專利名稱：一種可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪椅技術(shù)，具體是一種可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車。
背景技術(shù)：
電動輪椅(或輪椅車)可以方便行動不便的老人及下肢殘缺的人行走，但目前普通輪椅都只適合在平地或斜坡上行走，不具備爬樓越障功能。然而生活環(huán)境中經(jīng)常會遇到臺階、樓梯或溝坎，大大限制了電動輪椅的使用范圍。于是人們開始研究具有爬樓梯等功能的電動輪椅。董尚斌等設(shè)計(jì)的“運(yùn)行多用輪椅”公開了一種采用電動或者手動，可以平地運(yùn)行及上下樓梯使用的多用輪椅(參見ZL86210653)。其主要技術(shù)內(nèi)容是輪椅側(cè)面的前滾輪和后滾輪均由三個(gè)以上直徑相同的小星輪，均布在以輪軸為圓心的、以臺階高為半徑的圓周上，構(gòu)成行星輪。行星輪具有平地運(yùn)行自轉(zhuǎn)，上下樓梯時(shí)除自轉(zhuǎn)外還有繞滾輪軸公轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的不足之處是，轉(zhuǎn)臂的運(yùn)動狀態(tài)完全由路面的條件控制，越障能力很不確定。在金強(qiáng)等發(fā)表的“行星輪式爬樓梯輪椅的應(yīng)用研究” 一文中，公開了一種“全控〃行星輪結(jié)構(gòu)(參見《中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志》2011年第26卷第I期P66)，增強(qiáng)了行星輪爬樓過程的可控性。但這種結(jié)構(gòu)仍然存在上下樓梯時(shí)平穩(wěn)性不高，重心起伏較大等不足，會使乘坐者感到不適。郭永利等設(shè)計(jì)的“一種爬樓梯的輪椅”公開了一種乘坐者只需雙手搖動手柄就可以控制輪椅的進(jìn)、停、退、轉(zhuǎn)的爬樓梯輪椅(參見ZL01211658.0)。其主要技術(shù)內(nèi)容是采用履帶式結(jié)構(gòu)，適于上臺階，設(shè)有自動平衡器，當(dāng)輪椅前后傾斜時(shí)可以保持座椅水平。雖然這種結(jié)構(gòu)較行星輪式平穩(wěn)，但履帶式結(jié)構(gòu)平地使用時(shí)所受阻力較大，行速不高，底盤較低，越障能力差，且運(yùn)動及轉(zhuǎn)彎不夠靈活，這些問題限制了它在日常生活中的推廣使用。
在對爬樓梯輪椅的研究中，美國、法國、德國和日本占主導(dǎo)地位，技術(shù)相對比較成熟。法國Topchair公司生產(chǎn)的電動爬樓梯輪椅，它的底部有四個(gè)車輪，平地運(yùn)行時(shí)使用；當(dāng)遇到樓梯等特殊地形時(shí)，輪椅會將兩側(cè)的橡膠履帶放下至地面，把四個(gè)車輪收起，依靠履帶完成爬樓等功能，其中悍馬HS系列電動爬樓輪椅采用履帶式爬樓機(jī)構(gòu)，其座椅、靠背均可調(diào)節(jié)傾斜角度，能爬20厘米以下的臺階，爬樓梯最大坡度為35度。美國的iB0T3000型采用行星輪爬樓機(jī)構(gòu)，前面有一 對直徑10厘米的實(shí)心腳輪，后面有兩對直徑30厘米的充氣輪。不僅能爬21厘米以下高度的樓梯和不超過15厘米高的“馬路牙子"，且能在沙灘、斜坡和崎嶇的路面上行走，而且后輪能“站起來”直立行走，使乘坐者升高，取放位于高處的物體(參見《中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志》2005年第20卷第5期P366-P367)。目前iB0T3000已經(jīng)發(fā)展到了iB0T4000，是該領(lǐng)域中性能最高的產(chǎn)品。但上述輪椅售價(jià)均很高，難以被普通使用者接受。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車。該輪椅車可實(shí)現(xiàn)平地的快速運(yùn)行，上下樓梯以及越障跨溝等的安全、穩(wěn)定和舒適的運(yùn)行，且使用者能夠獨(dú)立操作控制手柄實(shí)現(xiàn)，并具有結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，平穩(wěn)性好，轉(zhuǎn)彎靈活等特點(diǎn)，適于工業(yè)化推廣實(shí)施。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車，采用模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于該輪椅主要由前腿機(jī)構(gòu)、前腿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)、可調(diào)節(jié)腳踏板、輪椅機(jī)架、座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、爬樓梯機(jī)構(gòu)、座椅、安全帶、主動輪、萬向輪和控制器組成；
所述輪椅機(jī)架形狀酷似動物的軀干和四肢，是輪椅各機(jī)構(gòu)聯(lián)系的中心構(gòu)件，主要包括前懸臂、鏈輪擋板、外滑道、后懸臂及電池組；前腿機(jī)構(gòu)有兩組，通過前腿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對稱安裝在輪椅機(jī)架的前端懸臂上，通過鏈傳動與前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)連接；前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)布置在輪椅機(jī)架內(nèi)前部；座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過四個(gè)連桿鉸接在輪椅機(jī)架上部的外滑道上，其上固定有座椅；手柄控制器安裝在座椅的扶手上，通過導(dǎo)線與輪椅的控制器連接；爬樓梯機(jī)構(gòu)安裝在輪椅機(jī)架的后端底部，可以實(shí)現(xiàn)位姿調(diào)節(jié)功能，同時(shí)排齒輪提供輪椅攀爬樓梯的動力；兩個(gè)主動輪白帶電機(jī)，分別安裝在輪椅機(jī)架中部的兩側(cè)；兩個(gè)萬向輪分別對稱地固定在輪椅機(jī)架的后懸臂上；
所述前腿機(jī)構(gòu)包括位姿調(diào)節(jié)和動力輸出兩個(gè)功能模塊:動力傳輸模塊主要由箱體、導(dǎo)向輪、鏈輪、小介輪和傳動齒輪組成；一端鍵接鏈輪的主傳動軸利用軸承座安裝在箱體上，鍵接在主傳動軸上的傳動齒輪與小介輪嚙合，小介輪又與安裝在后輪軸的連軸齒輪嚙合，后輪軸通過軸承座安裝在前連接板和左齒輪連桿之間，并安裝有導(dǎo)向輪，連軸齒輪與另一小介輪嚙合，另一小介輪又與安裝在前輪軸上的連軸齒輪嚙合，前輪軸安裝在左后連接板、右后連接板之間，其上安裝有導(dǎo)向輪，通過鏈輪傳輸動力到兩個(gè)導(dǎo)向輪上，實(shí)現(xiàn)動力傳輸；姿態(tài)調(diào)節(jié)模塊主要由前連接板、左后連接板、右后連接板、右齒輪連桿、左齒輪連桿、左絲杠、右絲杠，左滑塊螺母、右滑塊螺母、導(dǎo)向滑塊及其導(dǎo)向桿組成；箱體的頂部安裝有多個(gè)平行的導(dǎo)軌，與套接在右絲杠上帶有齒條的左滑塊螺母配合安裝，安裝在傳動主傳動軸上的左齒輪連桿的上部帶有條形齒，與左滑塊螺母配合安裝，通過轉(zhuǎn)動手柄調(diào)節(jié)滑塊螺母的位置，從而帶動左齒輪連桿、前連接板的擺動，實(shí)現(xiàn)第一關(guān)節(jié)位姿的調(diào)節(jié)功能；與另一導(dǎo)軌配合并套接在左絲杠上的右滑塊螺母下端也帶有條形齒，與裝在傳動主傳動軸上的右齒輪連桿嚙合連接，右齒輪連桿的另一端鉸接導(dǎo)向滑塊，滑塊可以安裝在后連接板的導(dǎo)桿上滑動，當(dāng)調(diào)節(jié)左絲杠時(shí)，右滑塊螺母帶動右齒輪連桿擺動，右齒輪連桿帶動導(dǎo)向滑塊在導(dǎo)桿上滑動，即可實(shí)現(xiàn)第二關(guān)節(jié)位姿的調(diào)節(jié)；
所述的前腿升降機(jī)構(gòu)主要由調(diào)高手柄、中間連接板、前腿絲杠、螺母、導(dǎo)向柱、上連接板和下連接板組成；調(diào)高手柄 通過軸承座連接在中間連接板上，下端接有小齒輪，大齒輪用銷釘連接在絲杠螺母下端，并與小齒輪配合；絲杠螺母套接在前腿絲杠上，并用軸承連接在與中間連接板固接的軸承座套中，前腿絲杠固定在上下連接板之間；兩個(gè)導(dǎo)向孔座固接在中間連接板的孔中，兩個(gè)導(dǎo)向柱分別與之配合，且兩端分別固定在上連接板和下連接板上；旋轉(zhuǎn)調(diào)高手柄，可以帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使得下連接板隨前腿絲杠上下移動，改變前腿機(jī)構(gòu)的高度:
所述前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)主要由前腿電機(jī)、驅(qū)動錐齒輪、中間軸承座、驅(qū)動軸，懸臂傳動軸和鏈輪組成；前腿電機(jī)通過前腿法蘭盤連接在輪椅機(jī)架的內(nèi)部，前腿電機(jī)的軸端安裝的驅(qū)動錐齒輪與連接在驅(qū)動軸上的傳動錐齒輪傳動配合，驅(qū)動軸通過一對中間軸承座固接在輪椅機(jī)架的前端懸臂上，驅(qū)動軸的兩端分別鍵接有二級錐齒輪，一對軸端鍵接有二級錐齒輪的懸臂傳動軸通過兩對懸臂軸承座固定于輪椅機(jī)架的前端懸臂下部，軸上齒輪分別與輸出軸、驅(qū)動軸上的二級錐齒輪傳動配合，兩個(gè)輸出軸的另一端分別安裝有鏈輪，并通過鏈輪軸承座與輪椅機(jī)架連接；由控制器控制前腿電機(jī)的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)對前腿機(jī)構(gòu)的動力輸送;
所述可調(diào)節(jié)腳踏板機(jī)構(gòu)主要由踏板手柄、踏板絲杠、踏板滑塊螺母和導(dǎo)向槽組成；踏板手柄與踏板絲杠固接，并通過上軸承座和下軸承座安裝在輪椅機(jī)架的中前部，踏板滑塊螺母套接在踏板絲杠上，其滑槽與固定在輪椅機(jī)架前部的導(dǎo)向槽配合，使滑塊可以在豎直方向運(yùn)動，腳踏板通過兩個(gè)銷釘與踏板滑塊螺母連接，轉(zhuǎn)動踏板手柄即可調(diào)整腳踏板的高度；所述的座椅安裝在座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的座椅機(jī)架上，安全帶安裝在座椅靠背位置的下部;
