一种轮椅的制作方法

本发明涉及交通工具领域，特别是涉及一种轮椅。

背景技术：

随着社会的发展，高龄人群和残疾人群逐渐引起人们的关注。目前，在老年人和残疾人中，多数人因行走不便不得不依靠轮椅才能正常生活。但是，现有的轮椅因结构的限制使其只能在较为平坦的地面行走，遇到楼梯、较高的沟坎时则难以行进，从而限缩了轮椅人士的活动范围，且增加了轮椅人士的看护困难程度。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轮椅，同时具有车轮式行走结构和履带式行走结构，当轮椅在平地上行走时，采用车轮式行走结构前进，阻力小且速度快；当轮椅在非平地上行走时，采用履带式行走结构前进，重心波动较小，运动较为安全平稳，从而使轮椅在楼梯、较高的沟坎也可实现行进，进而扩大了轮椅人士的活动范围，且降低了轮椅人士的看护困难程度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种轮椅，包括座椅、车轮及履带；还包括：

设于所述座椅的底部和所述车轮之间的车轮升降装置；

设于所述座椅的底部和所述履带之间的履带升降装置；

分别与所述车轮升降装置和所述履带升降装置连接的控制装置，用于在接收到平地行走指令时，控制所述车轮升降装置将所述车轮下降至地面，并控制所述履带升降装置将所述履带收回以远离地面；在接收到非平地行走指令时，控制所述履带升降装置将所述履带下降至地面，并控制所述车轮升降装置将所述车轮收回以远离地面。

优选地，所述轮椅还包括：

与所述控制装置连接、用于检测轮椅前进路面的平坦程度的路面检测装置；

相应的，所述控制装置具体用于根据所述平坦程度判断所述轮椅是否在平地上行走，若是，则控制所述车轮升降装置将所述车轮下降至地面，并控制所述履带升降装置将所述履带收回以远离地面；若否，则控制所述履带升降装置将所述履带下降至地面，并控制所述车轮升降装置将所述车轮收回以远离地面。

优选地，所述车轮升降装置包括：

一端设于所述座椅的底部的第一连杆；

一端与所述第一连杆的另一端转动连接、另一端安装有所述车轮的第二连杆；

与所述控制装置连接、设于所述第一连杆和所述第二连杆之间的第一伸缩件；

相应的，所述控制装置具体用于控制所述第一伸缩件伸长以将所述车轮下降至地面；控制所述第一伸缩件收缩以将所述车轮收回以远离地面。

优选地，所述履带升降装置包括：

与所述控制装置连接、设于所述座椅的底部和所述履带之间的第二伸缩件；

相应的，所述控制装置具体用于控制所述第二伸缩件伸长以将所述履带下降至地面；控制所述第二伸缩件收缩以将所述履带收回以远离地面。

优选地，所述车轮包括：

位于所述座椅左前方向的左前轮；

位于所述座椅右前方向的右前轮；

位于所述座椅左后方向、自身的转动轴和所述左前轮的转动轴经第一链条围绕的左后轮；

位于所述座椅右后方向、自身的转动轴和所述右前轮的转动轴经第二链条围绕的右后轮。

优选地，所述轮椅还包括：

与所述控制装置连接、用于驱动所述左前轮和所述右前轮前进或转向的车轮伺服电机；

与所述控制装置连接、用于供用户操纵的操纵杆；

相应的，所述控制装置还用于在所述车轮下降至地面之后，当接收到所述操纵杆发送的前进指令或转向指令时，控制所述车轮伺服电机相应驱动所述左前轮和所述右前轮前进或转向。

优选地，所述履带包括：

位于所述座椅前侧方向的主动轮；

位于所述座椅后侧方向的从动轮；

围绕着所述主动轮和所述从动轮的柔性链环。

优选地，所述轮椅还包括：

与所述控制装置连接、用于驱动所述主动轮前进的履带伺服电机；

相应的，所述控制装置还用于在所述履带下降至地面之后，当接收到所述操纵杆发送的前进指令时，控制所述履带伺服电机驱动所述主动轮前进。

优选地，所述轮椅还包括：

与所述控制装置连接、用于检测所述座椅的水平信息的座椅检测装置；

与所述控制装置连接、设于所述座椅的底部的座椅调整装置；所述控制装置还用于当根据所述水平信息判断出所述座椅未处于水平位置时，基于所述水平信息控制所述座椅调整装置调整所述座椅至水平位置。

