一种充气坐垫及轮椅的制作方法

1.本实用新型涉及轮椅技术领域，尤其涉及一种充气坐垫及轮椅。


背景技术：

2.近年来电动轮椅技术更进一步发展为智能化轮椅，增加并增强了轮椅按照人类的指令自主移动的执行能力。轮椅的使用者可以更方便地使用轮椅，摆脱对照顾者或者其他家庭人员的依赖，更自主的实现移动目的，更多的专业级、功能特性突出的轮椅产品在市场上不断涌现。
3.现有市场上的电动轮椅基本都是在普通的轮椅结构上通过简单的增加电机和电池及简易的控制单元实现。上述电动轮椅存在对乘客长时间的乘坐舒适感体验极差，对于需要长时间依赖轮椅协助出行的人群，容易引发久坐而导致的腿麻、酸胀、腰肌劳损等问题，影响乘坐人员乘坐舒适度。同时，座椅重心固定，无法根据路况调整乘坐人员坐姿，在上下坡、颠簸路面很容易出现轮椅倾翻的问题，严重影响乘坐人员安全。
4.本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本技术背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。


技术实现要素：

5.针对背景技术中指出的问题，本实用新型提出充气坐垫及轮椅，该充气坐垫通过压力监测来调整坐垫内各独立气囊的充放气，实现座压均衡，对乘坐人员的重心进行调整，提高乘坐舒适度，确保乘坐人员的安全。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
7.本实用新型提供一种充气坐垫，包括：
8.坐垫部，其内设有用于监测座压的感知模块；
9.气垫部，其包括多个独立的气囊；
10.底座部，其内设有用于对所述气囊进行充气或放气的充放气组件；
11.其中，所述气垫部设于所述坐垫部和所述底座部之间，所述充放气组件根据所述感知模块所监测的座压对各所述气囊进行充气或放气。
12.本技术一些实施例中，所述充放气组件包括气泵，所述气泵的进气口与大气连通，所述气泵的出气口与储气罐连通，所述储气罐通过导流管网与所述气囊连通，各所述气囊与所述储气罐连通的管路上分别设有控制阀。
13.本技术一些实施例中，所述导流管网由多个导流管构成，多个所述导流管相互连通，所述导流管上设有与所述气囊一一对应连通的出气嘴。
14.本技术一些实施例中，所述储气罐上设有压力传感器，所述控制阀在所述压力传感器检测到所述储气罐内的压力达到设定值时开启。
15.本技术一些实施例中，所述储气罐上设有泄压阀，所述泄压阀在所述感知模块检测到座压超过设定值时开启。
16.本技术一些实施例中，所述底座部包括下壳和上盖，所述下壳和所述上盖连接围成安装腔，所述充放气组件设于所述安装腔内，所述气垫部设于所述上盖上。
17.本技术一些实施例中，所述坐垫部包括支撑层和设于所述支撑层顶部的坐垫层，所述感知模块设于所述支撑层和所述坐垫层之间，所述支撑层设于所述气垫部的顶部。
18.本技术一些实施例中，所述上盖上设有多个风扇，所述气垫部上设有与多个所述风扇对应的通风孔；
19.所述感知模块还能监测座温，所述风扇在所述感知模块检测到座温超过设定值时开启，所述风扇产生的气流经所述通风孔流向所述坐垫部。
20.本技术一些实施例中，所述充气坐垫具有按摩模式，所述充放气组件以一定频率对各所述气囊进行充放气。
21.本实用新型还提供一种轮椅，包括如上所述的充气坐垫。
22.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
23.本技术所公开的轮椅中，控制模块根据矢量传感器和感知模块反馈的数据控制充放气组件对各气囊进行充气或放气，实现对乘坐人员的重心位置进行调整，进而实现坐姿的调整，提高乘坐人员的舒适性，能够实现零压坐感体验。
24.结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为根据实施例的轮椅的爆炸结构示意图；
27.图2为根据实施例的充气坐垫的爆炸结构示意图；
28.图3为根据实施例的坐垫部的爆炸结构示意图；
29.图4为根据实施例的气垫部的结构示意图；