所述座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分為角度調(diào)節(jié)模塊和高度調(diào)節(jié)模塊；角度調(diào)節(jié)模塊主要由座椅電機(jī)、行星齒輪、太陽齒輪、前連桿、隨動連桿、后滑塊、前滑塊、座椅導(dǎo)向桿和座椅機(jī)架組成；座椅電機(jī)通過座椅法蘭盤安裝在座椅機(jī)架上，輸出軸端安裝的行星齒輪與鍵接在橫連軸上的太陽齒輪嚙合，形成行星輪系，橫連軸穿過前滑塊的下部，且兩端分別用銷釘與前連桿連接，前連桿的另一端鉸接在輪椅機(jī)架上，兩個(gè)隨動連桿的一端分別鉸接在輪椅機(jī)架上，另一端則分別鉸接在后滑塊上，四個(gè)連桿構(gòu)成兩組四桿機(jī)構(gòu)，通過行星輪的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位姿形態(tài)；高度調(diào)節(jié)模塊主要由調(diào)高旋鈕、小錐齒輪、大錐齒輪、前絲杠、絲杠螺母、后滑塊、前滑塊、隨動連桿和前連桿組成；絲杠螺母嵌套于后滑塊的中間孔中，并套接在前絲杠上，后滑塊與兩個(gè)導(dǎo)桿配合連接，導(dǎo)桿的一端連接在座椅機(jī)架上，一端連接在中間箱體上，箱體安裝在座椅機(jī)架上，前絲杠的一端安裝在座椅機(jī)架上，另一端安裝有與調(diào)高旋鈕末端錐齒輪嚙合的小錐齒輪，調(diào)高旋鈕通過軸承座安裝在中間箱體上；前滑塊與導(dǎo)桿配合安裝，并通過絲杠螺母套接在后絲杠上，后絲杠的一端連接在座椅機(jī)架上，另一端安裝有與調(diào)高旋鈕末端錐齒輪嚙合的小錐齒輪，兩組螺旋機(jī)構(gòu)組成了座椅的升降機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動手柄即可調(diào)整座椅的高度，整個(gè)座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過內(nèi)滑道與輪椅機(jī)架上的外滑道連接；
所述爬樓梯機(jī)構(gòu)分為動力傳輸機(jī)構(gòu)和位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩個(gè)模塊；動力傳輸機(jī)構(gòu)模塊主要由下電機(jī)、底盤機(jī)架、介輪、橫傳動軸、輸出錐齒輪、后傳動錐齒輪和排齒輪、排齒輪軸組成；下電機(jī)通過前法蘭盤連接在底盤機(jī)架內(nèi)部，下電機(jī)軸端鍵接的輸出錐齒輪與安裝在橫傳動軸的后傳動錐齒輪配合，橫傳動軸兩端分別鍵接軸端齒輪，并通過后軸承座安裝在底盤機(jī)架上；軸端齒輪與安裝在排輪軸的前端齒輪配合，排輪軸通過軸承座安裝在底盤機(jī)架上，并安裝有末端齒輪和排齒輪，伸到底盤機(jī)架外側(cè)，末端齒輪與介輪配合，介輪又與排齒輪配合，排齒輪鍵接在小排齒輪軸上，軸的另一端安裝有排齒輪，排齒輪又與另一個(gè)介輪配合，介輪與另一個(gè)安裝在·輪軸上的排齒輪配合，小排齒輪軸通過軸承連接在底盤機(jī)架上，軸端安裝有排齒輪，實(shí)現(xiàn)力矩的連續(xù)傳遞；動力傳輸機(jī)構(gòu)有兩組，分別安裝在底盤機(jī)架的兩偵!|，每組主要包含五個(gè)排齒輪，四個(gè)介輪和五個(gè)排齒輪，兩組動力傳輸機(jī)構(gòu)對稱分布，由控制器控制下電機(jī)的轉(zhuǎn)動，向排齒輪傳遞實(shí)現(xiàn)爬樓所需的動力；位姿調(diào)節(jié)模塊主要由后電機(jī)，前電機(jī)、后絲杠，前絲杠、后滑塊螺母、前滑塊螺母以及后拉桿、后搖桿、后連桿、前搖桿和前拉桿等部件組成；前電機(jī)通過后法蘭盤固定在輪椅機(jī)架底部中間位置，輸出軸端通過白帶離合器與前絲杠固接，前絲杠的另一端通過前軸承座與輪椅機(jī)架連接，前滑塊螺母套接在前絲杠上，并與固接在輪椅機(jī)架上的導(dǎo)向槽配合安裝，穿過前滑塊螺母下部的前橫軸的兩端分別鉸接有前拉桿，前拉桿的另一端與前搖桿的中部鉸接，前搖桿一端與輪椅機(jī)架鉸接，一端與底盤機(jī)架鉸接；后電機(jī)通過上法蘭盤安裝在輪椅機(jī)架的尾部中間位置，輸出軸通過白帶離合器與后絲杠連接，絲杠的另一端安裝在輪椅機(jī)架上，后滑塊螺母套接在后絲杠上，后拉桿與后滑塊螺母絞接，后拉桿的另一端絞接在后橫連桿上，后橫連桿的兩端與后搖桿的中部連接，后搖桿的一端絞接在輪椅機(jī)架的尾部，另一端與后拉桿絞接，后拉桿的另一端與底盤機(jī)架鉸接，從而形成一對對稱分布五桿機(jī)構(gòu)，通過前電機(jī)和后電機(jī)分別調(diào)節(jié)前滑塊螺母和后滑塊螺母的位置，帶動連桿的位置變化，實(shí)現(xiàn)底盤位姿的調(diào)整；
所述控制器是可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車的控制機(jī)構(gòu)，其主要包括主機(jī)、從機(jī)、輸入模塊、顯示模塊、電源模塊、傳感器檢測模塊、故障診斷模塊、驅(qū)動模塊、通訊模塊、驅(qū)動模塊、定時(shí)器模塊和傳感器檢測模塊；輸入模塊包括鍵盤輸入和手柄輸入兩個(gè)子模塊，用于操作命令輸入；顯示模塊包括液晶顯示和數(shù)碼顯示兩個(gè)子模塊，用于顯示輪椅運(yùn)行狀態(tài)；電源模塊包括蓄電池、電量檢測和電壓輸出模塊，為整個(gè)輪椅提供能源；傳感器檢測模塊包括位置檢測和A / D信號轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測輪椅運(yùn)行位置并與主機(jī)通信；故障診斷模塊包括故障診斷和故障排除模塊，用于檢測和排除輪椅運(yùn)行模式切換時(shí)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障；驅(qū)動模塊主要用于驅(qū)動主電機(jī)、離合器與報(bào)警器；驅(qū)動模塊主要用于傳動電機(jī)、底盤電機(jī)和座椅電機(jī)的驅(qū)動管理；定時(shí)模塊包括定時(shí)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)定時(shí)模塊，用于為執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)定運(yùn)行時(shí)間；傳感器檢測模塊包括角位移傳感器、角速度傳感器和力傳感器模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測輪椅各驅(qū)動輪以及其他輔助裝置的運(yùn)動狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明輪椅車兼有以下優(yōu)點(diǎn):
1.使 用方便；乘坐者可獨(dú)立操作，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)上下樓梯，提高了乘坐者的行動自由度，減輕了看護(hù)人員的勞動強(qiáng)度；座椅的高度和傾斜角度均可調(diào)節(jié)，方便輪椅乘坐者使用。實(shí)施例的輪腿復(fù)合式輪椅車在攀爬及越障時(shí)，前腿與后退是分別同步進(jìn)行動作，其承載性增強(qiáng)，腿的運(yùn)動軌跡簡化，從而簡化了控制系統(tǒng)和控制操作。
2.爬樓能力強(qiáng)；輪椅車底盤安裝有前腿機(jī)構(gòu)及后腿機(jī)構(gòu)，使輪椅車相比現(xiàn)有爬樓輪椅車具有較強(qiáng)的攀爬能力，對環(huán)境較為復(fù)雜的路面或有障礙物及溝壕等地形具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；同時(shí)，爬樓梯時(shí)，交錯(cuò)分布的齒形輪可以卡住樓梯的臺階，有效地增強(qiáng)了輪椅車爬樓的動力，大大增強(qiáng)了輪椅車的爬樓能力。
3.安全穩(wěn)定好；實(shí)施例采用了輪腿復(fù)合式輪椅車設(shè)計(jì)，增加了爬樓及越障的安全性及舒適性，在爬樓及越障時(shí)輪腿的有效配合以支撐輪椅行進(jìn)，其機(jī)身穩(wěn)定性及承載性優(yōu)于現(xiàn)有的四腿和六腿機(jī)器人；并且本發(fā)明輪椅車在爬樓及越障時(shí)均正向行駛，符合人們攀爬行進(jìn)的習(xí)慣，增強(qiáng)使用者的安全感。
4.適用性高；在爬樓時(shí)，輪椅車得到爬樓梯機(jī)構(gòu)伸出，以實(shí)現(xiàn)爬樓梯動作，而在平地運(yùn)行時(shí)，爬樓梯機(jī)構(gòu)收回，以增強(qiáng)輪椅車運(yùn)動的速度和靈活性，具有良好的路面適用性。同時(shí)，本發(fā)明輪椅車既可以整體設(shè)計(jì)，也可以在普通輪椅的基礎(chǔ)上改裝，例如增加前腿機(jī)構(gòu)、爬樓機(jī)構(gòu)和座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等，成本增加較少，功能和效率卻大大增加。


圖1是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的前腿機(jī)構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的前腿機(jī)構(gòu)右視結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的前腿升降機(jī)構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的前腿升降機(jī)構(gòu)俯視結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的可調(diào)節(jié)腳踏板機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的輪椅車機(jī)架結(jié)構(gòu)不意圖9是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)示意圖10是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的爬樓梯機(jī)構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖12是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的爬樓梯機(jī)構(gòu)俯視結(jié)構(gòu)示意圖13是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的輪椅車上下樓梯示意圖；其中，圖13(a)為輪椅上樓梯工作階段的準(zhǔn)備狀態(tài)；圖13(b)為輪椅上樓梯中間過程狀態(tài)；圖13(c)為輪椅上樓梯完成階段狀態(tài)；圖13(d)為輪椅下樓梯階段準(zhǔn)備狀態(tài)；圖13(e)為輪椅下樓梯中間過程狀態(tài)；圖13(f)為輪椅下樓梯完成階段狀態(tài)；
圖14是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的輪椅車跨溝示意圖；其中，圖14(a)為輪椅跨溝工作階段的準(zhǔn)備狀態(tài)；圖14(b)為輪椅跨溝過程初始階段的狀態(tài)；圖14(c)為輪椅跨溝過程中間階段狀態(tài)；圖14(d)為輪椅跨溝過程結(jié)束狀態(tài)；
圖15是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的輪椅車越障不意圖；其中，圖15(a)為輪椅越障工作上坡初始階段；圖15(b)為輪椅越障主動輪攀爬狀態(tài)；圖15(c)為輪椅越障整體翻越狀態(tài)；圖15(d)為輪椅越障；圖15(e)為輪椅越障下坡中間階段；圖15(f)為輪椅越障下坡末端階段；
