CN105596160B - 基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅及上下楼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅，它包括安装固定在履带机构上的轮椅主体、两个行走大轮、履带爬楼机构和大轮摆臂机构；所述的履带爬楼机构是左右对称的双履带机构，由两侧的履带机构、履带驱动电机及第二减速装置组成；所述的大轮摆臂机构能实现运动状态的平稳转换。本发明巧妙地把手推轮椅与履带爬楼机构结合在一起，外形尺寸跟普通的手推轮椅一样，具有很好的楼道通过性，外出应用方便，转弯灵活的特点，安装的弧形板使履带爬楼机构能够安装到轮椅座椅的下方，满足爬楼状态时重心位置的要求，同时还降低了爬楼时整体的重心，使乘坐者感觉更安全。

Description

基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅及上下楼方法

技术领域

本发明涉及爬楼轮椅，尤其是轮履复合式的爬楼轮椅的机械结构。

背景技术

目前的四轮轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，但四轮轮椅不能上下楼梯，限制了使用范围，居住在无电梯楼房的轮椅使用者无法上下楼，影响其外出参加社会活动。我国已快速进入老龄化社会，老年人出行问题愈加突出。

为了解决上述问题，市场上出现了分体式和一体式的轮履复合爬楼轮椅。

分体式的结构是将普通轮椅固定在爬楼履带上，比如中国专利CN201020122939.2公开了一种电动履带爬楼车，上下楼时，将轮椅临时安装在电动履带爬楼车上，人再坐在轮椅上一同上下楼梯或室外台阶。它是在长方形履带底盘的后部设置轮椅承载架，轮椅承载架包括纵梁和承载杆，纵梁下端与底盘转动连接；在接近轮椅承载架纵梁下端处设置承载杆，承载杆与纵梁直角交叉。该专利存在的缺陷，一是：不管是平地行走还是爬楼时需要反复拆分和组装爬楼车和轮椅，体积庞大；外出时需要由他人帮助携带；二是：平台转弯时由于轮椅向后倾斜，前后距离过长，而且轮椅后面的操作者还需要站立空间，这使得整个轮椅在平台处转弯非常困难；三是：全程需要陪护人员跟着，拆分组装的过程都需要他人操作，且爬楼过程中也是他人在操作，尤其是在楼梯半层平台处，由于没有防后倾的装置，需要人扶着慢慢把履带从楼梯到平地。

一体式履带爬楼轮椅有如下方案：

1.中国专利CN201210590075.0公开的爬楼轮椅，由于履带只能整体上提或下放，不能折叠，使得轮椅前后尺寸较大，导致轮椅在楼梯半层平台处通过性不好。

2.中国专利CN201320833460.3公开的爬楼轮椅，其行走大轮安装位置偏前，无法在平地使用，且不能够由操作者自主操作。

3.中国专利CN201510048349.7公开的爬楼轮椅，不能够在操作者自主操作下通过楼梯的钝角(大于90度且小于180度的角)处和楼梯的优角(大于180度的角)处。

4.中国专利201510594011.1公开的爬楼轮椅结构复杂，且没有提到楼梯优角处的通过方法，爬楼的方案可行性差。

5.意大利的一款名为“探险家爬楼梯车”的一体式轮履复合爬楼轮椅能够在乘坐者自主操作下平稳灵活地爬楼和平地行走，但其运动机构多于4个，结构复杂、体型庞大，楼道通过性差，难以应用于普通居民楼，且成本高，不易于推广使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅及其爬楼方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅，它包括轮椅主体、两个行走大轮和履带爬楼机构；轮椅主体是在轮椅架上设有椅背、椅座和脚踏板，轮椅架的前下方装有两个万向轮；其特征在于，它还包括大轮摆臂机构，其中：

所述的轮椅主体直接安装固定在履带机构上；所述的履带爬楼机构是左右对称的双履带机构，由两侧的履带机构、履带驱动电机及第二减速装置组成，履带驱动电机及第二减速装置通过安装架安装在履带机构上，并与履带机构的驱动轮轴实现传动，履带驱动电机运行时带动履带转动实现爬楼目的；

所述的两个行走大轮安装在大轮摆臂机构上且处于轮椅架的后下方；所述的大轮摆臂机构包括固定在履带爬楼机构上的摆臂电机及第一减速装置，第一减速装置的输出轴为曲轴结构，通过轴承及轴承座将曲轴安装在外侧固定板上，曲轴两端安装上两个行走大轮，摆臂电机运行时驱动两个行走大轮上下摆动，两个行走大轮下摆时可着平地面行走、上摆时可离开地面使橡胶履带着楼梯台阶行走，行走大轮上带有手轮圈。

