CN103932848A - 全自动液压举升步进式电动爬楼梯轮椅 - Google Patents

Abstract

本装置可为失去下肢行走功能的病患独立上下楼梯出行提供代步。技术要点是：简易液压动力系统同步驱动安装于长方体座椅两侧滑轨上的，前后两对高差可调的轻型液压缸，使座椅部分垂直上升或下降；直流电机驱动齿条使液压缸和座椅交替水平向前移动，实现爬楼动作。装在座椅前部内侧的两个微型液压缸在座椅移动到下一级台阶上时，前部能够平稳可靠地支撑于前一级台阶上。U型镶套式结构的座椅上层后部，靠滑轨可后移到坐便器上方并留出孔洞，使乘坐者能够独立上卫生间。轮椅低部中央安装的液压转向机构，可使轮椅在狭小空间内原地任意转向。

Description

全自动液压举升步进式电动爬楼梯轮椅

技术领域

本发明属于一种新型爬楼梯轮椅。 

背景技术

目前，国内市场上销售的爬楼梯轮椅，多为星轮组件和履带组件两大运行方式组成，存在的主要不足是：在爬楼动作过程中座椅无法自己保持水平，星轮组件运转过程中的支撑点与轮椅重心偏离，不能保持平衡，安全性较差，必须在他人的帮助操作下乘坐者才能上下楼梯，操作复杂。履带组件和个别进口爬楼轮椅虽然实现了乘坐者自主操作上下楼的功能，但对楼梯要求苛刻，而且体积较大，且价格不菲，普通百姓难以承受。 

发明内容

为了克服上述不足，本发明一是，采用简单的液压动力系统，同步驱动安装于长方体轮椅两侧滑轨上的前后两对初始位置高差可调的单作用轻型液压缸，使座椅部分垂直上升(下降)，直流电机驱动附在滑轨上的齿条，带动滑轨和轮椅主体交替水平向前移动，使轮椅在爬楼梯过程中座椅始终保持水平。其次是，利用装在轮椅前部左右内侧的两个微型液压缸做支撑，当轮椅移动到下一级台阶上时，前部悬空部分能够可靠平稳地支撑于前一级台阶上，消除了不安全因素，真正实现了乘坐者独立操作的愿望。三是，将轮椅上层后半部分座椅设计成U形镶套式结构，驱动滑轨使液压缸后移支撑起后部，保持轮椅平衡，利用座椅滑轨可使座椅活动部分后移30cm,到坐便器上方，并在中间留出一个（长*宽）22*16cm的孔洞，解决了乘坐者独立上卫生间的问题。四是，在轮椅底部中央垂直向下安装了一个短行程中型液压缸，当轮椅在狭小空间运行，转向不便时，启动液压系统，该液压缸活塞向下伸出，装在其顶部的三叉形支架支撑于地面，将轮椅整体平稳举升离开地面2cm ,点动按钮使装在三叉形支撑架上的驱动电机带动位于该液压缸下部的大齿轮转动，可使轮椅任意角度原地转向，极大地方便了使用。五是，合理安排座椅、滑杆、液压缸挂架长度及配重，使滑杆平移时保持轮椅重心在两端液压缸支撑点以内，实验证明载重达150公斤时，也不会出现向前或向后倾覆现象。六是，在座椅前后方向和左右方向安装有水平控制传感器，当座椅前后或左右倾斜高差超过2cm时，传感器动作，整机动力部分立即断电，同时也可按动扶手上的急停开关，使动力部分断电，确保安全。 

本装置主要由七部分组成：（1）下面带三个小轮(前1后2)的长方体轮椅。    （2）水平安装在轮椅左右两侧的两根内侧带驱动齿条的滑轨（3）垂直安装于滑轨两头可调高度差为0-30cm的液压缸。（4）安装在轮椅前端内侧的单作用微型液压缸（左右各一个）；(5)安装在座椅舱内由直流电机驱动活塞的液压动力缸及控制系统一套；（6）安装在上层的后半部分可后移的镶套式座椅；（7）垂直向下装在轮椅底部中央的原地转向举升液压缸及转向驱动系统。 

附图说明

图1是本发明装置的整体立体结构示意图。1 座箱 2滑轨 3前液压缸 4后液压缸 5后轮 6镶套式座椅 7前部支撑液压缸 8座椅扶手9 操控把 10 靠背 11靠背扶手 12可折叠脚踏板 

