一种助老机器人的伴行装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能机器人技术，特别涉及一种服务于老年人的多功能机器人装置。
【背景技术】
[0002]随着人口老龄化的不断发展，我国老年人口占社会总人口的比重越来越大，权威统计数据显示我国现有老年人1.69亿，到2030年，老年人口数量将上升到4亿，老年人比例将从目前的14%上升到26%。大部分较高年龄老年人常常需要专人的看护和照顾，这样一方面需要高昂的花费和人力支出，另一方面使得老年人的生活质量在自由度上大为降低。各类行动不便老年人的大量存在，使得助老伴行问题已成为一个亟待解决的社会问题，老年人的生活质量越来越受到人们的关注。目前我国老年人总的服务需求满足率仅为16%，还有84%的老年人服务需求没有被满足，老年人用服务设备具有非常广阔的市场需求，正处于快速发展阶段，相继出现了一系列针对老年行走辅助与康复方面的器械或设备。传统的助行器具(如专用手杖、代步轮椅等)已经不能满足老年人对行走自主性、使用友好性以及防摔救护能力的需求。所以，如果能发明一种新型的智能化的能够帮助老年人完成自主、安全户外活动的伴行装置，不仅可以降低家庭负担，还可以很好得改善老年人的生活品质，具有广泛的社会经济效益。
[0003]随着微型传感技术、信号处理技术、人工智能和现代控制理论的发展，助老服务机器人也得以快速的发展。目前市面上所能见到的助行服务设备中，多采用自动化轮椅的形式。该种助老服务设备可以满足下肢几乎丧失行走能力的老人或者残疾人在一定空间内的自由移动，但对于大多数只是下肢无力、易疲劳的老年人来说，他们有很强的自主行走意愿、希望能有更加广阔的活动空间，那么轮椅式的助老设备就显得笨重和功能单一了。
[0004]近几年国内外见诸报道的助行机器人如中国专利CN201310086896.5，CN201310034245.1，CN200910307239.2, CN201010597105.1，公开了三种典型的助行机器人。其中，第一种是扶手助力式移动机器人，其类似于一个智能拐杖，结构功能较为单一，没有考虑老年人易疲劳的特点，只具有助力助行功能而没有轮椅输送功能；第二种是外骨骼式助力助行机器人，其对于下肢残疾的人群比较适合，但对于大多数老年人来说，其穿戴不便，结构复杂笨重不够友好；第三种的主体都是四轮轮椅形式，且都具轮椅输送和一定的助行能力，但结构笨重、复杂，助行和代步功能间的转换不自然，二者助行状态下的助力效果差、对使用者的安全保障考虑较少。
【发明内容】
[0005]综合考虑【背景技术】中提到的现有助老伴行机器人存在的缺陷，本发明的目的是提供一种结构轻便、功能多样(轮椅输送、助力伴行、摔倒防护)且功能间的转换简单自然的助老伴行机器人设备。
[0006]为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0007]—种助老机器人的伴行装置，包括座椅、行走装置，其特征在于:所述座椅通过其左右两侧的座椅支架连接左右对称的前支腿，每个前支腿的中部与一个后支腿的顶部铰接，前、后支腿之间连接有主伸缩推杆形成高度可调的左、右对称的人字撑结构；所述行走装置与人字撑结构的下端相连，所述座椅后方设有后备箱，该后备箱连接于左右前支腿之间；所述后备箱上部两侧对称设有左右扶手臂，每侧扶手臂均通过一个副伸缩杆与该侧前支腿成三角支撑连接；所述左右扶手臂前端设有防摔机构。
[0008]上述方案中，所述座椅及其左右两侧的座椅支架上设有翻折机构，包括每侧倒“T”字形座椅支架上水平方向的支撑驱动槽和垂直方向的导向槽，该导向槽与座椅上部一侧的销轴配合，支撑驱动槽上加工有齿条，所述座椅内部安装有驱动电机、贯穿于座椅两侧及该侧支撑驱动槽的传动轴，该传动轴中部设有轴中齿轮与驱动电机的输出齿轮啮合，传动轴两端设有端部齿轮分别与左右座椅支架支撑驱动槽中的齿条啮合。
[0009]所述行走装置包括置于两前支腿下端的装有带轮毂电机的驱动轮、置于两后支腿下端的万向从动轮。