进一步，所述的履带机构包括：外侧固定板、内侧固定板、驱动轮和从动轮；外侧固定板和内侧固定板底面用履带支撑板焊接在一起，所述的驱动轮安装在履带机构的驱动轮轴上，所述的从动轮安装在履带机构的从动轮轴上，从动轮轴上设有张紧装置；

进一步，所述的外侧固定板和内侧固定板的后部呈上翘状，上翘的內弧处设有弧形板固定架和弧形板，弧形板使橡胶履带7靠近从动轮，避开轮椅椅座后方。

进一步，所述大轮摆臂机构的曲轴结构是，第一减速装置的输出轴为摆臂驱动轴，摆臂驱动轴两端固定连接上摆臂杆，摆臂杆上设有安装行走大轮的轮轴。

进一步，所述的张紧件装置包括动块、定块和螺杆，动块通过轴孔间隙连接安装在从动轮轴上，通过旋转螺杆控制动块和定块之间的距离，从而达到履带张紧的目的。

本发明的上下楼工作方法是：

一、爬楼过程：

1、当乘坐者双手操作转动行走大轮到达楼梯处时，首先调整方向使走大轮朝后，并且靠在第一个台阶沿上，然后操作大轮摆臂机构使行走大轮上摆到离开地面，轮椅逐渐后仰，直至履带爬楼机构搁到第一个台阶沿上，再操作履带爬楼机构，越过第二个台阶后转换成倒行式正常爬楼状态；

2、当爬楼至最后一个台阶沿时，为避免突然后倾，应暂时停止履带爬楼，乘坐者同时操作大轮摆臂机构使行走大轮向后摆动刚好着地，再操作履带爬楼机构继续爬楼，完成重心从楼梯到平地的过渡，直到履带爬楼机构完全脱离最后一个台阶沿，再操作大轮摆臂机构，转动两侧行走大轮平地行走或通过楼梯半层平台。

3、继续重复上述1、2过程，直到需要达到的楼层。

二、下楼过程：

1、当乘坐者双手操作转动行走大轮到达楼梯处时，先操作大轮摆臂机构，上摆行走大轮至摆臂杆与座椅平行，同时操作爬楼机构向楼下运行，在整体重心越过第一个台阶沿之后，停止履带爬楼机构，并操作大轮摆臂机构上摆大轮到爬楼状态的位置，进而驱动履带爬楼机构平稳运行下楼；

2、当履带爬楼机构刚要脱离最后一个台阶沿时，暂停履带爬楼，先操作大轮摆臂机构使行走大轮下摆着地，并继续下摆到平地状态时位置，进行平地行走进行或通过楼梯半层平台。

3、继续重复上述1、2过程，直到需要达到的楼层。

本发明的积极效果是，

1、巧妙地把手推轮椅与履带爬楼机构结合在一起，平地行走和上下楼梯时无需拆分，外出应用具有行走轮大，转弯灵活的特点，更加方便；

2、外形尺寸跟普通的手推轮椅一样，故具有很好的楼道通过性，能够应用于空间较为狭窄的普通居民楼；

3、本发明只需要利用大轮摆臂机构就能实现运动状态的平稳转换，以及优角处的防倾翻，结构简单，成本相对较低，具有很好的推广价值。

4、本发明爬楼轮椅为单节履带，平地无需拆分，和普通手推轮椅一样，楼道通过性好。

5、本发明安装的弧形板使履带爬楼机构能够安装到轮椅座椅的下方，满足爬楼状态时重心位置的要求，同时还降低了爬楼时整体的重心，使乘坐者感觉更安全。

附图说明

图1是本发明平地行走状态的立体示意图；

图2是本发明爬楼状态的立体示意图；

图3是轮椅主体立体示意图；

图4是履带机构立体状况示意图；

图5是张紧装置立体示意图；

图6是大轮摆臂机构立体示意图；

图7是爬楼过程状态示意图。

图例说明，1-轮椅主体，2-履带爬楼机构，3-大轮摆臂机构，4-椅座，5-万向轮，6-脚踏板，7-橡胶履带，8-安装架，9-驱动电机及第二减速装置，10-驱动轮轴，11-驱动轮，12-外侧固定板，13-内侧固定板，14-履带支撑板，15-弧形板固定架，16-弧形板，17-从动轮，18-张紧装置，19-从动轮轴，20-定块，21-螺杆，22-动块，23-摆臂驱动轴，24-摆臂电机及第一减速装置，25-摆臂杆，26-行走大轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实例作进一步的说明：

