一种减速电机助力的坐便器辅助设备及坐便器的制作方法

1.本实用新型涉及坐便器辅助设备技术领域，具体是一种减速电机助力的坐便器辅助设备，以及采用该减速电机助力的坐便器辅助设备的坐便器。


背景技术：

2.目前，许多腰椎疾病和下肢功能障碍的病人、妊娠中晚期的孕妇、超级肥胖的人群、年老体衰的老人，他们在独自上厕所时会由于腿部和腰部力量不够，出现下蹲和起身困难，甚至可能会出现侧翻摔倒等危险情况。因此，辅助起身和下蹲的坐便器辅助设备应运而生。
3.现有的这类坐便器辅助设备通常采用电动推杆作为动力源，受电动推杆的行程所限，坐凳抬升行程和倾斜角度较小，辅助效果较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种减速电机助力的坐便器辅助设备及坐便器，以解决相关技术存在的上述缺陷。
5.为达上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种减速电机助力的坐便器辅助设备，其包括：
7.支撑座，所述支撑座包括相对设置的第一与第二座体，所述第一与第二座体之间形成有坐便器的容置腔，所述第一与第二座体的内部各自设有圆弧轨道、与所述圆弧轨道配合的能够向坐便器的前上方升起的弧形导轨、及推动所述弧形导轨的动力源；以及
8.坐凳，所述坐凳设置于所述第一与第二座体的顶部，且与所述弧形导轨的顶端固定；
9.其中：所述动力源包括减速电机，所述减速电机的动力输出轴设置有齿轮，所述弧形导轨设置有齿条，所述齿条与所述齿轮传动配合，驱动所述弧形导轨沿所述圆弧轨道升降。
10.优选地，所述减速电机的减速比不小于1：300。
11.优选地，所述减速电机的电机端设有编码器，所述编码器与控制器电连接。
12.优选地，所述圆弧轨道由圆弧形排列的多个第一滚轮与圆弧形排列的多个第二滚轮构成，所述第一与第二滚轮的轮周面沿周向设置有嵌合所述弧形导轨的凹槽、或所述弧形导轨的内沿与外沿设置有嵌合所述滚轮的凹槽，所述第一滚轮或第二滚轮为偏心滚轮。
13.优选地，所述坐凳还设置有左扶手及右扶手，所述左扶手的前端设置有警报及升降控制两种开关中的一种开关，所述右扶手的前端设置有警报及升降控制两种开关中的另一种开关。
14.优选地，所述辅助设备包括开关电源及电池，所述开关电源的输出端连接二极管d1的阳极，二极管d1的阴极连接电压母线，二极管d1的阳极还连接电阻r1及led1至地；所述电池的输出端连接二极管d4的阳极，二极管d4的阴极及二极管d2的阳极连接继电器k1的一
常闭触点的两端，二极管d2的阴极连接电压母线，二极管d2的阳极还连接电阻r2及led2至地，继电器k1的线圈连接所述开关电源的输出端。
15.优选地，所述辅助设备包括欠压检测电路、过压检测电路、过流检测电路及短路保护电路，所述欠压检测电路与所述电压母线电连接，用于在所述电池的电压低于欠压电压时关闭负载。
16.优选地，所述辅助设备包括零位置传感器，所述零位置传感器设置于所述弧形导轨的运动终点、并与控制器电连接，用于清零弧形导轨的运动误差。
17.优选地，所述辅助设备包括温度感应器，所述温度感应器设置于坐便器辅助设备的温度最高区域、并与控制器电连接，用于在温度高于设置温度时关闭负载。
18.一种坐便器，其包括坐便器本体及辅助设备，所述辅助设备为如上述任意一项所述的坐便器辅助设备。
19.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
