同或相近的组成部分。

具体实施方式

图1中，人1能够站/坐在助行装置上，或人站在地面上，扶持助行装置。助行装置包括机架，机架包括至少一底盘2，底盘上布置有人体扶持装置3，能够扶持、固定人体，能够把助行装置与人体连接起来。底盘上布置有至少一行走机构4。行走机构能够包括驱动轮和从动轮，行走机构能够通过支撑组件连接在底盘上。驱动轮能够是电动的，能够驱动助行装置移动。助行装置能够包括电源模块、控制模块等公知的结构。助行装置包括至少一防倾倒装置。防倾倒装置包括至少一倾倒检测模块6，倾倒检测模块能够检测助行装置是否发生倾倒。防倾倒装置包括至少一吸盘模块5，吸盘模块能够布置在助行装置的底盘下部。吸盘模块能包括至少一个吸盘，优选3个。3个吸盘在底盘上呈三角形布置。能够是底盘前部2个，后部1个；或前部1个，后部2个。前部/后部的1个吸盘优选布置在底盘中线上。吸盘能够布置在驱动轮/从动轮/支撑脚的前侧/后侧/内侧/外侧，优选内侧。当助行装置有4个轮子时，优选在每个轮子的内侧位置处布置1个吸盘。不工作时，吸盘与地面有距离，优选距离>3cm。工作时，吸盘能向地面移动并吸附住地面，进而把助行装置的底盘连接在地面上，使底盘无法远离地面。吸盘优选空气负压吸盘，负压吸盘与负压发生装置连接，能在吸盘内产生负压。工作时，负压吸盘靠近地面，吸盘与地面间形成负压，吸盘在大气压力作用下被压紧在地面上。

吸盘模块包括至少一吸盘升降模块，吸盘升降模块至少一端连接吸盘，至少一端连接助行装置底盘。升降模块能够缩短/伸长，能够带动吸盘上升/下降。当助行装置有倾倒风险时，吸盘升降模块能带动吸盘向地面移动，贴合地面，吸盘开始工作，吸附住地面。当吸盘吸附在地面时，吸盘升降模块能够缩短，牵拉底盘而使底盘向地面靠近。因为轮子/支撑脚的支撑，底盘与地面间距离保持固定，底盘不能翘起而不会倾倒。

防倾倒装置包括至少一控制模块9，包括至少一倾倒检测模块6，倾倒检测模块6能够测量助行装置是否有倾倒趋势，并把测量结果传递给控制模块9。当倾倒检测模块6检测到助行装置有倾倒趋势时，控制模块9能控制吸盘升级模块带动吸盘向地面移动并启动吸盘开始工作，如启动负压装置。吸盘靠近地面并吸附在地面上。吸盘内有吸附传感器，能够检测吸盘是否已经吸附在地面上。吸附传感器把检测结果传递给控制模块，当检测到吸盘已经吸附在地面上，控制模块控制吸盘升降模块收缩，把底盘向地面拉近。倾倒检测模块包括至少一倾倒传感器。倾倒传感器能够包括至少一布置在助行装置运动模块的支撑结构上的载荷/变形传感器。倾倒传感器能够包括至少一距离传感器，所述距离传感器能够检测助行装置底盘与地面之间的距离并把距离数据发送到控制模块。能够设定一距离阙值，当距离传感器与地面间的距离大于距离阙值则判定有倾倒趋势。距离阙值优选助行装置未载人时传感器与地面间的距离。当倾倒传感器是载荷传感器时，未倾倒时，助行装置的重量作用在载荷传感器上，传感器测得的载荷不为零。能够设定一载荷阙值，当传感器测得的载荷小于该阙值时，则认定有倾倒趋势。当倾倒传感器为变形传感器时，未倾倒时，助行装置的重量使变形传感器产生变形量。能够设定一变形阙值，当变形传感器检测到的变形量小于变形阙值时，认定有倾倒风险。载荷传感器能包括压电传感器、重量传感器、压力传感器。变形传感器能包括应力传感器、角度传感器、长度传感器。距离传感器能包括超声波测距模块、tof测距模块、光学测距模块、雷达测距模块、机械探杆测距模块。

当倾倒检测模块包括3个倾倒传感器时，任一倾倒传感器检测到倾倒趋势则认定助行装置有倾倒趋势。当包括4个倾倒传感器时，至少2个传感器检测到倾倒趋势才能认定助行装置有倾倒风险，当只有1个传感器检测到倾倒趋势时，不认定为助行装置有倾倒风险。这是为了避免路面出现坑洼时导致的某个传感器检测到倾倒趋势，如某轮子悬空或某距离传感器处于坑洼处。

图2中，吸盘为负压吸盘。负压吸盘包括至少一壳体501，壳体优选刚性壳体。包括至少一吸附面503，吸附面上布置有至少一气孔。吸附面能是柔性/半刚性/刚性的。吸附面与壳体构成吸盘腔。空气能通过吸附面上的气孔流入吸盘腔。吸附面的四周布置有至少一密封圈505，密封圈能是柔性/半刚性材料的。当负压吸盘贴近地面时，密封圈能贴合地面，阻止外部空气流入吸盘与地面之间，阻止空气流入吸盘腔。负压吸盘能与至少一排气泵521气密连接，排气泵能把吸盘腔中的空气排出，在吸盘与地面间形成负压，在大气压的作用下，负压吸盘吸附在地面上。排气泵能够通过气密管道507与吸盘连接。在排气泵与吸盘间能够布置至少一止回阀522，防止空气从排气泵向吸盘倒流。排气泵能够是公知的气泵、真空泵。吸盘包括至少一空气压力测量模块，压力测量模块包括至少一压力传感器513和至少一控制模块511。压力测量模块能够测量吸盘中的气压，该气压信息能被传递给防倾倒装置的控制模块，以用于检测吸盘是否牢固地吸附在地面上。能够设定一气压阙值，当测得的吸盘腔中的气压大于气压阙值，则认定吸盘没有吸附在地面上，吸盘升降模块伸长，带动吸盘向地面移动，以使负压吸盘贴合在地面上。当负压吸盘贴近地面，排气泵使吸盘腔中的气压降低，当压力测量模块测得的气压值小于气压阙值，则认定吸盘已经牢固吸附在地面。此时吸盘升降模块能够收缩，带动底盘向地面移动，防止倾倒。吸盘模块还包括电源、管路、密封件等公知组件。