如图1-6所示：一种基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅，它包括轮椅主体1、两个行走大轮26和履带爬楼机构2；轮椅主体1如图3上所示，它是在轮椅架上设有椅背、椅座4和脚踏板6，轮椅架的前下方装有两个万向轮5；其中，上述的轮椅主体1直接安装固定在履带爬楼机构2上；所述的履带爬楼机构2是左右对称的双履带机构，由两侧的履带机构、驱动电机及第二减速装置9组成，驱动电机及第二减速装置9通过安装架8安装在履带机构上，并与履带机构的驱动轮轴10实现传动，履带驱动电机运行时带动橡胶履带7转动实现爬楼目的；

它还包括大轮摆臂机构3，所述的两个行走大轮26安装在大轮摆臂机构3上且处于轮椅架的后下方；大轮摆臂机构3如图6所示，它包括固定在履带爬楼机构2上的摆臂电机及第一减速装置24，第一减速装置的输出轴为曲轴结构，通过轴承及轴承座将曲轴安装在外侧固定板12上，再将上述的两个行走大轮26安装在曲轴两端，摆臂电机运行时驱动两个行走大轮26上下摆动，两个行走大轮26下摆时可着平地面行走、上摆时可离开地面使橡胶履带7沿着楼梯台阶行走。

进一步，所述的履带机构如图4所示，它包括：外侧固定板12、内侧固定板13、驱动轮11和从动轮17；外侧固定板12和内侧固定板13底面用履带支撑板14焊接在一起，所述的驱动轮11安装在履带机构的驱动轮轴10上，所述的从动轮17安装在履带机构的从动轮轴19上，从动轮轴19上设有张紧装置18；

进一步，所述的外侧固定板12和内侧固定板13的后部呈上翘状，上翘的內弧处设有弧形板固定架15和弧形板16，弧形板16使橡胶履带7靠近从动轮17。

进一步，所述大轮摆臂机构3的曲轴结构是，第一减速装置的输出轴为摆臂驱动轴23，摆臂驱动轴23两端固定连接上摆臂杆25，摆臂杆25上设有安装行走大轮26的轮轴，见图6。

进一步，所述的张紧件装置18见图5，它包括动块22、定块20和螺杆21，动块22通过轴孔间隙连接安装在从动轮轴19上，通过旋转螺杆21控制动块22和定块20之间的距离，从而达到履带张紧的目的。

本发明的上下楼工作方法是(参见图7)：

一、爬楼过程：

1、当乘坐者双手操作转动行走大轮26到达楼梯处时，首先调整方向使行走大轮26朝后，并且靠在第一个台阶沿上，然后操作大轮摆臂机构3使行走大轮26上摆到离开地面，轮椅逐渐后仰，直至履带爬楼机构2搁到第一个台阶沿上，再操作履带爬楼机构2，越过第二个台阶后转换成倒行式正常爬楼状态；

2、当爬楼至最后一个台阶沿时，为避免突然后倾，应暂时停止履带爬楼，乘坐者同时操作大轮摆臂机构3使行走大轮26向后摆动刚好着地，再操作履带爬楼机构2继续爬楼，完成重心从楼梯到平地的过渡，直到履带爬楼机构2完全脱离最后一个台阶沿，再操作大轮摆臂机构3，转动两侧行走大轮26平地行走或通过楼梯半层平台。

3、继续重复上述1、2过程，直到需要达到的楼层。

二、下楼过程：

1、当乘坐者双手操作转动行走大轮26到达楼梯处时，先操作大轮摆臂机构3，上摆行走大轮26至摆臂杆25与椅座4平行，同时操作履带爬楼机构2向楼下运行，在整体重心越过第一个台阶沿之后，停止履带爬楼机构2，并操作大轮摆臂机构3上摆行走大轮26到爬楼状态的位置，进而驱动履带爬楼机构2平稳运行下楼；

2、当履带爬楼机构2刚要脱离最后一个台阶沿时，暂停履带爬楼，先操作大轮摆臂机构3使行走大轮26下摆着地，并继续下摆到平地状态时位置，进行平地行走进行或通过楼梯半层平台。