优选地，所述轮椅还包括：

与所述控制装置连接、用于检测所述轮椅前进方向的障碍物信息的障碍物检测装置；

与所述控制装置连接的提示装置；所述控制装置还用于当根据所述障碍物信息判断出所述轮椅前进方向存在障碍物时，控制所述提示装置发出表示所述轮椅前进方向存在障碍物的提示信息。

本发明提供了一种轮椅，包括座椅、车轮及履带；还包括：设于座椅的底部和车轮之间的车轮升降装置；设于座椅的底部和履带之间的履带升降装置；分别与车轮升降装置和履带升降装置连接的控制装置，用于在接收到平地行走指令时，控制车轮升降装置将车轮下降至地面，并控制履带升降装置将履带收回以远离地面；在接收到非平地行走指令时，控制履带升降装置将履带下降至地面，并控制车轮升降装置将车轮收回以远离地面。

可见，本申请的轮椅同时具有车轮式行走结构和履带式行走结构，当轮椅在平地上行走时，履带式行走结构收回，采用车轮式行走结构前进，阻力小且速度快；当轮椅在非平地(楼梯或较高的沟坎)上行走时，车轮式行走结构收回，采用履带式行走结构前进，重心波动较小，运动较为安全平稳，从而使轮椅在楼梯、较高的沟坎也可实现行进，进而扩大了轮椅人士的活动范围，且降低了轮椅人士的看护困难程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种轮椅的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种轮椅在平地行走时的简易侧视图；

图3为本发明实施例提供的一种轮椅在爬楼梯时的简易侧视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种轮椅，同时具有车轮式行走结构和履带式行走结构，当轮椅在平地上行走时，采用车轮式行走结构前进，阻力小且速度快；当轮椅在非平地上行走时，采用履带式行走结构前进，重心波动较小，运动较为安全平稳，从而使轮椅在楼梯、较高的沟坎也可实现行进，进而扩大了轮椅人士的活动范围，且降低了轮椅人士的看护困难程度。

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。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种轮椅的结构示意图。

该轮椅包括座椅1、车轮2及履带3；还包括：

设于座椅1的底部和车轮2之间的车轮升降装置4；

设于座椅1的底部和履带3之间的履带升降装置5；

分别与车轮升降装置4和履带升降装置5连接的控制装置6，用于在接收到平地行走指令时，控制车轮升降装置4将车轮2下降至地面，并控制履带升降装置5将履带3收回以远离地面；在接收到非平地行走指令时，控制履带升降装置5将履带3下降至地面，并控制车轮升降装置4将车轮2收回以远离地面。

具体地，本申请的轮椅包括座椅1、车轮2、履带3、车轮升降装置4、履带升降装置5及控制装置6，其工作原理为：

目前，普通轮椅仅包括由座椅1和车轮2构成的车轮式行走结构，但是，车轮式行走结构的阻力小且速度快，只适合在平地上行走，在非平地(楼梯或较高的沟坎)上行走时则难以行进，所以本申请的轮椅在普通轮椅的基础上加入履带结构，使轮椅还包括由座椅1和履带3构成的履带式行走结构。

本申请之所以选用履带式行走结构，是因为履带式行走结构的主要特点是在非平地上行走时，比如在爬楼梯时，轮椅的中心总是沿着与楼梯台阶沿的连线相平行的直线运动，其重心的波动较小，运动较为安全平稳。也就是说，履带式行走结构适合在非平地上行走。

基于此，本申请的轮椅既包含适合在平地上行走的车轮式行走结构，还包括适合在非平地上行走的履带式行走结构。可以理解的是，本申请的车轮式行走结构和履带式行走结构应在不同路面平坦程度下交替使用，所以本申请还设有用于升降车轮2的车轮升降装置4和用于升降履带3的履带升降装置5(需要说明的是，车轮升降装置4和履带升降装置5的设置不能影响车轮2和履带3的行走能力)，其工作原理为：车轮升降装置4设于座椅1的底部和车轮2之间，由控制装置6(可选用ht66fu50-44lqfp单片机)控制执行升降操作；履带升降装置5设于座椅1的底部和履带3之间，同样由控制装置6控制执行升降操作。