圖16是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖17是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的平地模式控制程序框圖18是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的爬樓模式控制程序框圖19是本發(fā)明可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車一種實(shí)施例的越障與過溝模式控制程序框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述:
本發(fā)明設(shè)計(jì)的可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車(簡稱輪椅車或輪椅，參見圖卜19)，采用模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于該輪椅主要由前腿機(jī)構(gòu)1、前腿升降機(jī)構(gòu)2、前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3、可調(diào)節(jié)腳踏板4、輪椅機(jī)架5、座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6、爬樓梯機(jī)構(gòu)7、控制器14、主動輪17和萬向輪18組成。
所述的前腿機(jī)構(gòu)I有兩組，兩組前腿機(jī)構(gòu)I通過前腿升降機(jī)構(gòu)2對稱安裝在輪椅機(jī)架5的前端懸臂上，由前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3向前腿機(jī)構(gòu)I傳輸動力；自帶電機(jī)的主動輪17安裝在輪椅機(jī)架5中部的兩側(cè)；座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6安裝在輪椅機(jī)架5上部的外滑道上；爬樓梯機(jī)構(gòu)7安裝在輪椅機(jī)架5的后端底部；萬向輪18則安裝在輪椅機(jī)架5的后端懸臂上。
所述各個(gè)主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和實(shí)施步驟都是獨(dú)立的，但輪椅上下樓梯的過程是由控制系統(tǒng)(控制器)協(xié)調(diào)各個(gè)主要機(jī)構(gòu)的動作順序共同作用完成的。
現(xiàn)介紹各個(gè)主要機(jī)構(gòu)的具體實(shí)施方式
(傳動和運(yùn)動方式也進(jìn)一步表達(dá)了機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)和連接方式)。
I).輪椅機(jī)架5的具體實(shí)施方式
:所述輪椅機(jī)架5是輪椅各機(jī)構(gòu)聯(lián)系的中心構(gòu)件，形狀酷似動物的軀干和四肢，主要包括前懸臂501、鏈輪擋板502、外滑道503、后懸臂504及安裝在其內(nèi)部的電池組505 ;兩組前腿機(jī)構(gòu)I固接在相應(yīng)的前腿升降機(jī)構(gòu)2下端，對稱連接在輪椅機(jī)架5的前懸臂501上,前腿機(jī)構(gòu)I通過鏈傳動與前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3連接；前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3布置在輪椅機(jī)架5內(nèi)前部；座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6通過四個(gè)連桿鉸接在輪椅機(jī)架5的外滑道503上，其上固定有座椅15及其他附件；手柄控制器14安裝在座椅的扶手上，通過導(dǎo)線與輪椅的電控器元件連接，實(shí)現(xiàn)控制功能；爬樓梯機(jī)構(gòu)7安裝在輪椅機(jī)架5的中底部和尾部，可以實(shí)現(xiàn)位姿調(diào)節(jié)功能，同時(shí)排輪717提供輪椅攀爬樓梯的動力；兩個(gè)主動輪17白帶電機(jī)，分別安裝在輪椅機(jī)架5的兩側(cè)；兩個(gè)萬向輪18分別對稱地固定在輪椅機(jī)架5的后懸臂504上。由前腿機(jī)構(gòu)1、主動輪17、爬樓梯機(jī)構(gòu)7及萬向輪18構(gòu)成八足輪腿復(fù)合式輪椅車，其任意兩組、三組或四組輪腿的組合可以配置為四足、六足或八足工作模式。輪腿機(jī)構(gòu)本身為現(xiàn)有技術(shù)。
2).前腿機(jī)構(gòu)I的具體實(shí)施方式
:前腿機(jī)構(gòu)I包括位姿調(diào)節(jié)和動力輸出兩個(gè)功能模塊；姿態(tài)調(diào)節(jié)模塊主要由左滑塊螺母101、主傳動軸102、左齒輪連桿104、左后連接板108、右后連接板111、右齒輪連桿112、前連`接板113、右滑塊螺母115、右絲杠116、左絲杠117、前腿箱體118、導(dǎo)向滑塊121及其導(dǎo)向桿120等組成；前腿箱體118的頂部安裝有多個(gè)平行的導(dǎo)軌119，與套接在右絲杠117上帶有齒條的左滑塊螺母101配合安裝，安裝在主傳動軸102上的左齒輪連桿104的上部帶有條形齒，與左滑塊螺母101配合安裝，通過轉(zhuǎn)動手柄調(diào)節(jié)滑塊螺母的位置，從而帶動左齒輪連桿104、前連接板113的擺動，實(shí)現(xiàn)第一關(guān)節(jié)位姿的調(diào)節(jié)功能；與另一導(dǎo)軌119配合并套接在右絲杠116上的右滑塊螺母115下端也帶有條形齒，與裝在主傳動軸102上的右齒輪連桿112嚙合連接，右齒輪連桿112的另一端鉸接導(dǎo)向滑塊121，滑塊可以安裝在后連接板111的導(dǎo)桿120上滑動，當(dāng)調(diào)節(jié)右絲杠116時(shí)，右滑塊螺母115帶動右齒輪連桿112擺動，右齒輪連桿112帶動導(dǎo)向滑塊121在導(dǎo)桿120上滑動，即可實(shí)現(xiàn)第二關(guān)節(jié)位姿的調(diào)節(jié)。動力輸出模塊由前腿箱體118、主傳動軸102、連軸齒輪106、后輪軸107、前輪軸I O 9、導(dǎo)向輪110、鏈輪114、小介輪105、傳動齒輪103等部件組成；一端鍵接鏈輪114的主傳動軸102利用軸承座安裝在前腿箱體118上，鍵接在主傳動軸102上的傳動齒輪103與小介輪105嚙合，小介輪105又與安裝在后輪軸107的連軸齒輪106嚙合，后輪軸107通過軸承座安裝在前連接板113和左齒輪連桿104之間，并安裝有導(dǎo)向輪110，連軸齒輪106與另一小介輪105嚙合，小介輪105又與安裝在前輪軸109上的連軸齒輪106嚙合，前輪軸109安裝在左后連接板108、右后連接板111之間，其上安裝有導(dǎo)向輪110。
前腿機(jī)構(gòu)I包括位姿調(diào)節(jié)和動力輸出兩個(gè)功能模塊；姿態(tài)調(diào)節(jié)模塊的工作過程是:旋轉(zhuǎn)左絲杠117帶動套接在其上的左滑塊螺母101沿著前腿導(dǎo)向軌119的方向移動，左滑塊螺母101帶動與其嚙合的左齒輪連桿104繞主傳動軸102轉(zhuǎn)動，從而帶動安裝在前連接板113和左齒輪連桿104 —端的后輪軸轉(zhuǎn)動，通過改變轉(zhuǎn)動左絲杠117的方向就可實(shí)現(xiàn)前腿機(jī)構(gòu)第一級關(guān)節(jié)的位姿調(diào)節(jié)；旋轉(zhuǎn)右絲杠116帶動套接在其上的右滑塊螺母115沿著前腿導(dǎo)向軌119的方向移動，右滑塊螺母115帶動與其嚙合的右齒輪連桿112繞主動軸102轉(zhuǎn)動，并帶動另一端鉸接的導(dǎo)向滑塊121沿著安裝在右后連接板111上的導(dǎo)向桿運(yùn)動，此時(shí)由于幾何關(guān)系的限制，導(dǎo)向桿120將帶動左、右后連接板108、11 I繞后輪軸107轉(zhuǎn)動，通過改變右絲杠116的旋轉(zhuǎn)方向就可實(shí)現(xiàn)前腿機(jī)構(gòu)第二級關(guān)節(jié)的位姿調(diào)節(jié)；協(xié)調(diào)控制左、右絲杠117、116的轉(zhuǎn)動即可實(shí)現(xiàn)前腿機(jī)構(gòu)位姿調(diào)節(jié)功能。
動力輸出模塊的工作過程是:控制器14控制前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3向前腿機(jī)構(gòu)4輸送動力，由鏈條帶動鏈輪114將運(yùn)動傳遞給主傳動軸102，傳動齒輪103通過小介輪105和連軸齒輪106將運(yùn)動傳遞給后輪軸107，后輪軸107的運(yùn)動通過齒輪組傳遞給前輪軸109，安裝在后輪軸107，前輪軸109上的導(dǎo)向輪110獲得動力輸出。
3).前腿升降機(jī)構(gòu)2的具體實(shí)施方式
:前腿升降機(jī)構(gòu)2由上連接板211、調(diào)高手柄210、軸承座套209、中間連接板208、小齒輪207、下連接板206、前腿絲杠205、螺母202、導(dǎo)向柱201、等構(gòu)件組成；調(diào)高手柄210通過軸承座連接在中間連接板208上，下端接有小齒輪207，大齒輪203用銷釘連接在絲杠螺母202下端，并與小齒輪207配合；絲杠螺母202套接在前腿絲杠205上，并用軸承連接在與中間連接板208固接的軸承座套209中，絲杠固定在上下連接板之間；兩個(gè)導(dǎo)向孔座204固接在中間連接板208的孔中，兩個(gè)導(dǎo)向柱201分別與之配合，且兩端分別固定在上連接板211和下連接板206上。轉(zhuǎn)動調(diào)高手柄210，帶動與小齒輪207嚙合的 大齒輪203轉(zhuǎn)動，大齒輪203帶動螺母202在軸承座套209內(nèi)轉(zhuǎn)動，此時(shí)前腿絲杠205就會產(chǎn)生運(yùn)動，相對于中間連接板208上移或者下移，由于前腿絲杠205的兩端分別連接在下連接板206和上連接板211上，上、下連接板211、206就會跟隨前腿絲杠205運(yùn)動；所述前腿機(jī)構(gòu)I連接在下連接板206上，就可以實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)功能。
前腿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的工作過程是:轉(zhuǎn)動調(diào)高手柄210，帶動與小齒輪207嚙合的大齒輪203轉(zhuǎn)動，大齒輪203帶動螺母202在軸承座套209內(nèi)轉(zhuǎn)動，此時(shí)前腿絲杠205就會產(chǎn)生運(yùn)動，相對于中間連接板208上移或者下移，由于前腿絲杠205的兩端分別連接在下連接板206和上連接板211上，上、下連接板211、206就會跟隨前腿絲杠205運(yùn)動；所述前腿機(jī)構(gòu)I連接在下連接板206上，就可以實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)功能。