3、继续重复上述1、2过程，直到需要达到的楼层。

Claims (4)

1.一种基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅，它包括轮椅主体、两个行走大轮和履带爬楼机构；轮椅主体是在轮椅架上设有椅背、椅座和脚踏板，轮椅架的前下方装有两个万向轮；其特征在于，它还包括大轮摆臂机构，其中：

所述的轮椅主体直接安装固定在履带机构上；所述的履带爬楼机构是左右对称的双履带机构，由两侧的履带机构、履带驱动电机及第二减速装置组成，履带驱动电机及第二减速装置通过安装架安装在履带机构上，并与履带机构的驱动轮轴实现传动，履带驱动电机运行时带动履带转动实现爬楼目的；

所述的两个行走大轮安装在大轮摆臂机构上且处于轮椅架的后下方；

所述的大轮摆臂机构包括固定在履带爬楼机构上的摆臂电机及第一减速装置，第一减速装置的输出轴为曲轴结构，通过轴承及轴承座将曲轴安装在外侧固定板上，曲轴两端安装上两个行走大轮，摆臂电机运行时驱动两个行走大轮上下摆动，两个行走大轮下摆时可着平地面行走、上摆时可离开地面使橡胶履带着楼梯台阶行走，行走大轮上带有手轮圈；

所述的履带机构包括：外侧固定板、内侧固定板、驱动轮和从动轮；外侧固定板和内侧固定板底面用履带支撑板焊接在一起，所述的驱动轮安装在履带机构的驱动轮轴上，所述的从动轮安装在履带机构的从动轮轴上，从动轮轴上设有张紧装置；

所述的外侧固定板和内侧固定板的后部呈上翘状，上翘的內弧处设有弧形板固定架和弧形板，弧形板使橡胶履带靠近从动轮，避开轮椅椅座后方。

2.如权利要求1所述的基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅，其特征在于，所述大轮摆臂机构的曲轴结构是，第一减速装置的输出轴为摆臂驱动轴，摆臂驱动轴两端固定连接上摆臂杆，摆臂杆上设有安装行走大轮的轮轴。

3.如权利要求1所述的基于行走轮摆动的单节双履带爬楼轮椅，其特征在于，所述的张紧装置包括动块、定块和螺杆，动块通过轴孔间隙连接安装在从动轮轴上，通过旋转螺杆控制动块和定块之间的距离，从而达到履带张紧的目的。

4.一种如权利要求1-3任一所述的单节双履带爬楼轮椅的上下楼方法，其特征在于，它包括上楼和下楼步骤，其中：

(一)上楼步骤为：

第1.1步：当乘坐者双手操作转动行走大轮到达楼梯处时，首先调整方向使行走大轮朝后，并且靠在第一个台阶沿上，然后操作大轮摆臂机构使行走大轮上摆到离开地面，轮椅逐渐后仰，直至履带爬楼机构搁到第一个台阶沿上，再操作履带爬楼机构，越过第二个台阶后转换成倒行式正常爬楼状态；

第1.2步：当爬楼至最后一个台阶沿时，为避免突然后倾，应暂时停止履带爬楼，乘坐者同时操作大轮摆臂机构使行走大轮向后摆动刚好着地，再操作履带爬楼机构继续爬楼，完成重心从楼梯到平地的过渡，直到履带爬楼机构完全脱离最后一个台阶沿，再操作大轮摆臂机构，转动两侧行走大轮平地行走或通过楼梯半层平台；

第1.3步：继续重复上述第1.1步和1.2步过程，直到需要达到的楼层；

(二)下楼步骤为：

第2.1步：当乘坐者双手操作转动行走大轮到达楼梯处时，先操作大轮摆臂机构，上摆行走大轮至摆臂杆与座椅平行，同时操作爬楼机构向楼下运行，在整体重心越过第一个台阶沿之后，停止履带爬楼机构，并操作大轮摆臂机构上摆大轮到爬楼状态的位置，进而驱动履带爬楼机构平稳运行下楼；

第2.2步：当履带爬楼机构刚要脱离最后一个台阶沿时，暂停履带爬楼，先操作大轮摆臂机构使行走大轮下摆着地，并继续下摆到平地状态时位置，进行平地行走进行或通过楼梯半层平台；

第2.3步：继续重复上述第2.1步和第2.2步过程，直到需要达到的楼层。