图2是本发明装置的结构侧视图，左右机构完全对称。1操控把 2 扶手  3前轮

图3是本发明装置的座箱底盘俯视图。1转向舵与操控把连接口 2前轮 3底盘边框 4后桥差速器 5后轮 6原地转向组件 

图4是本发明装置的滑轨结构图。1滑轨外框  2滑轨纵切面 3外缘带凹槽轴承

图5是本发明装置的滑杆结构图。1滑杆 2挂架连接孔 3内侧齿条

图6是本发明装置的液压缸挂架结构图。1液压缸挂架 2紧固件 3连接孔 4紧固件连接孔

图7是本发明装置的前轮转向机构结构图。1前轮插 2前轮 3前轮主转向舵（侧视图） 4左转向舵 5主转向舵 6右转向舵 7回位弹簧    8操控把左插孔 9操控把右插孔

图8是本发明装置的操控把结构图。1液晶显示屏 2操控把插杆（内装电缆及插头）3键盘 4把手 

图9是本发明装置的上层座椅滑轨结构图。1座椅边框 2滑轨 3滑轨侧视图 4滑杆侧视图 5滑杆纵切面 6滑轨纵切面 7外缘带凹槽轴承

图10是本发明装置的上层座椅镶套结构图。1座椅面板 2固定部分3可后移部分

图11是本发明装置的齿条驱动部件结构图。1滑轨 2驱动齿轮 3皮带轮 4减速电机

图12是本发明装置的原地转向部件结构图1液压缸 2减速驱动齿轮 3减速电机 4三叉支架 5转向齿轮 6供电滑环 7电刷 8液压缸进油口 9活塞与支架连接轴承套 

图13是本发明装置的液压系统组件结构图。1动力液压缸 2主减速电机 3齿轮 4螺纹活塞杆 5缓冲缸 6压力表 7支撑液压缸 8前举升液压缸 9后举升液压缸 10转向液压缸 11电磁阀 12调节阀

图14是本发明装置的全车电路原理方框图。图15是本发明装置爬楼梯时的动作状态示意图。 

具体实施方式

在平地上行走时，由轮椅后面的两个(图3中的5)小轮(直流电机驱动的后桥差速器)(图3中的4)，驱动前进(或后退)，前面的一个(图3中的2)小轮带转向装置，通过万向节与操控把(图8中的2)连接。 

当需要上楼梯时，轮椅后部正对楼梯，当轮椅后部限位传感器接触到第一级台阶边缘时会自动停止，然后，启动测量标杆自动进行台阶高度和踏步宽度测量，按照测得的数值，在手动模式下调节好后液压缸高差，定位好平移距离限位传感(本操作，同一栋楼只进行一次)。按上楼模式键，输入台阶数，按启动按键，上楼过程由程序控制完成以下动作： 

先是由装在轨道中间的(图11中的2)微型齿轮驱动附有(图11中的1)齿条的(图5中的1)滑杆使前后两对(图1中的3和4)液压缸(称工作缸)同时向后移动到限定的距离后停止，接下来工作缸活塞受动力缸内液压油的驱动，向下伸出(台阶高度+2cm)的距离，同时装在座椅前端左右两侧的(图1中的7)微型液压缸(称前部支撑缸)活塞伸出(台阶高度)的距离后停止，此时(图1中的1)座椅部分整体垂直上升(台阶高度+2cm)的距离。然后，座椅在滑轨齿条齿轮的驱动下向后移动限定的距离后停止。然后，工作缸活塞在动力缸液压油的作用下缩回，座椅部分下落到第一级台阶，由于前部支撑缸活塞在上第一级台阶伸出后电磁阀关闭，不能缩回，将座椅前部悬空部分支撑起来，使座椅部分在楼梯上平稳放(程序运行到最后一级台阶时支撑缸与工作缸活塞一起缩回)。重复工作缸和座椅的动作完成上楼任务。 

当需要下楼梯时，进入下楼模式，此时红外光电传感器工作，轮椅正对楼梯前进，运行到第一个台阶边缘时传感器红外线一旦离开楼梯边缘，电路立即动作，关断前进驱动电路，并声光提示，此时轮椅停到下楼准确初始位置，(此时也可从(图8)操控把上的(图8中的1)小液晶屏看到，底部摄像头传来的红色激光标示线的位置，应与楼梯棱角线重合)。输入台阶数，然后按启动(图8中的3)按键，下楼工作按程序进行(动作过程同上楼相仿)。当需要爬不规则的楼梯时可在全手动模式下运行，完成上下楼动作。 

由于在轮椅低部中央垂直向下安装了一个(图12中的1)短行程中型液压缸，当轮椅在狭小空间运行，转向不便时，可启动液压系统，该液压缸活塞向下伸出，装 在其顶部的(图3中的6)三叉形支架支撑于地面，将轮椅整体平稳举升离开地面2cm，按动开关使装在三叉形支撑架上的(图12中的3)驱动电机工作，带动位于该液压缸中下部的(图12中的5)大齿轮转动，可以使轮椅整体任意角度原地转向，极大地方便了使用。 