30.图5为根据实施例的底座部的爆炸结构示意图；
31.图6为根据实施例的前轮总成的爆炸结构示意图；
32.图7为根据实施例的后轮总成的爆炸结构示意图。
33.附图标记：
34.100-充气坐垫；
35.110-坐垫部，111-坐垫层，112-支撑层，113-感知模块，114-通气口；
36.120-气垫部，121-气囊，122-通风孔，123-进气嘴；
37.130-底座部，1311-第一气泵，1312-第二气泵，1313-气泵进气管，1314-气泵出气管，1315-导气管，1316-进气过滤嘴，132-储气罐，133-压力传感器，134-泄压阀，135-控制阀，136-导流管网，1361-导流管，1362-出气嘴，137-下壳，1371-第一开孔，138-上盖，1381-第二开孔，1382-安装孔，139-轴流风扇；
38.210-操控监控模块，220-控制主板，230-姿态传感器，240-硬盘；
39.300-车架；
40.400-脚踏；
41.500-前轮总成，510-前轮，520-前轮架，530-第一固定轴，540-第一矢量传感器；
42.600-后轮总成，610-后轮，620-固定座，630-第二固定轴，640-第二矢量传感器，650-电机；
43.700-供电模块。
具体实施方式
44.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
45.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
46.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
47.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
50.本实用新型目的是为了解决传统轮椅在长期乘坐过程中乘坐人员乘坐舒适性差、在陡坡、颠簸路面环境下，乘坐轮椅人员重心无法适时调整导致轮椅倾倒、或乘坐人员剧烈
颠簸引起不适；出现紧急状况无法进行有效预警等的不足与缺陷。
51.本实用新型提供了一种坐垫自适应调节、安全保障系统。该系统不仅适用于轮椅设备中，同时也适用于其他辅助类座椅工具。
52.该系统采用模块化方式生产，安装拆卸便捷，采用分布式设计，用以有效过滤路面颠簸，同时根据轮椅的速度、倾角、路面状况进行自动调节，确保乘坐人员的舒适性。
53.同时，通过坐姿调节，调整重心位置，实现零压坐感体验。
54.搭配安全app，实现远程监控，轮椅倾翻、乘坐人员离座、撞击等意外状况紧急预警，实时联动，确保乘坐人员意外情况下及时通知家人。
55.本实用新型中的轮椅主要实现系统模块采用智能化调节系统，通过将前轮、后轮反馈的路面情况，结合摄像头视觉系统反馈的环境情况，对轮椅上乘坐人员的坐姿进行有效调节，同时控制轮椅动力，确保乘坐人员的舒适性及在危险情况下的安全性。
56.参照图1，本实施例中的轮椅主要包括车架300、充气坐垫100、控制模块、供电模块700等。
57.车架300作为整个轮椅的骨架部分，作为轮椅的刚性支撑单元，其自身开拆卸收纳。
58.车架300上设有轮系总成，轮系总成包括前轮总成500和后轮总成600。
59.前轮总成500包括左前轮总成和右前轮总成，主要用于轮椅导向。
60.前轮总成500上设有第一矢量传感器540，用于监测前方路面状态。
61.参照图6，前轮总成500包括前轮510、前轮架520以及第一固定轴530，前轮510通过第一固定轴530设于前轮架520上，前轮架520与车架300连接，第一矢量传感器540设于第一固定轴530上。
62.后轮总成600包括左后轮总成和右后轮总成，主要用于驱动轮椅行进及制动。
63.后轮总成600上设有第二矢量传感器640，用于监测路面状态。
64.参照图7，后轮总成600包括后轮610、固定座620、第二固定轴630以及电机650，第二固定轴630与电机650的动力轴连接，后轮610通过第二固定轴630转动设于固定座620上，固定座620与车架300连接，第二矢量传感器640设于第二固定轴630上。