20.由于采用减速电机作为动力源，通过设置在弧形导轨的齿条与设置在减速电机动力输出轴的齿轮配合，驱动弧形导轨沿圆弧轨道升降，坐凳抬升行程和倾斜角度不会受到动力源行程的限制，所以坐凳可以实现较大的抬升行程和倾斜角度。
附图说明
21.图1为一实施例坐便器的示意图；
22.图2为弧形导轨、第一与第二滚轮、齿轮、减速电机的配合示意图；
23.图3为坐凳抬升后的示意图；
24.图4为控制器的框图；
25.图5为电源电路图；
26.图6为过流检测电路图；
27.附图标记：
28.1、坐凳；2、左扶手；3、升降控制开关；4、支撑座；5、第一座体；6、脚轮；7、容置腔；8、横向连杆；9、坐便器本体；10、第二座体；11、警报开关；12、右扶手；13、滑板；14、第一滚轮；15、第二滚轮；16、齿轮；17、减速电机；18、弧形导轨；19、防水毛毡；20、防水胶套；21、控制盒。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
30.图1中示出了一种坐便器，该坐便器配置有辅助起身和下蹲的坐便器辅助设备。由于该坐便器辅助设备由减速电机作为动力源，所以本技术中称这种坐便器辅助设备为减速电机助力的坐便器辅助设备。
31.参照图1，该坐便器辅助设备包括支撑座4和坐凳1。
32.支撑座4包括相对设置的第一座体5和第二座体10，第一座体5与第二座体10之间形成有坐便器的容置腔7，第一座体5与第二座体10通过前后横向连杆8锁紧形成一个固定框架。在第一座体5的底部、第二座体10的底部固定有脚杯(未图示)，还固定有脚轮6，以便于移动，脚轮6优选万向轮。第一座体5、第二座体10为中空结构，以便在其内部安装坐凳1的
驱动机构，具体将在后面的段落说明。
33.坐凳1放置在第一与第二座体的顶部，被第一与第二座体支撑，坐凳1的口部与坐便器9的口部对接。
34.一实施例中，在坐凳1的左沿还锁紧固定有左扶手2，右沿还锁紧固定有右扶手12，使用者坐到坐凳1后，两个手臂可扶在两个扶手上。进一步的在左扶手2的前端设置有升降控制开关3，在右扶手12的前端部设置有警报开关11，在使用时，手臂不需要离开扶手，就可以操作坐凳1升降，以及发出警报，大大提高了操控的便利性，尤其对手臂动作不便的使用者提供了方便。
35.第一座体5的内部与第二座体10的内部均设有坐凳1的驱动机构，两个座体内的驱动机构同步运动，共同驱动坐凳1抬升和倾斜。下面以第一座体5为例，对坐凳1的驱动机构说明。
36.参照图2和图3，第一座体5的内部的一侧壁固定有滑板13，滑板13上分别通过轴固定两个第一滚轮14和两个第二滚轮15，两个第一滚轮14呈圆弧形分布，两个第二滚轮15也呈圆弧形分布，两个第一滚轮14与两个第二滚轮15之间构成了圆弧轨道。该圆弧轨道内固定有弧形导轨18，弧形导轨18与圆弧轨道滑动配合，可沿圆弧轨道升降。进一步在第一与第二滚轮的轮周面沿周向设有凹槽，弧形导轨18的内沿与第一滚轮14轮周面的凹槽嵌合，弧形导轨18的外沿与第二滚轮15轮周面的凹槽嵌合，可以避免弧形导轨18与滚轮脱开。可以理解地，在弧形导轨18的内沿及外沿设置凹槽，将第一滚轮14及第二滚轮15与弧形导轨18的该凹槽嵌合，也可达到同样的效果。优选地，第二滚轮15采用偏心滚轮，通过调整偏心滚轮，可以调整弧形导轨18与圆弧轨道之间的间隙，保证坐凳1平稳升降。
37.弧形导轨18固定有齿条(未图示)，齿条的形状与弧形导轨18相同，也为弧形，齿条可以通过螺钉、焊接、卡接等固定方式结合于弧形导轨18，也可以与弧形导轨18一体成形。