图3中，吸盘5是负压吸盘，通过止回阀522、气密管路与负压装置520连接。负压装置520包括至少一排气泵521，能够排出吸盘中的空气。吸盘升降模块包括至少一机械臂组件701。吸盘5通过机械臂组件701与助行装置的机架的底盘2机械连接。机械臂组件能够是电动、液压、气压的。机械臂组件能够在控制装置的控制下伸展/收缩，带动吸盘5远离/靠近底盘2。当机械臂组件伸长时，吸盘远离底盘，向地面靠近。机械臂组件收缩时，吸盘靠近底盘。如果吸盘吸附在地面上，则机械臂组件能够拉动底盘向地面靠拢，防止助行装置倾倒。吸附面和/或止回阀和/或气密管路上能布置过滤除尘装置，或能在空气流通管路上布置离心除尘装置，以除去空气中的杂质等。过滤除尘装置的滤芯能是纸质滤芯、海绵滤芯、静电吸附装置。

图4中，吸盘升降模块包括至少一伸缩杆组件703。吸盘5通过伸缩杆组件703与底盘2连接。伸缩杆组件能够包括机械推杆、液压动作筒、气压动作筒。伸缩杆组件能够带动吸盘5相对底盘2上升/下降。吸盘5的壳体与负压装置520连接。

图5中，吸盘5的壳体与伸缩杆组件703的一端连接。伸缩杆的另一端与底盘2连接。在吸盘5壳体与底盘下表面间布置有柔性可伸缩密封套705。密封套705与吸盘壳体和底盘表面间为气密连接。密封套内布置有支持元件，能保持密封套不被气压压塌。优选密封套为环纹圆柱形，密封套能够轴向伸缩，密封套内能布置有环形/螺旋形刚性支持件，如金属环。吸盘5在密封套705内的壳体上布置有至少一气孔531，空气能通过气孔531从吸盘腔流入密封套705内。底盘上布置有一密封腔540，负压发生装置连接在密封腔540上。底盘位于密封套内的表面上布置有至少一气孔532，气孔532的一端开口于密封腔540内，一端处于密封套内。密封套705内的空气能够通过气孔532流入密封腔540。伸缩杆703能布置在密封套705内部，也能够布置在密封套外部。负压装置工作时，空气经气孔530进入吸盘腔，经过气孔531进入密封套705内，经过气孔532进入密封腔540内，进入负压发生装置被排出。当吸盘吸附在地面上时，吸盘腔、密封套、密封腔内都为负压。在大气压的作用下，密封套705受到轴向压缩的力，这个力把吸盘和底盘拉近，进而把底盘拉向地面。这种结构能够利用大气压产生防倾倒的拉力，降低对伸缩杆组件703产生的拉力的要求，简化机械结构。并且，该结构能在吸盘吸附住地面后，在大气压的作用下自动把底盘拉向地面，简化控制系统。

图6中，吸盘5与底盘2间布置有伸缩杆组件703和密封套705。能够用机械臂组件代替伸缩杆组件。吸盘5在密封套705内的壳体上布置有至少一气孔531，空气能通过气孔531从密封套705流入吸盘腔内。吸盘与负压装置520连接。当控制装置检测到发生倾倒时，伸缩杆组件带动吸盘向地面移动，负压装置启动。此时，空气经吸附面上的气孔530流入吸盘腔，被负压装置排出，因为空气能够不断流入，所以吸盘腔内气压不会低于气压阙值。密封套内的气压与吸盘腔的气压相等。当吸盘的吸附面贴合地面后，吸盘与地面间的空气被排出，吸盘吸附在地面上，同时密封套705内的空气也经气孔531被排出。密封套705内的气压降低，在大气压作用下，密封套705被轴向压缩，底盘2被拉向地面。

图7中，底盘2上布置有轮子40，轮子40通过支架41与支撑轴43连接。轴套45与底盘2连接。支撑轴43位于轴套45内，能够在轴套内沿轴向上下滑动。在轴套内，支撑轴的端面与底盘下表面间布置有压力传感器49，压力传感器49能够检测支撑轴作用在压力传感器上的压力值。当助行装置正常位于地面上时，由于助行装置和人体的重量，压力传感器受到支撑轴和底盘的挤压而测量到压力。当倾倒发生时，轮子40离开地面，支撑轴向下滑动，作用在压力传感器上的载荷消失。根据压力传感器上的压力数值，能够判断助行装置是否发生倾倒。

图8中，测距装置61布置在底盘2的下表面。测距装置能够测量底盘与地面之间的距离以判断该距离是否超过距离阙值。如果超过，则判定底盘离开地面超过正常范围，助行装置倾倒。

当地面覆盖有铁磁材料时，吸盘能够是电磁吸盘。