65.车架300前方设有脚踏400，用于行走不便乘坐人员放置脚，同时有效支撑双腿。
66.供电模块700用于给整个轮椅供电。
67.充气气垫100作为本实用新型的核心模块，其主要用于对整乘坐人员的坐姿进行调整，过滤路面颠簸，调整乘坐人员重心位置，确保乘坐人员舒适性和安全性。
68.充气坐垫100包括用于监测座压的感知模块113、多个独立的气囊121以及对各气囊121进行充放气的充放气组件。
69.控制模块分别与矢量传感器（包括第一矢量传感器540和第二矢量传感器640）、感知模块113以及充放气组件通信。
70.控制模块根据矢量传感器和感知模块反馈的数据控制充放气组件对各气囊121进行充气或放气，实现对乘坐人员的重心位置进行调整，进而实现坐姿的调整，提高乘坐人员的舒适性，能够实现零压坐感体验。
71.控制模块包括两部分，分别是操控监控模块210和控制主板220。
72.操控监控模块210设于车架300上，操控监控模块210内置视觉识别系统，采用摄像
机进行图像获取。
73.控制主板220设于充气坐垫100内。
74.对于充气坐垫100的具体设置，本技术一些实施例中，参照图2至图5，充气坐垫100包括坐垫部110、气垫部120以及底座部130，气垫部1201设于坐垫部110和底座部130之间，三者通过快接接口实现快速安装。
75.坐垫部110内设有感知模块113，感知模块113用于监测乘坐人员的座压。
76.气垫部120内设有多个独立的气囊121，各气囊121能够实现独立的充气或放气。
77.底座部130内设有用于对气囊121进行充气或放气的充放气组件。
78.充放气组件根据感知模块113所监测的座压对各气囊121进行充气或放气。
79.对各气囊121充气或放气至少能够达到两个目的。
80.一个目的是为了实现零压坐感，提高乘坐舒适度，此时根据不同位置的座压数据来调节对应位置处气囊121的充放气量，以使不同位置的座压达到均匀，此时乘坐人员乘坐重心达到最佳状态。
81.另一个目的是为了避免轮椅在急加速或受到冲击时乘坐人员倾翻，此时根据急加速前进方向或冲击受力的方向来调节气囊121充放气量，使乘坐人员重心降低、并朝背向急加速前进方向或冲击受力方向移动重心。
82.对于充放气组件的具体设置，本技术一些实施例中，参照图5，充放气组件包括气泵，气泵的进气口与大气连通，气泵的出气口与储气罐132连通，储气罐132通过导流管网136与气囊121连通，各气囊121与储气罐132连通的管路上设有控制阀135。
83.具体而言，气泵包括第一气泵1311和第二气泵1312，第一气泵1311与第二气泵1312通过导气管1315连通，第一气泵1311的进气口与气泵进气管1313连通，气泵进气管1313的一端设有进气过滤嘴1316、并与大气连通，第二气泵1312的出气口通过气泵出气管1314与储气罐132连通。
84.气体通过进气过滤嘴1316过滤后，经气泵进气管1313进入第一气泵1311，加压后再经导气管1315进入第二气泵1312，二次加压后经气泵出气管1314进入储气罐132内。
85.控制阀135开启，储气罐132内的压缩气体经导流管网136流入相应的气囊121中，实现充气。
86.储气罐132上设有压力传感器133，用于检测储气罐132内的气体压力。
87.当压力传感器133检测到储气罐132内的压力达到设定值时，控制阀135开启，对相应气囊121进行充气。
88.根据控制主板220的输出数据（包括座压、路况信息等）来调节控制阀135的开度进而调节各气囊121的充气量。
89.储气罐132内需要具备一定压力后再向气囊121充气，起到均衡压力的作用。
90.储气罐132上设有泄压阀134，当感知模块113检测到座压超过设定值时，泄压阀134开启，对气囊121进行泄气。
91.导流管网136由多个导流管1361构成，多个导流管1361相互连通，导流管1361上设有与气囊121一一对应连通的出气嘴1362，各气囊121上设有进气嘴123，出气嘴1362与进气嘴123对接连通。