38.齿条啮合有一齿轮16，该齿轮16锁紧固定在一减速电机17的动力输出轴，减速电机17通过螺栓固定在滑板13上。减速电机17工作时，带动齿轮16转动，齿轮16带动齿条运动，齿条带动弧形导轨18沿圆弧轨道运动，控制减速电机17正转或反转，即可控制弧形导轨18抬升或降落。
39.弧形导轨18的顶端与坐凳1锁紧固定，固定方式可以为卡接、焊接、螺杆连接等。弧形导轨18的升降运动，即带动坐凳1同步升降。其中，弧形导轨18与圆弧轨道的配合，使得坐凳1在抬升的过程中还向坐便器的前方倾斜，或者说坐凳1是向坐便器的前上方抬升运动的。
40.由上述可见，由于采用减速电机17作为动力源，通过设置在弧形导轨18的齿条与设置在减速电机17动力输出轴的齿轮16配合，驱动弧形导轨18沿圆弧轨道升降，坐凳1抬升行程和倾斜角度不会受到动力源行程的限制，所以坐凳1可以实现较大的抬升行程和倾斜角度。
41.在一实施例中，坐凳1升降倾斜角度达到37度以上，升降高度100mm以上，使患有腰椎疾病和下肢功能障碍的病人、妊娠中晚期的孕妇、超级肥胖的人群、年老体衰的老年人等人群，通过靠坐在坐凳1上得到升降助力，轻松实现独自上厕所弯曲坐下和起身站立这两个困难动作，且提高了安全和舒适性。
42.在另一实施例中，还可以在滑板13上固定与弧形导轨18的弧度及宽度相匹配的槽
形件作为圆弧轨道，其将弧形导轨18嵌于该槽形件中，与槽形件滑动配合，在圆弧轨道设置窗口供齿轮16穿过，与弧形导轨18上的齿条啮合进行动力传递。
43.再次参照图2、3，控制器密封安装在控制盒21中，控制盒21锁紧固定在第一座体5内，第一座体5的后侧壁设有线孔，线孔安装有防水胶套20。第一座体5顶部开设有供弧形导轨18穿过的通孔，该通孔安装有防水毛毡19，第一座体5的主体部与盖板的结合部设有防水胶。此外减速电机17选用防护等级ip54以上，升降控制开关3和警报开关11套有防水胶套。使得坐便器辅助设备整体防水性好。
44.上述坐便器辅助设备的使用方法如下：使用者按压扶手上的升降控制开关3后，控制器控制两路减速电机17同时正转或反转，驱动弧形导轨18按圆弧轨道升降，从而带动坐凳1升降，实现辅助使用者弯曲坐下或起身站立的功能。松开升降控制开关3后，减速电机17停止转动，坐凳1可以在任意位置停止，具有自锁功能。第一和/或第二座体内安装有上下两个行程限位开关，弧形导轨18移动到行程限位开关处会停止运动，保护使用者和设备安全。使用者压按扶手上的警报开关11后，会发出信号，使安装在控制盒21内的蜂鸣器发出警报响声。
45.减速电机17的减速比优选不小于1：300。在一实施例中，减速比具体采用1:510。
46.减速电机17的电机端设有编码器，所述编码器与控制器电连接，将检测的旋转角度反馈给控制器，实现转速闭环控制。编码器例如可以采用光栅盘和光电感应器的组合。
47.图4中示出了一实施例的控制器框图。
48.一实施例中，控制器采用双电源宽压输入供电。一路电源为24v直流电源输入，优选开关电源。另一路电源为电池输入，优选12v或18v的电池。两路电源同时接入控制盒时，会自动识别优先使用直流电源供电。图5示出了一具体的电源电路。
49.如图5所示，连接器u1接开关电源，连接器u2接电池，所述开关电源的输出端连接二极管d1的阳极，二极管d1的阴极连接电压母线，二极管d1的阳极还连接电阻r1及指示灯led1至地；所述电池的输出端连接二极管d4的阳极，二极管d4的阴极及二极管d2的阳极连接继电器k1的一常闭触点的两端，二极管d2的阴极连接电压母线，二极管d4的阳极还连接电阻r2及指示灯led2至地，继电器k1的线圈连接所述开关电源的输出端。当开关电源有输入时，开关电源向电压母线供电，并且使继电器k1的线圈得电，常闭触点进入断开状态，电池自动从电压母线断开。当开关电源没有输入时，继电器k1的线圈失电，常闭触点返回闭合状态，电池给电压母线供电。