4).前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3的具體實(shí)施方式
:前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3由前腿電機(jī)312、驅(qū)動錐齒輪304、中間軸承座305、驅(qū)動軸303，懸臂傳動軸306、軸302、鏈輪301等部件組成；前腿電機(jī)312通過前腿法蘭盤311連接在輪椅機(jī)架5的內(nèi)部，前腿電機(jī)312軸端安裝的驅(qū)動錐齒輪304與連接在驅(qū)動軸303上的傳動錐齒輪310配合，驅(qū)動軸303通過一對中間軸承座305固接在輪椅機(jī)架5的前端懸臂501上，驅(qū)動軸303的兩端分別鍵接有二級錐齒輪308，一對軸端鍵接有二級錐齒輪308的懸臂傳動軸306通過兩對懸臂軸承座307固定于輪椅機(jī)架5的前懸臂501下部，軸上齒輪分別與輸出軸302、驅(qū)動軸303上的二級錐齒輪308配合，兩個(gè)輸出軸302的另一端分別安裝有鏈輪301，并通過鏈輪軸承座309與輪椅機(jī)架5連接；控制器14輸出脈沖信號，控制前腿電機(jī)312的運(yùn)動狀態(tài)，并通過前腿電機(jī)312驅(qū)動豎錐齒輪304、傳動橫錐齒輪310將運(yùn)動傳遞給驅(qū)動軸303，驅(qū)動軸303通過二級錐齒輪308組傳遞給懸臂傳動軸306，懸臂傳動軸306將運(yùn)動傳遞給輸出軸302，輸出軸302帶動鏈輪301運(yùn)動，鏈輪301通過鏈傳動向前腿機(jī)構(gòu)I輸送動力。
前腿動力傳動機(jī)構(gòu)3的工作過程是:控制器14輸出脈沖信號，控制前腿電機(jī)312的運(yùn)動狀態(tài)，并通過前腿電機(jī)312驅(qū)動豎錐齒輪304、傳動橫錐齒輪310將運(yùn)動傳遞給驅(qū)動軸303，驅(qū)動軸303通過二級錐齒輪308組傳遞給懸臂傳動軸306，懸臂傳動軸306將運(yùn)動傳遞給輸出軸302，輸出軸302帶動鏈輪301運(yùn)動，鏈輪301通過鏈傳動向前腿機(jī)構(gòu)I輸送動力。
5).可調(diào)節(jié)腳踏板4的具體實(shí)施方式
:可調(diào)節(jié)腳踏板4由踏板手柄401、踏板絲杠403、踏板滑塊螺母404、腳踏板405、導(dǎo)向槽407等構(gòu)件組成；踏板手柄401與踏板絲杠403固接，并通過上軸承座402和下軸承座406安裝在輪椅機(jī)架5的中前部，踏板滑塊螺母404套接在踏板絲杠403上，且與固定在輪椅機(jī)架5前部的導(dǎo)向槽407配合，腳踏板405通過兩個(gè)銷釘與踏板滑塊螺母404連接；轉(zhuǎn)動踏板手柄401，帶動踏板絲杠403轉(zhuǎn)動，套接在其上的踏板滑塊螺母404將沿著踏板導(dǎo)軌407做直線運(yùn)動，而連接在滑塊螺母404上的腳踏板405就會隨之升 高或者降低。
可調(diào)節(jié)腳踏板4的工作過程是:轉(zhuǎn)動踏板手柄401，帶動踏板絲杠403轉(zhuǎn)動，套接在其上的踏板滑塊螺母404將沿著踏板導(dǎo)軌407做直線運(yùn)動，而連接在滑塊螺母404上的腳踏板405就會隨之升高或者降低。
6).座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的具體實(shí)施方式
:座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6包括角度調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)兩個(gè)模塊，其中角度調(diào)節(jié)模塊由座椅電機(jī)616、行星齒輪614、太陽齒輪613、前連桿617、隨動連桿601、后滑塊602、前滑塊612、座椅導(dǎo)向桿604和座椅機(jī)架619等部件組成；座椅電機(jī)616通過座椅法蘭盤615安裝在座椅機(jī)架619上，座椅電機(jī)吼6輸出軸端安裝的行星齒輪吼4與鍵接在橫連軸611上的太陽齒輪613嚙合，形成行星輪系，橫連軸611穿過前滑塊612的下部，且兩端分別用銷釘與前連桿617連接，前連桿617的另一端鉸接在輪椅機(jī)架5上，兩個(gè)隨動連桿601的一端分別鉸接在輪椅機(jī)架5上，另一端則分別鉸接在后滑塊602上，四個(gè)連桿構(gòu)成兩組四桿機(jī)構(gòu)；控制器14通過檢測輪椅的狀態(tài)，向座椅電機(jī)616發(fā)送脈沖信號，座椅電機(jī)616輸出軸帶動行星齒輪614圍繞太陽輪613運(yùn)動，使與座椅電機(jī)616連接的座椅機(jī)架619和前連桿617的夾角發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)由前連桿617、隨動連桿601、座椅機(jī)架619和輪椅機(jī)架5組成的四連桿機(jī)構(gòu)的位姿狀態(tài)；高度調(diào)節(jié)模塊調(diào)高旋鈕608、小錐齒輪605、大錐齒輪606、前絲杠603、絲杠螺母610、后滑塊602、前滑塊612、隨動連桿601、前連桿617等部件組成；絲杠螺母610嵌套于后滑塊602的中間孔，并套接在前絲杠603上，后滑塊602與兩個(gè)導(dǎo)桿604配合連接，導(dǎo)桿604的一端連接在座椅機(jī)架619上，一端連接在中間箱體607上，箱體607安裝在座椅機(jī)架619上，前絲杠603的一端安裝在座椅機(jī)架619上，另一端安裝有與調(diào)高旋鈕608末端錐齒輪609嚙合的小錐齒輪605，調(diào)高旋鈕608通過軸承座安裝在中間箱體607上；前滑塊612與導(dǎo)桿604配合安裝，并通過絲杠螺母610套接在后絲杠609上，后絲杠609的一端連接在座椅機(jī)架619上，另一端安裝有與調(diào)高旋鈕608末端錐齒輪609嚙合的小錐齒輪605 ;通過旋轉(zhuǎn)調(diào)高旋鈕608帶動大錐齒輪606轉(zhuǎn)動，與之嚙合齒輪605則帶動前絲杠603、后絲杠609轉(zhuǎn)動，套接在后絲杠609上的后絲杠螺母610和后滑塊602移動，套接在前絲杠603上的后前絲杠螺母610和前滑塊612也移動，從而改變兩個(gè)滑塊之間的距離；由前連桿617、隨動連桿601、輪椅機(jī)架5和滑塊之間導(dǎo)桿組成的‘連桿’可變的四連桿機(jī)構(gòu)，通過改變‘連桿’的長度，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)座椅高度的目的。
座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的工作過程是:座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括角度調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)兩個(gè)模塊；其中，角度調(diào)節(jié)模塊的工作過程是:控制器14通過檢測輪椅的狀態(tài)，向座椅電機(jī)616發(fā)送脈沖信號，座椅電機(jī)616輸出軸帶動行星齒輪614圍繞太陽輪613運(yùn)動,使與座椅電機(jī)616連接的座椅機(jī)架619和前連桿617的夾角發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)由前連桿617、隨動連桿601、座椅機(jī)架619和輪椅機(jī)架5組成四連桿機(jī)構(gòu)的位姿狀態(tài)；高度調(diào)節(jié)模塊的工作過程是:通過旋轉(zhuǎn)調(diào)高旋鈕608帶動大錐齒輪606轉(zhuǎn)動，與之嚙合齒輪則帶動前絲杠603、后絲杠609轉(zhuǎn)動，套接在后絲杠609上的后絲杠螺母610和后滑塊602以及套接在前絲杠603上的前絲杠螺母610和前滑塊612移動，從而改變兩個(gè)滑塊之間的距離；由前連桿617、隨動連桿601、輪椅機(jī)架5、后滑塊602和前滑塊612之間導(dǎo)桿組成的‘連桿’可變的四連桿機(jī)構(gòu)，通過改變‘連桿’的長度，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)座椅的高度；
7).爬樓梯機(jī)構(gòu)具體實(shí)施方式
:爬樓梯機(jī)構(gòu)7具有位姿調(diào)節(jié)和動力輸出兩個(gè)模塊，并由控制器14控制協(xié)調(diào)兩個(gè)模塊的工作。動力輸出模塊由下電機(jī)731、底盤機(jī)架719、介輪710、橫傳動軸724、輸出錐齒輪723，后傳動錐齒輪722、橫傳動軸724、前端齒輪725、小排輪軸729、排輪717等構(gòu)件組成；下電機(jī)731通過前法蘭盤730連接在底盤機(jī)架719內(nèi)部，下電機(jī)731輸出軸端鍵接的輸出錐齒輪723與安裝在橫傳動軸724的后傳動錐齒輪722配合，橫傳動軸724兩端分別鍵接軸端齒輪726并通過后軸承座721安裝在底盤機(jī)架719上；軸端齒輪719與安裝在排輪軸727的軸端齒輪726配合，排輪軸727通過軸承座安裝在底盤機(jī)架721上，并安裝有末端齒輪728和排輪717伸到底盤機(jī)架719外側(cè)，末端齒輪728與介輪710配合，介輪710又與排齒輪711配合，排齒輪711鍵接在小排輪軸729上，軸的另一端安裝有排輪717，排齒輪711又與另一個(gè)介輪710配合，介輪與另一個(gè)安裝在短排輪軸718上的排齒輪711配合， 小排輪軸729通過軸承連接在底盤機(jī)架719上，軸端安裝有排輪717，如此實(shí)現(xiàn)力矩的連續(xù)傳遞；底盤機(jī)架719的兩側(cè)分別裝有一組這樣的機(jī)構(gòu)，每組包含五個(gè)排輪717，四個(gè)介輪710，五個(gè)排齒輪711和其他輔助構(gòu)件，兩組機(jī)構(gòu)對稱分布；控制器14向下電機(jī)731發(fā)送脈沖信號，控制下電機(jī)731的運(yùn)動狀態(tài)，并通過輸出錐齒輪723、后傳動錐齒輪722將運(yùn)動傳遞給橫傳動軸724，通過軸端齒輪726、前端齒輪725將運(yùn)動傳遞給排輪軸727，排輪軸727的另一個(gè)末端齒輪728通過介輪710將運(yùn)動傳遞給小排輪軸729，通過所述的依次傳遞，齒輪組將運(yùn)動逐個(gè)傳遞給每個(gè)排齒輪；位姿調(diào)節(jié)模塊由后電機(jī)703，前電機(jī)714、后絲杠706，前絲杠715、后滑塊螺母705、前滑塊螺母733以及后拉桿707、后搖桿708、后連桿709、前搖桿712、前拉桿713等部件組成；前電機(jī)714通過后法蘭盤732固定在輪椅機(jī)架5底部中間位置，前電機(jī)714輸出軸端通過白帶離合器與前絲杠715固接，前絲杠715的另一端通過前軸承座702與輪椅機(jī)架5連接，前滑塊螺母733套接在前絲杠715上，并與固接在輪椅機(jī)架5上的導(dǎo)向槽701配合安裝，穿過前滑塊螺母733下部的前橫連桿716的兩端分別鉸接有前拉桿709，前拉桿709的另一端與前搖桿712的中部鉸接，前搖桿712 —端與輪椅機(jī)架5鉸接，一端與底盤機(jī)架719鉸接；后電機(jī)703通過上法蘭盤704安裝在輪椅機(jī)架5的尾部中間位置，后電機(jī)703輸出軸通過自帶離合器與后絲杠706連接，絲杠的另一端安裝在輪椅機(jī)架5上，后滑塊螺母705套接在后絲杠706上，后拉桿707與后滑塊螺母705鉸接，后拉桿707的另一端鉸接在后橫連桿720上，后橫連桿720的兩端與后搖桿708的中部連接，后搖桿708的一端鉸接在輪椅機(jī)架5的尾部，另一端與后拉桿707鉸接，后拉桿707的另一端與底盤機(jī)架7 19鉸接，從而形成一對對稱分布五桿機(jī)構(gòu)；模塊不工作時(shí)，離合器斷開，后電機(jī)703、前電機(jī)714空轉(zhuǎn)；工作時(shí)，離合器閉合，前電機(jī)714帶動前絲杠715轉(zhuǎn)動，套接在前絲杠715上的前螺母滑塊733沿著導(dǎo)向槽701的方向帶動前橫連桿716運(yùn)動，安裝在前橫連桿716兩端的前拉桿709帶動前搖桿712擺動，前搖桿712則帶動底盤機(jī)架719的一端運(yùn)動；后電機(jī)703帶動后絲杠706運(yùn)動，套接在后絲杠706上的后螺母滑塊705實(shí)現(xiàn)上下的移動，并帶動后拉桿707運(yùn)動，后拉桿707帶動另一端鉸接的后橫連桿720運(yùn)動，后橫連桿720則帶動后搖桿708運(yùn)動，后搖桿708帶動前連桿617運(yùn)動，前連桿617帶動底盤機(jī)架719的另一端運(yùn)動；通過前電機(jī)714、后電機(jī)703的配合，實(shí)現(xiàn)對五桿機(jī)構(gòu)的位置姿態(tài)的調(diào)節(jié)。
所述爬樓梯機(jī)構(gòu)7的工作過程是:爬樓梯機(jī)構(gòu)具有位姿調(diào)節(jié)和動力輸出兩個(gè)模塊，并由控制器控制協(xié)調(diào)兩個(gè)模塊的工作；其中，動力輸出模塊的工作過程是:控制器14向下電機(jī)731發(fā)送脈沖信號，控制下電機(jī)731的運(yùn)動狀態(tài)，并通過輸出錐齒輪722對將運(yùn)動傳遞給橫傳動軸724，橫傳動軸724通過軸端齒輪726、前端齒輪725將運(yùn)動傳遞給排輪軸727，排輪軸727的另一個(gè)末端齒輪728通過介輪710將運(yùn)動傳遞給小排輪軸729，通過所述的依次傳遞，齒輪組將運(yùn)動逐個(gè)傳遞給每個(gè)排輪717 ;位姿調(diào)節(jié)模塊的工作過程是:模塊不工作時(shí)，離合器斷開，后電機(jī)703、前電機(jī)714空轉(zhuǎn)；工作時(shí)，離合器閉合，前電機(jī)714帶動前絲杠715轉(zhuǎn)動，套接在前絲杠715上的前螺母滑塊733沿著導(dǎo)向槽的方向帶動前橫連桿716運(yùn)動，安裝在前橫連桿716兩端的前拉桿713帶動前搖桿712擺動，前搖桿712則帶動底盤機(jī)架719的一端運(yùn)動；后電機(jī)703帶動后絲杠706運(yùn)動，套接在后絲杠706上的后滑塊螺母705實(shí)現(xiàn)上下的移動，并帶動后拉桿707運(yùn)動，后拉桿707帶動另一端鉸接的后橫連桿720運(yùn)動，后橫連桿720則帶動 后搖桿708運(yùn)動，后搖桿708帶動后連桿709運(yùn)動，后連桿709帶動底盤機(jī)架719的另一端運(yùn)動；通過前電機(jī)714、后電機(jī)703配合，實(shí)現(xiàn)對五桿機(jī)構(gòu)的位置姿態(tài)的調(diào)節(jié)。
現(xiàn)結(jié)合附圖介紹本發(fā)明輪椅的工作原理和過程:
當(dāng)輪椅平地或爬坡行走時(shí)，只有控制器14、主動輪17和萬向輪18或前腿機(jī)構(gòu)I和爬樓梯機(jī)構(gòu)7工作，參與工作的兩組主動輪17及萬向輪18等同于普通電動輪椅，其運(yùn)動為兩驅(qū)形式。若僅靠兩組前腿機(jī)構(gòu)I及爬樓梯機(jī)構(gòu)7工作，其運(yùn)動為四驅(qū)形式。這兩種形式都稱之為四足模式；使用者通過搖桿和鍵盤向控制器14發(fā)送指令，主動輪17上的電機(jī)在控制器14的控制下，實(shí)現(xiàn)兩驅(qū)形式輪椅的直線行走，轉(zhuǎn)彎，后退等操作，及實(shí)現(xiàn)四驅(qū)形式輪椅的慢速前進(jìn)及爬坡等操作。其中四驅(qū)形式的前腿機(jī)構(gòu)I與爬樓梯機(jī)構(gòu)7可實(shí)現(xiàn)輪椅構(gòu)型重構(gòu)。
輪椅在上下樓梯或越障跨溝時(shí)，兩組前腿機(jī)構(gòu)1、爬樓梯機(jī)構(gòu)7與主動輪17及萬向輪18分別形成四足模式、六足模式及八足模式。其三種模式均為四驅(qū)，整個(gè)過程是三種模式復(fù)合交替參與工作。當(dāng)輪椅運(yùn)行于同一種模式或不同模式時(shí)，前腿機(jī)構(gòu)1、爬樓梯機(jī)構(gòu)7等將會根據(jù)樓梯或者障礙溝壑的結(jié)構(gòu)特性調(diào)節(jié)其構(gòu)件的位姿形態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)輪椅的可重構(gòu)特性。輪椅在上下樓梯或越障跨溝前需要調(diào)節(jié)腳踏板405的位置，防止與臺階或地面發(fā)生碰撞，旋轉(zhuǎn)踏板手柄401，帶動踏板絲杠403轉(zhuǎn)動，套接在其上的踏板滑塊螺母404連同腳踏板405做豎直方向的運(yùn)動，即可升高腳踏板的位置。根據(jù)樓梯臺階的高度，適當(dāng)調(diào)節(jié)前腿機(jī)構(gòu)I的位置，旋轉(zhuǎn)調(diào)高手柄210，通過齒輪傳動帶動螺母202轉(zhuǎn)動，與之配合的前腿絲杠205將沿著導(dǎo)向柱201的方向上下移動，與下連接板206固接的前腿機(jī)構(gòu)I也將上下移動。在上下第一級臺階前，需要降低爬樓梯機(jī)構(gòu)7與地面接觸，使萬向輪18脫離地面以改變?yōu)樗尿?qū)模式，由控制器14控制前電機(jī)714和后電機(jī)703分別帶動前絲杠715、后絲杠706轉(zhuǎn)動，套接在其上的前滑塊螺母733、后滑塊螺母705將會帶動后拉桿707、后搖桿708、后連桿709、前搖桿712、前拉桿713和底盤機(jī)架719做兩自由度的五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動，使得爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿發(fā)生改變，上下樓梯過程中，控制器14通過檢測輪椅的接觸情況，調(diào)整爬樓梯機(jī)構(gòu)7位姿狀態(tài)；同時(shí)轉(zhuǎn)動左絲杠117，與之配合的左滑塊螺母101將會帶動左齒輪連桿104圍繞主傳動軸102擺動一定角度；旋轉(zhuǎn)右絲杠116，一直配合的右滑塊螺母115將會帶動左齒輪連桿104圍繞主傳動軸102轉(zhuǎn)一定的角度，右齒輪連桿112的另一端鉸接的導(dǎo)向滑塊121將在導(dǎo)向桿120上滑動，從而調(diào)整前腿第二關(guān)節(jié)的位姿。通過前腿機(jī)構(gòu)I與爬樓梯機(jī)構(gòu)7調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)輪椅各部件之間的位姿變化，獲得輪椅構(gòu)型的重構(gòu)。
當(dāng)輪椅在執(zhí)行上樓任務(wù)時(shí)，前腿機(jī)構(gòu)I與爬樓梯機(jī)構(gòu)7的狀態(tài)參見圖13 (a)；當(dāng)執(zhí)行下樓任務(wù)時(shí)，前腿機(jī)構(gòu)I與爬樓梯機(jī)構(gòu)7的狀態(tài)參見圖13(d)。當(dāng)輪椅開始工作，由控制器14控制下電機(jī)731通過一系列的齒輪傳遞，使與地面接觸的排輪717配合主動輪17協(xié)調(diào)移動。當(dāng)前腿機(jī)構(gòu)I與樓梯接觸作用時(shí)，控制器14控制前腿電機(jī)312的工作，通過驅(qū)動軸303、懸臂傳動軸306和鏈輪301將動力傳輸給前腿機(jī)構(gòu)I的鏈輪114，從而帶動主傳動軸102的傳動齒輪103轉(zhuǎn)動,通過一系列的齒輪傳動,將動力傳輸給導(dǎo)向輪110,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向輪110、排輪717和主動輪17協(xié)調(diào)工作，輪椅在上下樓梯過程的中間階段的狀態(tài)分別參見圖13(b)和圖13(e)。同時(shí)需要時(shí)刻調(diào)整座椅的位姿以保證使用者的安全和舒適，控制器14通過檢測輪椅的傾角，向座椅電機(jī)616發(fā)出控制脈沖信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動,座椅電機(jī)616帶動行星輪614圍繞太陽輪613轉(zhuǎn)動，從而改變座椅機(jī)架619與前連桿617之間的夾角，使輪椅與輪椅機(jī)架的角度發(fā)生改變適應(yīng)樓梯的傾角。輪椅上下樓梯過程中，主動輪17保持與樓梯的接觸，控制器14控制其上的電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動輸出。在上下樓梯的過程中，前腿機(jī)構(gòu)1、排輪717與主動輪17與樓梯的接觸條件會發(fā)生變化，需要時(shí)刻調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I及爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿以實(shí)現(xiàn)輪椅構(gòu)型重構(gòu)，控制器14通過檢測輪椅所處的不同狀態(tài)，對爬樓梯機(jī)構(gòu)7，前腿機(jī)構(gòu)I和主動輪17的位姿狀態(tài)、運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以滿足不同接觸條件時(shí)輪椅的爬樓要求，直到輪椅完成爬樓梯工作，此時(shí)輪椅的狀態(tài)分別參見圖13(c)和圖13(f)。
當(dāng)輪椅在執(zhí)行跨溝任務(wù)時(shí)，主動輪17與爬樓梯機(jī)構(gòu)的排輪717在控制器14的控制下協(xié)調(diào)工作，當(dāng)主動輪17行進(jìn)到溝壑的邊緣，通過旋轉(zhuǎn)左絲杠117和右絲杠116分別帶動右齒輪連桿112、左齒輪連桿104，調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)兩個(gè)關(guān)節(jié)的相對位置，使前腿機(jī)構(gòu)I的位姿適應(yīng)跨溝時(shí)的需要(參見圖14(a))。當(dāng)導(dǎo)向輪110與地面接觸后，主動輪17離開地面，此時(shí)控制器14控制前腿電機(jī)312和下電機(jī)731的轉(zhuǎn)動，以保證排輪717和導(dǎo)向輪110協(xié)調(diào)工作，直到主動輪17重新與地面接觸，其狀態(tài)分別參見圖14(b、c)。主動輪17與地面接觸后，控制器14控制下電 機(jī)731和主動輪電機(jī)協(xié)調(diào)工作，同時(shí)，控制器14通過檢測輪椅的接觸情況，實(shí)時(shí)調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I及爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿，實(shí)現(xiàn)輪椅構(gòu)型重構(gòu)，直到輪椅完全跨過溝壑，狀態(tài)參見圖14(d)。