92.当乘坐人员坐到充气坐垫100上时，首先感知模块113对乘坐人员座压进行监测，
将压力数据反馈给控制主板220，确认座椅压力是否达到预设乘坐重量，当满足时，整机通电启动。否则，设备不启动，仍然处于制动状态，以确保轮椅在总电源打开的情况下，不会因坐垫上放置物品而启动耗电、或儿童随意控制移动引发危险。
93.因轮椅用于不同人群，默认设置启动乘坐人员重量为40kg，此功能可以通过app进行设置。
94.乘坐人员乘坐一定时间后，比如30s，系统会根据此时的坐姿及压力分布情况，将乘坐压力分布数据再次反馈到控制主板220中，控制主板220启动第一气泵1311和第二气泵1312进行压缩气体制备，并输入储气罐132内。此时，储气罐132内的压力传感器133实时监测储气罐132内的压力，当压力达到设定值时，控制阀135开启，储气罐132内的气体进入充气管网136中，气体分流进入各气囊121中，对各气囊121进行充气。当感知模块113监测压力达到均匀时，控制阀135关闭，此时乘坐人员乘坐重心达到最佳状态，实现零压坐感。
95.当压力超过限定值时、或乘坐人员坐姿改变需要泄压时，泄压阀134开启，气囊121进行排气，重新对座压进行调整，以确保最佳坐感。
96.本技术一些实施例中，参照图5，底座部130包括下壳137和上盖138，下壳137和上盖138连接围成安装腔，充放气组件设于安装腔内，气垫部120设于上盖138上。
97.控制主板220也设于安装腔内，有助于防水。
98.下壳137的侧壁上设有第一开孔1371，用于安装进气过滤嘴1316。上盖138上设有多个第二开孔1381，用于出气嘴1362伸出以便与进气嘴123对接连通。
99.对于坐垫部110的具体设置，本技术一些实施例中，参照图3，坐垫部110包括支撑层112和设于支撑层112顶部的坐垫层111，感知模块113设于支撑层112和坐垫层111之间，支撑层112设于气垫部120的顶部。
100.坐垫层111采用软包发泡坐垫，本实施例对包覆层和发泡层不做具体限制。
101.软包发泡坐垫与支撑层112可以采用一体发泡，感知模块113内置其中，其数据通过蓝牙与控制主板220进行交互。
102.感知模块113可采用现有技术中的成品模块，通过合理布置感知模块113在坐垫部内的分布，可对座压进行有效、全面地监测。
103.本实施例中感知模块113采用h型结构，可避让开坐垫上用于通风的通气口114。
104.对于气垫部120的具体设置，本技术一些实施例中，多个气囊121呈阵列式排列，通过调节各气囊121的充气量来调节乘坐人员的重心位置。
105.本实施例中气囊121具有九个，图4(a）所示为气垫部120的立体机构示意图，图4(b)所示为气垫部120的仰视图，九个气,121呈3
×
3阵列，依次标号为1-9，气囊121充气时，气囊121高度升高。
106.当轮椅需要移动时，操控监控模块210内置的摄像头将轮椅前方数据进行收集，反馈给控制主板220，进行视觉数据识别，判定前方非悬空或断崖时，操控模块解锁，左后轮总成和右后轮总成中的电机650接触抱闸状态，轮椅转为手动控制状态。此时，设于前轮总成上的第一矢量传感器540实时监测路面状态，将路况数据反馈到控制主板220中，同时，设于后轮总成上的第二矢量传感器640实时监测后轮处的路面状态和左右轮打滑状况，将路况数据反馈到控制主板220中，控制主板220通过分析不同状况下的路感，通过对第一气泵1311、第二气泵1312、控制阀135、泄压阀134的控制来对各气囊121进行独立充放气控制，进
行气压调整，对路面的颠簸进行有效过滤，同时，协同感知模块113数据对坐姿进行调整，以实现乘坐人员座压均衡，达到零压乘坐的舒适感。
107.本技术一些实施例中，为了进一步提高乘坐舒适性，该轮椅还具备通风功能和按摩功能。
108.通风功能实现为：参照图5，上盖138上设有多个轴流风扇139，气垫部120上设有与多个轴流风扇139对应的通风孔122；感知模块113还能监测座温，当座温达到设定值时，控制主板220控制轴流风扇139开启，轴流风扇139产生的气流经通风孔122流向坐垫部110，实现坐垫通风，保持乘坐尤其是长时间乘坐人员的舒适感。