由于装在滑轨后端的两个液压缸初始位置与前端液压缸位置在（0-30）厘米的范围内调节，可以使该轮椅跨越30cm以下的门槛 路牙石等硬质障碍，兼容大部分非标准楼梯。  

全自动液压举升步进式爬楼梯轮椅的先进性

乘坐者无需他人协助即可独立操作该轮椅上下楼梯出行，该轮椅在所见到的同类产品中，械结构最简单，操作最简单，设有多重保护措施，安全可高。可以兼容台阶高度30cm以下的大部分楼梯，运行过程无震动，噪音小，造价低廉。

由于该轮椅采用一个带动力的大液压缸驱动数个小液压缸的液压系统，大液压缸的活塞伸缩由小液压缸的活塞伸缩量控制，工作缸均使用单作用活塞型轻型液压缸，使用单通道电磁阀控制，使控制电路变得非常简单可靠。由于工作为间歇性，使能源消耗降到最低。且液压系统可靠性高，免维护。 

该轮椅宽度只有55cm,可以顺利出入现有的居民卫生间，在平路行驶或爬楼梯时，座椅均处于水平状态。故将座椅上层后半部分设计成U形镶套式,可以将座椅上层利用滑轨后移30cm.到坐便器上，极大地方便了残疾人上卫生间。 

由于在轮椅底部中央垂直向下安装了一套原地转向液压装置，该轮椅可在长宽1米的空间轻松掉头转向，消除了使用空间的限制。 

如果是无自理能力的患者乘坐，护理人员可操作靠背扶手上的小键盘，完成上下楼梯动作，并可省去座椅前轮转向机构和后轮电机驱动机构，平路上靠人力推行，降低成本。 

座椅面距离地面55cm,同大多数床铺高度相同，由于扶手为可拔插式，扶手去掉后患者可自主从轮椅上移动到床上，及大地减轻了护理人员的劳动强度。 

Claims (6)

1.全自动液压举升步进式电动爬楼梯轮椅结构包括：（1）底部装有三个小轮（前1后2）的长方体轮椅；（2）水平安装于轮椅两侧的带有驱动齿条的滑轨（左右各1套）；（3）垂直安装在滑杆两端初始位置高差（即台阶高度）可调的单作用轻型液压缸（前后各一个）；（4）安装在轮椅前端内侧的单作用微型液压缸（左右各一个）；(5)安装在座椅舱内由直流电机驱动活塞的液压动力缸及控制系统一套；（6）安装在轮椅上层的嵌套式后半部分可后移的座椅。

2.（7）在轮椅底部中央垂直向下安装了一套原地转向液压机构，使轮椅能在狭小空间内任意转向。

3.根据权利要求1所述的全自动液压举升步进式爬楼梯轮椅，其特征在于：在爬楼动作时采用前后两对高差可调的单作用液压缸同步举升（下降）轮椅主体部分，齿条驱动滑轨使轮椅主体部分水平移动至下一级台阶，同时靠轮椅前端内侧的两个微型液压缸平稳可靠地支撑起前部于前一级台阶，实现了座椅始终保持水平，乘坐者无需他人帮助即可独立操作上下楼梯的工作方式。

4.根据权利要求1所述的全自动液压举升步进式爬楼梯轮椅，其特征在于：采用螺旋式（或牵拉式）动力传动方式作用在一个大液压缸（简称：动力缸）活塞杆上，驱动大液压缸活塞往返工作，使大液压缸内的液压油排出(或吸回)驱动小液压缸（各单元工作缸）的活塞杆伸出（或缩回），做为本装置提供垂直方向动作动力的简易密闭液压动力系统。

5.根据权利要求1所述的全自动液压举升步进式爬楼梯轮椅，其特征在于：将座椅上层后半部分设计成U型镶套式结构，并可利用座椅滑轨水平后移30cm，到坐式马桶上方，使乘坐者能够自主上卫生间。

6.根据权利要求1所述的全自动液压举升步进式爬楼梯轮椅，其特征在于：在轮椅底部中央垂直向下安装了一个短行程中型液压缸，当轮椅在狭小空间运行，转向不便时，启动液压系统，该液压缸活塞向下伸出，装在其顶部的三叉形支架支撑于地面，将轮椅整体平稳举升离开地面2cm ,点动装在三叉形支撑架上的驱动电机，带动位于该液压缸下部的大齿轮转动，可使轮椅任意角度原地转向，极大地方便了使用。