當(dāng)輪椅在執(zhí)行越障任務(wù)時(shí)，通過控制器14檢測障礙物的位置和高度，控制主動輪17運(yùn)行到合適的位置，通過旋轉(zhuǎn)左絲杠117和右絲杠116分別帶動右齒輪連桿112、左齒輪連桿104，調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)兩個(gè)關(guān)節(jié)的相對位置，重構(gòu)其構(gòu)型，使前腿機(jī)構(gòu)I的前導(dǎo)向輪110與障礙物接觸；控制器14控制前腿電機(jī)312的轉(zhuǎn)動，通過前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)3向前腿機(jī)構(gòu)I傳輸動力，同時(shí)調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I的位姿使得主動輪17離開地面，輪椅狀態(tài)參見圖15(a)?？刂破?4控制排輪717和導(dǎo)向輪110協(xié)調(diào)工作，同時(shí)調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I的位姿直到主動輪與障礙接觸，輪椅狀態(tài)參見圖15(b)。此時(shí)，控制器控制主動輪17和排輪717協(xié)調(diào)工作，直到輪椅整體爬上障礙物，輪椅狀態(tài)參見圖15(c)。主動輪17處于障礙物邊緣時(shí)，旋轉(zhuǎn)左絲杠117和右絲杠116分別帶動右齒輪連桿112、左齒輪連桿104，使前腿機(jī)構(gòu)I盡量向下伸直，并控制主動輪17緩慢轉(zhuǎn)動直到前腿機(jī)構(gòu)I接觸地面，輪椅狀態(tài)參見圖15 (d、e)?？刂破?4控制前腿電機(jī)312、下電機(jī)731使排齒輪和導(dǎo)向輪協(xié)調(diào)工作運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)輪椅構(gòu)型重構(gòu)以滿足不同接觸條件時(shí)輪椅的越障要求，直到主動輪17接觸地面，支持輪椅返回地面，輪椅狀態(tài)參見圖15(f)。在運(yùn)行過程中控制器時(shí)刻檢測輪椅的位姿情況控制座椅電機(jī)616的運(yùn)行，改變座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6的狀態(tài)，從而使得座椅15處在水平位置。
當(dāng)輪椅完成爬樓或跨溝工作后，控制器14控制后電機(jī)703的轉(zhuǎn)動，使后滑塊螺母705升高，帶動與后連桿709鉸接的底盤機(jī)架719 —端上升到原始位置，控制前電機(jī)714的轉(zhuǎn)動，使前滑塊螺母733回到原始位置，從而調(diào)節(jié)爬樓梯機(jī)構(gòu)恢復(fù)到平地工作時(shí)的位姿狀態(tài)，輪椅從八足模式切換為四足模式。
所述控制器14的具體實(shí)施方式
為:所述輪椅的控制系統(tǒng)包括主機(jī)X、從機(jī)W、輸入模塊M、顯示模塊N、電源模塊O、傳感器檢測模塊1P、故障診斷模塊Q、驅(qū)動模塊IR、通訊模塊S、驅(qū)動模塊2T、定時(shí)器模塊U和傳感器檢測模塊2V(參見圖16);整個(gè)控制系統(tǒng)由電源模塊O的蓄電池供電，進(jìn)行電量檢測和電壓輸出；系統(tǒng)的主機(jī)通人機(jī)交互接口接收并處理輸入模塊M的輸入信號，控制顯示模塊N中液晶和數(shù)碼管用于顯示輪椅參數(shù)設(shè)置及輪椅運(yùn)行狀態(tài)、接收和處理傳感檢測模塊IP輸入的信息、通過故障檢測模塊Q檢測系統(tǒng)故障，并進(jìn)行故障排除，控制驅(qū)動模塊IR，實(shí)現(xiàn)向主動輪上的電機(jī)、離合器和報(bào)警器發(fā)送驅(qū)動和控制信號，并通過通信模塊S實(shí)現(xiàn)與從機(jī)W的通信；從機(jī)W根據(jù)上位X機(jī)發(fā)送的信息和命令控制驅(qū)動模塊2T，驅(qū)動前腿傳動機(jī)構(gòu)的前腿電機(jī)312和爬樓梯機(jī)構(gòu)的前電機(jī)714、后電機(jī)703、下電機(jī)731和座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的座椅電機(jī)616的運(yùn)行，接收并處理傳感器檢測模塊2V輸入的信息，控制定時(shí)器模塊U控制離合器的通斷時(shí)間以獲取機(jī)構(gòu)的有效姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)前腿機(jī)構(gòu)和爬樓梯機(jī)構(gòu)的位姿調(diào)整；輸入模塊M包括鍵盤輸入和控制手柄，實(shí)現(xiàn)對輪椅運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)節(jié)；顯示模塊N包括液晶顯示和數(shù)碼顯示，實(shí)時(shí)顯示輪椅的狀態(tài)信息；傳感器檢測模塊IP包括位置傳感器和A / D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)輪椅的位置實(shí)時(shí)監(jiān)測并向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)；傳感檢測模塊2V實(shí)現(xiàn)主動輪、導(dǎo)向輪的角位移檢測、加速度檢測和受力檢測，并向從機(jī)實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)；定時(shí)器模塊U實(shí)現(xiàn)控制離合器調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)和爬樓梯機(jī)構(gòu)的位姿。
本發(fā)明的輪椅車平地運(yùn)行模式下的控制程序(參見圖17)采用面向數(shù)字的信號處理方式，并通過控制軟件得以實(shí)現(xiàn)。其具體步驟如下:
步驟1:系統(tǒng)運(yùn)行，進(jìn)入平地 運(yùn)行模式；
步驟2:系統(tǒng)初始化并執(zhí)行步驟3 ；
步驟3:各種參數(shù)初始化設(shè)置，并執(zhí)行步驟4 ；
步驟4:檢測按鍵和手柄是否正常，如果正常則執(zhí)行步驟5，否則執(zhí)行步驟6:
步驟5:顯示當(dāng)前電量及檔位，并執(zhí)行步驟7 ；
步驟6:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除；
步驟7:檢測前腿機(jī)構(gòu)和爬樓機(jī)構(gòu)是否收回，如果是則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟4 ；
步驟8:檢測座椅高度調(diào)節(jié)否，如果是則執(zhí)行步驟9，否則執(zhí)行步驟10 ；
步驟9:進(jìn)行座椅高度調(diào)節(jié)，并執(zhí)行步驟10 ；
步驟10:檢測檔位是否設(shè)置下，如果是則執(zhí)行步驟11，否則執(zhí)行步驟10 ；
步驟11:檢測手柄動作，如果有則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ；
步驟12:分析手柄信號，如果是前進(jìn)則執(zhí)行步驟14，否則執(zhí)行步驟15 ；
步驟13:等待；
步驟14:判斷是否前進(jìn)，如果是則執(zhí)行步驟15，否則執(zhí)行步驟16 ；
步驟15:檢測輪椅是否為手動模式，如果是則執(zhí)行步驟17，否則執(zhí)行步驟18:
步驟16:控制輪椅動作，后退或者轉(zhuǎn)彎，并執(zhí)行步驟12 ；
步驟17:繼續(xù)運(yùn)行，并執(zhí)行步驟12 ；
步驟18:以固定速度運(yùn)行，并執(zhí)行步驟19 ；
步驟19:檢測手柄信號，如果有則進(jìn)入步驟20，否則執(zhí)行步驟18 ；
步驟20:解除巡航模式并進(jìn)入步驟21 ；
步驟21:輪椅減速為I檔，并進(jìn)入步驟22 ；
步驟22:檢測是否有 停止信號，如果有則停止運(yùn)行，否則進(jìn)入步驟12。
本發(fā)明的輪椅車爬樓模式控制程序(參見圖18)，采用面向數(shù)字的信號處理方式，并通過軟件控制得以實(shí)現(xiàn)。其具體步驟如下:
步驟1:進(jìn)入爬樓運(yùn)行模式，系統(tǒng)初始化并執(zhí)行步驟2 ；
步驟2:初始化樓梯參數(shù)設(shè)置，并執(zhí)行步驟3 ；
步驟3:檢測按鍵和手柄是否正常，如果是則執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟5 ；
步驟4:液晶屏顯示電量及參數(shù)，并執(zhí)行步驟6 ；
步驟5:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除；
步驟6:判斷是手動模式還是自動模式，如果是手動模式則執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟15 ；
步驟7:檢測前腿機(jī)構(gòu)I姿態(tài)，判斷是否需要調(diào)節(jié)，如果需要則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ；
步驟8:手動調(diào)節(jié)前腿機(jī)構(gòu)I位姿達(dá)到合適的位姿，并執(zhí)行步驟9 ；
步驟9:檢測爬樓梯機(jī)構(gòu)7角度，判斷是否需要調(diào)節(jié)，如果不合適則執(zhí)行步驟10，否則執(zhí)行步驟11 ;
步驟10:手動調(diào)節(jié)底盤的傾角達(dá)到合適的角度，并執(zhí)行步驟11 ;
步驟11:檢測座椅傾角，判斷是否需要手動調(diào)節(jié)，如果需要則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ；
步驟12:手動調(diào)節(jié)座椅的姿態(tài)，并執(zhí)行步驟13 ；
步驟13:驅(qū)動前腿機(jī)構(gòu)、主動輪爬樓梯機(jī)構(gòu)進(jìn)行上下樓動作，并執(zhí)行步驟14:
步驟14:檢測是否為最后一級臺階，如果是則結(jié)束運(yùn)行，否則執(zhí)行步驟7 ；