具体地，当轮椅的前进路面从非平地(前进路面的平坦程度大于一定路面起伏程度)转为平地(前进路面的平坦程度不大于一定路面起伏程度)时，本申请向控制装置6发送平地行走指令，控制装置6在接收到平地行走指令后，首先控制车轮升降装置4将车轮2下降至地面，待车轮2稳定下降至地面后再控制履带升降装置5将履带3收回以远离地面，以实现履带式行走结构向车轮式行走结构转换，从而使轮椅采用车轮式行走结构在平地上行走(如图2所示)。同理，当轮椅的前进路面从平地转为非平地时，本申请向控制装置6发送非平地行走指令，控制装置6在接收到非平地行走指令后，首先控制履带升降装置5将履带3下降至地面，待履带3稳定下降至地面后再控制车轮升降装置4将车轮2收回以远离地面，以实现车轮式行走结构向履带式行走结构转换，从而使轮椅采用履带式行走结构在非平地上行走(如图3所示)，进而扩大了轮椅人士的活动范围，且降低了轮椅人士的看护困难程度。

本发明提供了一种轮椅，包括座椅、车轮及履带；还包括：设于座椅的底部和车轮之间的车轮升降装置；设于座椅的底部和履带之间的履带升降装置；分别与车轮升降装置和履带升降装置连接的控制装置，用于在接收到平地行走指令时，控制车轮升降装置将车轮下降至地面，并控制履带升降装置将履带收回以远离地面；在接收到非平地行走指令时，控制履带升降装置将履带下降至地面，并控制车轮升降装置将车轮收回以远离地面。

可见，本申请的轮椅同时具有车轮式行走结构和履带式行走结构，当轮椅在平地上行走时，履带式行走结构收回，采用车轮式行走结构前进，阻力小且速度快；当轮椅在非平地(楼梯或较高的沟坎)上行走时，车轮式行走结构收回，采用履带式行走结构前进，重心波动较小，运动较为安全平稳，从而使轮椅在楼梯、较高的沟坎也可实现行进，进而扩大了轮椅人士的活动范围，且降低了轮椅人士的看护困难程度。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选地实施例，轮椅还包括：

与控制装置6连接、用于检测轮椅前进路面的平坦程度的路面检测装置；

相应的，控制装置6具体用于根据平坦程度判断轮椅是否在平地上行走，若是，则控制车轮升降装置4将车轮2下降至地面，并控制履带升降装置5将履带3收回以远离地面；若否，则控制履带升降装置5将履带3下降至地面，并控制车轮升降装置4将车轮2收回以远离地面。

进一步地，本申请的轮椅还包括路面检测装置，其工作原理为：

当轮椅在路面上行走时，路面检测装置会检测轮椅前进路面的平坦程度，并将前进路面的平坦程度发送至控制装置6。控制装置6在接收到前进路面的平坦程度后，会将前进路面的平坦程度与预设路面起伏程度作比较，当前进路面的平坦程度大于预设路面起伏程度时，认为轮椅在非平地上行走；当前进路面的平坦程度不大于预设路面起伏程度时，认为轮椅在平地上行走，从而实现车轮式行走结构和履带式行走结构的交替控制。可见，本申请的轮椅可基于路面检测装置实现自主控制车轮式行走结构和履带式行走结构的切换。

比如，本申请的路面检测装置可选用用于拍摄轮椅前进的路面，并生成表征前进路面平坦程度的路面图像的摄像装置；相应的，控制装置6具体用于根据路面图像获取前进路面的平坦程度。

此外，本申请除了本实施例所提供的自主控制车轮式行走结构和履带式行走结构的切换之外，也可以采用用户控制车轮式行走结构和履带式行走结构的切换。具体地，本申请可在轮椅上设置与控制装置6连接的车轮式行走按钮和履带式行走按钮，其工作原理为：用户观察轮椅前进路面的平坦程度，当轮椅的前进路面从非平地转为平地时，用户按下车轮式行走按钮，控制装置6在检测到车轮式行走按钮被按下时控制履带式行走结构向车轮式行走结构转换；当轮椅的前进路面从平地转为非平地时，用户按下履带式行走按钮，控制装置6在检测到履带式行走按钮被按下时控制车轮式行走结构向履带式行走结构转换。