50.一实施例中，该辅助设备进一步包括欠压检测电路、过压检测电路、过流检测电路及短路保护电路。
51.欠压检测电路与电压母线电连接，可以保护电池过放。具体在电压母线上接入分压电阻，使用单片机(控制器)adc口连接分压处，采样分压处电压。单片机实时获得输入电压反馈，并计算当前电压值，当反馈的电压低于设置的欠压电压时，单片机控制关闭负载，电量灯只有红色灯珠常亮。
52.过压检测电路可以保护负载不因过压损坏。其检测原理与欠压检测相同，当反馈的电压高于设置的过压电压时，单片机控制关闭负载。
53.过流检测电路可保护负载不因超过最大电流损坏。主要原理为：电流转换成电压，再与基准电压比较，以此判断最大电流。在电压母线中串联低阻值采样电阻。当采样电阻流
过最大电流时，电阻不变，采样电阻上的电压随电流增大。为了降低母线阻抗，采样电阻阻值很低，所以采样电阻两端电压也很低。为了能获得可识别电压，需要将采样到的电压经过运算放大器放大。在最大电流时，经过运算放大器放大的电压就是过流电压。调整运算放大器的倍数，可以调整放大的过流电压。为了降低干扰，用ldo(low dropout regulator，低压差线性稳压器)输出电压为基准电压，调整放大器放大倍数，使过流电压稍微大于ldo电压。然后将两路电压接入比较器，在不过流时，放大电压低于ldo基准电压，比较器输出高电平；过流时，放大电压高于ldo基准电压，比较器输出低电平。单片机接收到低电平，控制关闭负载。图6示出了一过流检测电路，其中，电阻r56为采样电阻，运算放大器u9a及其外围元件c24、c26、r50、r57及r58构成放大电路，芯片u8a为比较器，芯片u7为ldo，为比较器u8a提供基准电压。采样电阻r56两端的电压经放大电路放大后输入比较器u8a，比较器u8a将该电压与u7提供的基准电压比较，输出低电平或高电平，当比较器u8a输出低电平时表示过流。
54.短路保护电路可保护不因短路损坏。其原理与过流检测电路相同。
55.一实施例中，该辅助设备进一步包括温度感应器，温度感应器设置于坐便器辅助设备的温度最高区域，采集的温度反馈给单片机，单片机识别到温度高于设置温度时，关闭负载，进行保护，可以避免因为持续工作过久，导致温升过高，引发安全隐患。
56.在弧形导轨运动到顶部或者底部时，都会存在微小偏差，这个偏差会随着次数累积。为消除该偏差，一实施例中，该辅助设备还包括零位置传感器，具体在弧形导轨18的两个运动终点设置零位置传感器，可选用的零位置传感器包括但不限于光电开关、霍尔开关、微动开关、接近开关等，当弧形导轨18向上运动到终点或下向运动到终点时，零位置传感器受到弧形导轨18触发，输出信号，单片机识别到零位置传感器的该信号后，将弧形导轨每次运动产生的误差清零。
57.图1示出了一种包含上述辅助设备的坐便器，其中，该辅助设备通过其支撑座的第一与第二座体之间的容置腔7与坐便器本体9配合，将该辅助设备与坐便器本体9组合，形成一个整体。
58.上述通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本实用新型的内容，并不能理解为对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员在本实用新型构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本实用新型的保护范围内。