步驟15:通過位置傳感器檢測樓梯的踢面、踏面以及臺階的位置參數(shù)，并執(zhí)行步驟16 ；
步驟16:判斷是否是第一個(gè)臺階，如果是則執(zhí)行步驟17，否則執(zhí)行步驟18:
步驟17:通過角位置以及角速度傳感器對導(dǎo)向輪和主動輪的轉(zhuǎn)角以及角速度進(jìn)行檢測，并執(zhí)行步驟19;
步驟18:繼續(xù)前行，并執(zhí)行步驟15 ；
步驟19:調(diào)整座椅姿態(tài)，并驅(qū)動前腿機(jī)構(gòu)，爬樓梯機(jī)構(gòu)的排齒輪及主動輪協(xié)調(diào)工作，并執(zhí)行步驟20;
步驟20:檢測是否行進(jìn)到下一級臺階，如果是則執(zhí)行步驟21，否則執(zhí)行步驟17 ；
步驟21:位置、角位置及角速度傳感器檢測，調(diào)整座椅姿態(tài)，并驅(qū)動前腿機(jī)構(gòu)以及主動輪上下樓，并執(zhí)行步驟22 ；
步驟22:檢測是否為最后一級臺階，如果是則結(jié)束運(yùn)行，否則執(zhí)行步驟21。
本發(fā)明的輪椅車越障與跨溝模式控制程序(參見圖19)，采用面向數(shù)字的信號處理方式，并通過軟件控制得以實(shí)現(xiàn)。其具體步驟如下:
步驟1:進(jìn)入越障及跨溝運(yùn)行模式，系統(tǒng)初始化并執(zhí)行步驟2 ；
步驟2:障礙及過溝參數(shù)初始化設(shè)置，并執(zhí)行步驟3 ;
步驟3:檢測按鍵和手柄是否正常，如果正常則執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟5:
步驟4:顯示當(dāng)前電量及檔位，并執(zhí)行步驟6 ;
步驟5:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除；
步驟6:判斷越障模式或跨溝模式，如果是越障模式則執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟14；
步驟7:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu) I和爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿狀態(tài)，并執(zhí)行步驟8 ;
步驟8:檢測主動輪是否接觸，如果接觸則執(zhí)行步驟9，否則執(zhí)行步驟7 ;
步驟9:通過座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6調(diào)整座椅姿態(tài)，驅(qū)動電機(jī)使輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟10 ；
步驟10:檢測是否完全爬上障礙，如果是則執(zhí)行步驟11，否則執(zhí)行步驟9 ；
步驟11:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I和爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟12 ；
步驟12:檢測主動輪是否接觸地面，如果是則執(zhí)行步驟13，否則執(zhí)行步驟11:
步驟13:收起爬樓梯機(jī)構(gòu),結(jié)束越障模式；
步驟14:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I和爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟15；
步驟15:檢測主動輪是否與地面脫離，如果是則執(zhí)行步驟16，否則執(zhí)行步驟14 ；
步驟16:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I和爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟17 ；
步驟17:檢測后輪是否脫離地面，如果是則執(zhí)行步驟18，否則執(zhí)行步驟16:
步驟18:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)I和爬樓梯機(jī)構(gòu)7的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟19 ；
步驟19:檢測排齒輪是否離開溝壑，如果是則執(zhí)行步驟20，否則執(zhí)行步驟18:
步驟20:收回爬樓梯機(jī)7構(gòu)，結(jié)束跨溝模式。
依據(jù)所述的程序步驟設(shè)計(jì)和工作要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難給出具體的軟件內(nèi)容。
本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
以上所述，僅為本發(fā)明輪椅車的一種具體實(shí)施方式
。本發(fā)明申請的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本申請權(quán)利 要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車，采用模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于該輪椅主要由前腿機(jī)構(gòu)、前腿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)、可調(diào)節(jié)腳踏板、輪椅機(jī)架、座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、爬樓梯機(jī)構(gòu)、座椅、安全帶、主動輪、萬向輪和控制器組成； 所述輪椅機(jī)架形狀酷似動物的軀干和四肢，是輪椅各機(jī)構(gòu)聯(lián)系的中心構(gòu)件，主要包括前懸臂、鏈輪擋板、外滑道、后懸臂及電池組；前腿機(jī)構(gòu)有兩組，通過前腿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對稱安裝在輪椅機(jī)架的前端懸臂上，通過鏈傳動與前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)連接；前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)布置在輪椅機(jī)架內(nèi)前部；座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過四個(gè)連桿鉸接在輪椅機(jī)架上部的外滑道上，其上固定有座椅；手柄控制器安裝在座椅的扶手上，通過導(dǎo)線與輪椅的控制器連接；爬樓梯機(jī)構(gòu)安裝在輪椅機(jī)架的后端底部，可以實(shí)現(xiàn)位姿調(diào)節(jié)功能，同時(shí)排齒輪提供輪椅攀爬樓梯的動力；兩個(gè)主動輪自帶電機(jī)，分別安裝在輪椅機(jī)架中部的兩側(cè)；兩個(gè)萬向輪分別對稱地固定在輪椅機(jī)架的后懸臂上； 所述前腿機(jī)構(gòu)包括位姿調(diào)節(jié)和動力輸出兩個(gè)功能模塊:動力傳輸模塊主要由箱體、導(dǎo)向輪、鏈輪、小介輪和傳動齒輪組成；一端鍵接鏈輪的主傳動軸利用軸承座安裝在箱體上，鍵接在主傳動軸上的傳動齒輪與小介輪嚙合，小介輪又與安裝在后輪軸的連軸齒輪嚙合，后輪軸通過軸承座安裝在前連接板和左齒輪連桿之間，并安裝有導(dǎo)向輪，連軸齒輪與另一小介輪嚙合，另一小介輪又與安裝在前輪軸上的連軸齒輪嚙合，前輪軸安裝在左后連接板、右后連接板之間，其上安裝有導(dǎo)向輪，通過鏈輪傳輸動力到兩個(gè)導(dǎo)向輪上，實(shí)現(xiàn)動力傳輸；姿態(tài)調(diào)節(jié)模塊主要由前連接板、左后連接板、右后連接板、右齒輪連桿、左齒輪連桿、左絲杠、右絲杠，左滑塊螺母、右滑塊螺母、導(dǎo)向滑塊及其導(dǎo)向桿組成；箱體的頂部安裝有多個(gè)平行的導(dǎo)軌，與套接在右絲杠上帶有齒條的左滑塊螺母配合安裝，安裝在傳動主傳動軸上的左齒輪連桿的上部帶有條形齒，與左滑塊螺母配合安裝，通過轉(zhuǎn)動手柄調(diào)節(jié)滑塊螺母的位置，從而帶動左齒輪連桿、前連接板的擺動，實(shí)現(xiàn)第一關(guān)節(jié)位姿的調(diào)節(jié)功能；與另一導(dǎo)軌配合并套接在左絲杠上的右滑塊螺母下端也帶有條形齒，與裝在傳動主傳動軸上的右齒輪連桿嚙合連接，右齒輪連桿的另一端鉸接導(dǎo)向滑塊，滑塊可以安裝在后連接板的導(dǎo)桿上滑動，當(dāng)調(diào)節(jié)左絲杠時(shí)，右滑塊螺母帶動右齒輪連桿擺動，右齒輪連桿帶動導(dǎo)向滑塊在導(dǎo)桿上滑動，即可實(shí)現(xiàn)第二關(guān)節(jié)位姿的調(diào)節(jié)； 所述的前腿升降機(jī)構(gòu)主要由調(diào)高手柄、中間連接板、前腿絲杠、螺母、導(dǎo)向柱、上連接板和下連接板組成；調(diào)高手柄通過軸承座連接在中間連接板上，下端接有小齒輪，大齒輪用銷釘連接在絲杠螺母下端，并與 小齒輪配合；絲杠螺母套接在前腿絲杠上，并用軸承連接在與中間連接板固接的軸承座套中，前腿絲杠固定在上下連接板之間；兩個(gè)導(dǎo)向孔座固接在中間連接板的孔中，兩個(gè)導(dǎo)向柱分別與之配合，且兩端分別固定在上連接板和下連接板上；旋轉(zhuǎn)調(diào)高手柄，可以帶動螺母旋轉(zhuǎn)，從而使得下連接板隨前腿絲杠上下移動，改變前腿機(jī)構(gòu)的高度； 所述前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)主要由前腿電機(jī)、驅(qū)動錐齒輪、中間軸承座、驅(qū)動軸，懸臂傳動軸和鏈輪組成；前腿電機(jī)通過前腿法蘭盤連接在輪椅機(jī)架的內(nèi)部，前腿電機(jī)的軸端安裝的驅(qū)動錐齒輪與連接在驅(qū)動軸上的傳動錐齒輪傳動配合，驅(qū)動軸通過一對中間軸承座固接在輪椅機(jī)架的前端懸臂上，驅(qū)動軸的兩端分別鍵接有二級錐齒輪，一對軸端鍵接有二級錐齒輪的懸臂傳動軸通過兩對懸臂軸承座固定于輪椅機(jī)架的前端懸臂下部，軸上齒輪分別與輸出軸、驅(qū)動軸上的二級錐齒輪傳動配合，兩個(gè)輸出軸的另一端分別安裝有鏈輪，并通過鏈輪軸承座與輪椅機(jī)架連接；由控制器控制前腿電機(jī)的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)對前腿機(jī)構(gòu)的動力輸送； 所述可調(diào)節(jié)腳踏板機(jī)構(gòu)主要由踏板手柄、踏板絲杠、踏板滑塊螺母和導(dǎo)向槽組成；踏板手柄與踏板絲杠固接，并通過上軸承座和下軸承座安裝在輪椅機(jī)架的中前部，踏板滑塊螺母套接在踏板絲杠上，其滑槽與固定在輪椅機(jī)架前部的導(dǎo)向槽配合，使滑塊可以在豎直方向運(yùn)動，腳踏板通過兩個(gè)銷釘與踏板滑塊螺母連接，轉(zhuǎn)動踏板手柄即可調(diào)整腳踏板的高度；所述的座椅安裝在座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的座椅機(jī)架上，安全帶安裝在座椅靠背位置的下部； 