作为一种可选地实施例，车轮升降装置4包括：

一端设于座椅1的底部的第一连杆；

一端与第一连杆的另一端转动连接、另一端安装有车轮2的第二连杆；

与控制装置6连接、设于第一连杆和第二连杆之间的第一伸缩件；

相应的，控制装置6具体用于控制第一伸缩件伸长以将车轮2下降至地面；控制第一伸缩件收缩以将车轮2收回以远离地面。

具体地，本申请的车轮升降装置4包括第一连杆、第二连杆及第一伸缩件，其工作原理为：

第一连杆、第二连杆及第一伸缩件构成折叠式升降装置，第一伸缩件由控制装置6控制执行伸缩操作。当第一伸缩件伸长时，第一连杆和第二连杆之间的夹角变大，第一连杆连接的座椅1和第二连杆连接的车轮2之间的距离被拉长，车轮2被下降至地面；反之，当第一伸缩件收缩时，第一连杆和第二连杆之间的夹角变小，第一连杆连接的座椅1和第二连杆连接的车轮2之间的距离被缩短，车轮2被收回以远离地面，从而实现车轮2的升降。

作为一种可选地实施例，履带升降装置5包括：

与控制装置6连接、设于座椅1的底部和履带3之间的第二伸缩件；

相应的，控制装置6具体用于控制第二伸缩件伸长以将履带3下降至地面；控制第二伸缩件收缩以将履带3收回以远离地面。

具体地，本申请的履带升降装置5包括第二伸缩件(为了保证履带3的安全稳固，本申请可在座椅1的底部和履带3之间设置多个第二伸缩件)，其工作原理为：

第二伸缩件构成伸缩式升降装置，第二伸缩件由控制装置6控制执行伸缩操作。当第二伸缩件伸长时，第二伸缩件两端连接的座椅1和履带3之间的距离被拉长，履带3被下降至地面；反之，当第二伸缩件收缩时，第二伸缩件两端连接的座椅1和履带3之间的距离被缩短，履带3被收回以远离地面，从而实现履带3的升降。

更具体地，本申请的第一伸缩件和第二伸缩件可选用液压缸或气压缸，通过向液压缸(或气压缸)内填充液体(或气体)实现伸缩件的伸长，通过向液压缸(或气压缸)内取出液体(或气体)实现伸缩件的收缩。

此外，本申请的车轮升降装置4也可以采用伸缩式升降装置，履带升降装置5也可以采用折叠式升降装置，本申请在此不做特别的限定。

作为一种可选地实施例，车轮2包括：

位于座椅1左前方向的左前轮；

位于座椅1右前方向的右前轮；

位于座椅1左后方向、自身的转动轴和左前轮的转动轴经第一链条围绕的左后轮；

位于座椅1右后方向、自身的转动轴和右前轮的转动轴经第二链条围绕的右后轮。

具体地，本申请可在座椅1的左前方向、右前方向、左后方向及右后方向上均设置一个车轮，而履带3位于四个车轮之间。本申请的轮椅之所以选用四个车轮，是因为四个车轮支撑的轮椅较为稳固，不易出现侧翻情况。

需要说明的是，座椅1与每个车轮之间均设有车轮升降装置，四个车轮的升降控制应保持一致。

作为一种可选地实施例，轮椅还包括：

与控制装置6连接、用于驱动左前轮和右前轮前进或转向的车轮伺服电机；

与控制装置6连接、用于供用户操纵的操纵杆；

相应的，控制装置6还用于在车轮2下降至地面之后，当接收到操纵杆发送的前进指令或转向指令时，控制车轮伺服电机相应驱动左前轮和右前轮前进或转向。

进一步地，本申请的轮椅还包括车轮伺服电机和操纵杆，其工作原理为：

考虑到车轮2在没有驱动装置的情况下需要用户手动推动轮椅才能前行，从而增加了用户的劳动强度，所以本申请分别为左前轮和右前轮设置一个驱动其前进或转向的车轮伺服电机(左前轮伺服电机+右前轮伺服电机)，并相应设置一个供用户操纵的操纵杆。

具体地，在轮椅处于车轮式行走结构的情况下，若控制装置6接收到操纵杆发送的前进指令，则控制左前轮伺服电机驱动左前轮顺时针转动(左前轮带动左后轮转动)，同时控制右前轮伺服电机驱动右前轮以与左前轮相同的转速顺时针转动(右前轮带动右后轮转动)，从而实现轮椅的自主前进。若控制装置6接收到操纵杆发送的转向指令(右转指令或左转指令)，则控制左前轮伺服电机和右前轮伺服电机相配合，以通过驱动左前轮和右前轮的转速和转向实现轮椅的转向。可见，本申请只需用户操纵操作杆便可实现轮椅的车轮2的前进或转向，从而减轻了用户的劳动强度。