[0010]所述装有万向从动轮的后支腿中设有定轴机构，该定轴机构包括设在后支腿中下部内侧的一个调轴电动推杆，调轴电动推杆与一个万向轮安装板铰接，该万向轮安装板用轴销与后支腿的下端连接后再与万向从动轮的转向轴相连。
[0011]所述防摔机构包括左右对称的扶手前臂，每侧扶手前臂均与该侧的扶手后臂通过扶手锁止机构相连接。所述扶手锁止机构包括设置在扶手前臂上的锁止孔、设置在扶手前后臂连接处的扶手后臂内部空腔中的锁止销、复位弹簧及解锁键，当锁止状态时，锁止销在复位弹簧作用下伸出，与锁止孔配合，从而限制扶手前臂相对于扶手后臂的水平转动；开锁时，通过按动解锁键，利用杠杆原理将锁止销下压，松开与锁止孔的配合，扶手前臂即可顺利得打开。
[0012]所述扶手前臂上设置手柄，用于安装包括触滑觉传感器、紧急启停按钮、位姿变换开关的人机交互控制接口。
[0013]与现有的技术相比，本发明的优点在于:
[0014]1、实现了功能的多样化设计，具有伴行助力行走、轮椅输送和摔倒防护三大主要功能，相比于市场上现有的智能轮椅，更能满足老年人对助行器福利友好功能上的要求。
[0015]2、结构简单轻便，助力伴行和轮椅输送两大功能间的转换更加自然方便；
[0016]3、结构更加安全可靠。
[0017]下面结合附图及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
【附图说明】
[0018]图1、图2为本发明机器人的总体结构示意图。其中，图1为轮椅输送工况；图2为助力伴行工况。
[0019]图3为本发明机器人的扶手助力及防摔机构示意图。
[0020]图4为本发明机器人的座椅翻折机构示意图。
[0021]图5为本发明机器人的万向从动轮的定轴机构示意图。
[0022]图6为图3分体式环绕防摔机构中的扶手锁止机构示意图。
[0023]图1至图6中:1-驱动轮(带轮毂电机);2_座椅；3_前支腿；4_副电动推杆；5-扶手前臂；6_后备箱；7_扶手后臂；8_座椅支架；9_主电动推杆；10_后支腿；11_万向从动轮；12-把手；13-扶手锁止机构；14-扶手垫；15-座椅靠垫；16_支撑驱动槽；16’-导向槽；17-轴端齿轮；17’ -销轴；18-传动系统；19_外壳；20_驱动电机；21_电机输出齿轮；22-传动轴；23_轴中齿轮；24_调轴电动推杆；25_万向轮安装板；26_锁止销；27_弹簧；28-解锁键。
【具体实施方式】
[0024]—种助老机器人的伴行装置，参考图1，两个左右对称的前支腿3的下端均装有带轮毂电机的驱动轮I (直径约250_)，每个前支腿3的中部与一个后支腿10的顶部铰接，形成高度可调的左、右对称的人字撑结构。该左、右人字撑通过位于两前支腿上部之间的后备箱6、位于两前支腿中部内侧之间的座椅2实现四腿稳定结构；每个后支腿10的下端均设置有万向从动轮11 (直径约80mm)。座椅2两侧连接有左右对称的座椅支架8，其上设有翻折机构，以实现对座椅2进行竖直收起和水平伸出的运动导向；主电动推杆9两端分别和前支腿3、后支腿10铰接，形成前后支腿之间角度可调的三角支撑(图2);两套扶手前臂5、扶手后臂7左右对称，形成环形的防摔机构；副电动推杆4两端分别与扶手后臂7、前支腿3铰接，形成扶手后壁和前支腿间角度可调的三角支撑。
[0025]装置位置和姿态变换，是通过主电动推杆9实现的，主电动推杆的伸缩运动会引起前、后支腿间的夹角变化，从而实现人字形支腿结构的升高和降低，图1为伴行装置处于轮椅输送工况下的位姿，此时主电动推杆处于伸长状态，前后支腿之间的夹角增大，人字形支腿结构处于低位。
[0026]在图1轮椅输送工况下(人坐在座椅2上)，通过对驱动电机I进行差速驱动控制，可以实现装置的前进、后退、左前转向、右前转向、原地左转、原地后转、左后退转向、右后退转向等行走动作。
[0027]后备箱作为左右支撑腿的连接部分，包括箱体和靠垫两个部分，箱体用于安装电源、控制电路等，靠垫用来提高座椅的舒适性。
[0028]参考图2，