109.上盖138上设有安装孔1382，轴流风扇139设于安装孔1382内，对安装腔内的相关电器件也起到一定的散热效果。
110.本实施例中轴流风扇139设有九个，与九个气囊121的设置位置一一对应。
111.按摩功能实现为：乘坐人员在长时间固定久坐时，用户可以在车辆制动不运行的前提下，开启气垫脉冲模式，充放气组件以一定频率对各气囊121进行充放气，通过各气囊121充放气时产生的压力变化及高度变化，实现一定的按摩效果，防止出现长时间乘坐血液循环流通性差的问题。
112.本实施例中的气垫部120，其具有独立结构，可以兼容目前几乎所有的电动轮椅，底座部130设置有多种快接口，对现有轮椅有很好的兼容性，可以通过简单的改装实现，从而提升传统轮椅的乘坐体验及安全性。
113.本技术一些实施例中，轮椅还包括用于检测轮椅姿态信息的姿态传感器。230
114.姿态传感器230设于底座部130的安装腔中，便于与控制主板220通信。
115.姿态传感器230也可设于轮椅的其他位置。
116.当轮椅处于急加速状态时，姿态传感器230将此时轮椅的加速度及转角信号反馈至控制模块，控制模块控制轮系总成减速，充气坐垫100的整体高度降低，且位于后侧的气囊121的充气量小于位于前侧的气囊121的充气量以将乘坐人员的重心后移。
117.具体而言，当轮椅处于急加速状态时，姿态传感器230将此时轮椅的加速度及转角信号反馈至控制主板220，控制主板220传输信号控制左后轮总成和右后轮总成中的电机650，控制轮椅减速 ，此时，因人体加速度下对坐垫部130的压力发生变化，控制主板220将重复上文控制过程，对各气囊121进行充放气。此时，气垫部120整体高度降低，不同于乘坐人员座压简单的均衡，位于后侧各气囊121（本实施例中具体为后侧标号为7、8、9的气囊）压力适当降低，位于前侧各气囊121（本实施例中具体为后侧标号为1、2、3的气囊）压力适当相对提高，从而将乘坐人员重心降低后移，从而避免乘坐人员前倾脱离座椅，同时有效减小对人体的冲击。
118.当轮椅受到外部冲击或急速下坡状态时，姿态传感器230将此时轮椅的加速度及转角信号反馈至控制模块，控制模块控制轮系总成减速并制动，充气坐垫100的整体高度降低，且靠近冲击侧的气囊的充气量小于远离冲击侧的气囊的充气量以将乘坐人员的重心朝背向冲击方向移动。
119.具体而言，当轮椅受到外部冲击或急速下坡状态时，姿态传感器230将此时轮椅的加速度及转角信号反馈到控制主板220中，控制主板220传输信号控制左后轮总成和右后轮总成中的电机650，控制轮椅减速并快速制动。此时，因人体在加速度下对坐垫部的压力发
生变化，控制主板220将重复上文控制过程，对各气囊121进行充放气。此时，气垫部120整体高度降低，不同于乘坐人员座压简单的均衡，受到冲击侧或位于轮椅前端位置的一侧气囊121压力适当降低，相对另一侧气囊121压力适当相对提高，从而将乘坐人员重心降低向冲击反向或座椅前端移动，从而避免乘坐人员前倾脱离座椅，同时有效减小对人体的冲击。
120.本技术一些实施例中，当姿态传感器230检测到轮椅的加速度或转动矢量角大于设定安全值时，视觉识别系统进行紧急录制状态，并将近t时间段（比如1分钟）内的视频数据通过app输出传递给乘坐人员的家人或指定的安全员，实现危险预警。
121.后续监控摄像头将持续录制，将数据保存到安装腔内的nvr硬盘240中，保存数据。
122.本实施例中的轮椅通过充气坐垫100，结合轮子总成中的传感器反馈数据，可以有效实现对乘坐人员的坐姿控制，以及在危险情况下实现对乘坐人员的良好保护。针对长期以来轮椅出行的人群，提供了更加便捷、安全、舒适的乘坐体验。
123.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
124.以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。