作为一种可选地实施例，履带3包括：

位于座椅1前侧方向的主动轮；

位于座椅1后侧方向的从动轮；

围绕着主动轮和从动轮的柔性链环。

具体地，本申请的履带3包括主动轮、从动轮及柔性链环。柔性链环在与地面接触的一面有加强防滑筋，以提高履带3与地面的附着力，防止轮椅在非平地行走时发生侧翻情况。

更具体地，本申请的履带3包括由相同结构的主动轮、从动轮及柔性链环构成的左侧履带(位于座椅1左侧)和右侧履带(位于座椅1后侧)，左侧履带的主动轮的转动轴和右侧履带的主动轮的转动轴之间、左侧履带的从动轮的转动轴和右侧履带的从动轮的转动轴之间均依靠连接杆连接。基于此，履带升降装置5具体设于座椅1和连接杆之间。

作为一种可选地实施例，轮椅还包括：

与控制装置6连接、用于驱动主动轮前进的履带伺服电机；

相应的，控制装置6还用于在履带3下降至地面之后，当接收到操纵杆发送的前进指令时，控制履带伺服电机驱动主动轮前进。

进一步地，本申请的轮椅还包括履带伺服电机，其工作原理为：

考虑到履带3在没有驱动装置的情况下需要用户手动推动轮椅才能前行，从而增加了用户的劳动强度，所以本申请为履带3的主动轮设置一个驱动其前进的履带伺服电机。

具体地，在轮椅处于履带式行走结构的情况下，若控制装置6接收到操纵杆发送的前进指令，则控制履带伺服电机驱动履带3的主动轮顺时针转动(主动轮带动从动轮转动)，从而实现轮椅的自主前进。可见，本申请只需用户操纵操作杆便可实现轮椅的履带3的前进，从而减轻了用户的劳动强度。

作为一种可选地实施例，轮椅还包括：

与控制装置6连接、用于检测座椅1的水平信息的座椅检测装置；

与控制装置6连接、设于座椅1的底部的座椅调整装置；控制装置6还用于当根据水平信息判断出座椅1未处于水平位置时，基于水平信息控制座椅调整装置调整座椅1至水平位置。

进一步地，本申请的轮椅还包括座椅检测装置和座椅调整装置，其工作原理为：

考虑到轮椅在平地上行走时其座椅1处于水平位置，但在非平地上行走时其座椅1无法处于水平位置，比如，在爬楼梯时座椅1会向后倾斜，导致坐在座椅1上的用户也向后倾斜，易发生危险，所以本申请设置座椅检测装置和座椅调整装置：在轮椅前行时，座椅检测装置检测座椅1的水平信息(比如倾斜方向和倾斜角度)，并将座椅1的水平信息发送至控制装置6。控制装置6在接收到座椅1的水平信息后，根据座椅1的水平信息判断座椅1是否处于水平位置，若是，则无需调整座椅1；若否，则根据座椅1的水平信息控制座椅调整装置调整座椅1，直至座椅1处于水平位置，从而提高了轮椅的安全性。

作为一种可选地实施例，轮椅还包括：

与控制装置6连接、用于检测轮椅前进方向的障碍物信息的障碍物检测装置；

与控制装置6连接的提示装置；控制装置6还用于当根据障碍物信息判断出轮椅前进方向存在障碍物时，控制提示装置发出表示轮椅前进方向存在障碍物的提示信息。

进一步地，本申请的轮椅还包括障碍物检测装置和提示装置，其工作原理为：

考虑到轮椅前进的路面上可能存在障碍物，如果用户没有及时发现障碍物并避开障碍物，轮椅很有可能在碰到障碍物后出现颠簸甚至侧翻，所以本申请设置障碍物检测装置和提示装置：在轮椅前行时，障碍物检测装置检测轮椅前进方向的障碍物信息，并将障碍物信息发送至控制装置6。控制装置6在接收到障碍物信息后，根据障碍物信息判断轮椅前进方向上是否存在障碍物，若是，则控制提示装置发出表示轮椅前进方向存在障碍物的提示信息，以提醒用户避障；若否，则无需提醒用户避障，从而进一步提高了轮椅的安全性。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。