所述的座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分為角度調(diào)節(jié)模塊和高度調(diào)節(jié)模塊；角度調(diào)節(jié)模塊主要由座椅電機(jī)、行星齒輪、太陽齒輪、前連桿、隨動連桿、后滑塊、前滑塊、座椅導(dǎo)向桿和座椅機(jī)架組成；座椅電機(jī)通過座椅法蘭盤安裝在座椅機(jī)架上，輸出軸端安裝的行星齒輪與鍵接在橫連軸上的太陽齒輪嚙合，形成行星輪系，橫連軸穿過前滑塊的下部，且兩端分別用銷釘與前連桿連接，前連桿的另一端鉸接在輪椅機(jī)架上，兩個(gè)隨動連桿的一端分別鉸接在輪椅機(jī)架上，另一端則分別鉸接在后滑塊上，四個(gè)連桿構(gòu)成兩組四桿機(jī)構(gòu)，通過行星輪的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位姿形態(tài)；高度調(diào)節(jié)模塊主要由調(diào)高旋鈕、小錐齒輪、大錐齒輪、前絲杠、絲杠螺母、后滑塊、前滑塊、隨動連桿和前連桿組成；絲杠螺母嵌套于后滑塊的中間孔中，并套接在前絲杠上，后滑塊與兩個(gè)導(dǎo)桿配合連接，導(dǎo)桿的一端連接在座椅機(jī)架上，一端連接在中間箱體上，箱體安裝在座椅機(jī)架上，前絲杠的一端安裝在座椅機(jī)架上，另一端安裝有與調(diào)高旋鈕末端錐齒輪嚙合的小錐齒輪，調(diào)高旋鈕通過軸承座安裝在中間箱體上；前滑塊與導(dǎo)桿配合安裝，并通過絲杠螺母套接在后絲杠 上，后絲杠的一端連接在座椅機(jī)架上，另一端安裝有與調(diào)高旋鈕末端錐齒輪嚙合的小錐齒輪，兩組螺旋機(jī)構(gòu)組成了座椅的升降機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)動手柄即可調(diào)整座椅的高度，整個(gè)座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過內(nèi)滑道與輪椅機(jī)架上的外滑道連接； 所述爬樓梯機(jī)構(gòu)分為動力傳輸機(jī)構(gòu)和位姿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩個(gè)模塊；動力傳輸機(jī)構(gòu)模塊主要由下電機(jī)、底盤機(jī)架、介輪、橫傳動軸、輸出錐齒輪、后傳動錐齒輪和排齒輪、排齒輪軸組成；下電機(jī)通過前法蘭盤連接在底盤機(jī)架內(nèi)部，下電機(jī)軸端鍵接的輸出錐齒輪與安裝在橫傳動軸的后傳動錐齒輪配合，橫傳動軸兩端分別鍵接軸端齒輪，并通過后軸承座安裝在底盤機(jī)架上；軸端齒輪與安裝在排輪軸的前端齒輪配合，排輪軸通過軸承座安裝在底盤機(jī)架上，并安裝有末端齒輪和排齒輪，伸到底盤機(jī)架外側(cè)，末端齒輪與介輪配合，介輪又與排齒輪配合，排齒輪鍵接在小排齒輪軸上，軸的另一端安裝有排齒輪，排齒輪又與另一個(gè)介輪配合，介輪與另一個(gè)安裝在輪軸上的排齒輪配合，小排齒輪軸通過軸承連接在底盤機(jī)架上，軸端安裝有排齒輪，實(shí)現(xiàn)力矩的連續(xù)傳遞；動力傳輸機(jī)構(gòu)有兩組，分別安裝在底盤機(jī)架的兩側(cè)，每組主要包含五個(gè)排齒輪，四個(gè)介輪和五個(gè)排齒輪，兩組動力傳輸機(jī)構(gòu)對稱分布，由控制器控制下電機(jī)的轉(zhuǎn)動，向排齒輪傳遞實(shí)現(xiàn)爬樓所需的動力；位姿調(diào)節(jié)模塊主要由后電機(jī)，前電機(jī)、后絲杠，前絲杠、后滑塊螺母、前滑塊螺母以及后拉桿、后搖桿、后連桿、前搖桿和前拉桿等部件組成；前電機(jī)通過后法蘭盤固定在輪椅機(jī)架底部中間位置，輸出軸端通過自帶離合器與前絲杠固接，前絲杠的另一端通過前軸承座與輪椅機(jī)架連接，前滑塊螺母套接在前絲杠上，并與固接在輪椅機(jī)架上的導(dǎo)向槽配合安裝，穿過前滑塊螺母下部的前橫軸的兩端分別鉸接有前拉桿，前拉桿的另一端與前搖桿的中部鉸接，前搖桿一端與輪椅機(jī)架鉸接，一端與底盤機(jī)架鉸接；后電機(jī)通過上法蘭盤安裝在輪椅機(jī)架的尾部中間位置，輸出軸通過白帶離合器與后絲杠連接，絲杠的另一端安裝在輪椅機(jī)架上，后滑塊螺母套接在后絲杠上，后拉桿與后滑塊螺母絞接，后拉桿的另一端絞接在后橫連桿上，后橫連桿的兩端與后搖桿的中部連接，后搖桿的一端鉸接在輪椅機(jī)架的尾部，另一端與后拉桿鉸接，后拉桿的另一端與底盤機(jī)架鉸接，從而形成一對對稱分布五桿機(jī)構(gòu)，通過前電機(jī)和后電機(jī)分別調(diào)節(jié)前滑塊螺母和后滑塊螺母的位置，帶動連桿的位置變化，實(shí)現(xiàn)底盤位姿的調(diào)整； 所述的控制器是可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車的控制機(jī)構(gòu)，其主要包括主機(jī)、從機(jī)、輸入模塊、顯示模塊、電源模塊、傳感器檢測模塊、故障診斷模塊、驅(qū)動模塊、通訊模塊、驅(qū)動模塊、定時(shí)器模塊和傳感器檢測模塊；輸入模塊包括鍵盤輸入和手柄輸入兩個(gè)子模塊，用于操作命令輸入；顯示模塊包括液晶顯示和數(shù)碼顯示兩個(gè)子模塊，用于顯示輪椅運(yùn)行狀態(tài)；電源模塊包括蓄電池、電量檢測和電壓輸出模塊，為整個(gè)輪椅提供能源；傳感器檢測模塊包括位置檢測和A / D信號轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測輪椅運(yùn)行位置并與主機(jī)通信；故障診斷模塊包括故障診斷和故障排除模塊，用于檢測和排除輪椅運(yùn)行模式切換時(shí)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障；驅(qū)動模塊主要用于驅(qū)動主電機(jī)、離合器與報(bào)警器；驅(qū)動模塊主要用于傳動電機(jī)、底盤電機(jī)和座椅電機(jī)的驅(qū)動管理；定時(shí)模塊包括定時(shí)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)定時(shí)模塊，用于為執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)定運(yùn)行時(shí)間；傳感器檢測模塊包括角位移傳感器、角速度傳感器和力傳感器模塊，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測輪椅各驅(qū)動輪以及其他輔助裝置的運(yùn)動狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車，其特征在于所述的前腿機(jī)構(gòu)、主動輪、爬樓梯機(jī)構(gòu)及萬向輪構(gòu)成八足輪腿復(fù)合式輪椅車，其任意兩組、三組或四組輪腿的組合可以配置為四足、六足或八足工作模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車，其特征在于所述的輪椅車平地運(yùn)行模式下的控制程序，采用面向數(shù)字的信號處理方式，具體步驟如下: 步驟1:系統(tǒng)運(yùn)行，進(jìn)入平地運(yùn)行模式； 步驟2:系統(tǒng)初始化并執(zhí)行步驟3 ； 步驟3:各種參數(shù)初始化設(shè)置，并執(zhí)行步驟4 ； 步驟4:檢測按鍵和手柄是否正常，如果正常則執(zhí)行步驟5，否則執(zhí)行步驟6 ； 步驟5:顯示當(dāng)前電量及檔位，并執(zhí)行步驟7 ； 步驟6:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除； 步驟7:檢測前腿機(jī)構(gòu)和爬樓機(jī)構(gòu)是否收回，如果是則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟4 ； 步驟8:檢測座椅高度調(diào)節(jié)否，如果是則執(zhí)行步驟9，否則執(zhí)行步驟10 ； 步驟9:進(jìn)行座椅高度調(diào)節(jié)，并執(zhí)行步驟10 ； 步驟10:檢測檔位是否設(shè)置下，如果是則執(zhí)行步驟11，否則執(zhí)行步驟10 ； 步驟11:檢測手柄動作，如果有則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ； 步驟12:分析手柄信號，如果是前進(jìn)則執(zhí)行步驟14，否則執(zhí)行步驟15 ； 步驟13:等待； 步驟14:判斷是否前進(jìn)，如果是則執(zhí)行步驟15，否則執(zhí)行步驟16 ； 步驟15:檢測輪椅是否為手動模式，如果是則執(zhí)行步驟17，否則執(zhí)行步驟18 ； 步驟16:控制輪椅動作，后退或者轉(zhuǎn)彎，并執(zhí)行步驟12 ； 步驟17:繼續(xù)運(yùn)行，并執(zhí)行步驟12 ； 步驟18:以固定速度運(yùn)行，并執(zhí)行步驟19 ； 步驟19:檢測手柄信號，如果有則進(jìn)入步驟20，否則執(zhí)行步驟18 ； 步驟20:解除巡航模式并進(jìn)入步驟21 ；步驟21:輪椅減速為I檔，并進(jìn)入步驟22 ； 步驟22:檢測是否有停止信號，如果有則停止運(yùn)行，否則進(jìn)入步驟12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車，其特征在于所述的輪椅車爬樓模式控制程序，采用面向數(shù)字的信號處理方式，具體步驟如下: 步驟1:進(jìn)入爬樓運(yùn)行模式，系統(tǒng)初始化并執(zhí)行步驟2 ； 步驟2:初始化樓梯參數(shù)設(shè)置，并執(zhí)行步驟3 ； 步驟3:檢測按鍵和手柄是否正常，如果是則執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟5: 步驟4:液晶屏顯示電量及參數(shù)，并執(zhí)行步驟6 ; 步驟5:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除； 步驟6:判斷是手動模式還是自動模式，如果是手動模式則執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟15 ； 步驟7:檢測前腿機(jī)構(gòu)姿態(tài)，判斷是否需要調(diào)節(jié)，如果需要則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟9 ； 步驟8:手動調(diào)節(jié)前腿機(jī)構(gòu)I位姿達(dá)到合適的位姿，并執(zhí)行步驟9 ； 步驟9:檢測爬樓梯機(jī)構(gòu)角度，判斷是否需要調(diào)節(jié)，如果不合適則執(zhí)行步驟10，否則執(zhí)行步驟11 ; 步驟10:手動調(diào)節(jié)底盤的傾角達(dá)到合適的角度，并執(zhí)行步驟11 ； 步驟11:檢測座椅傾角，判斷是否需要手動調(diào)節(jié)，如果需要則執(zhí)行步驟12，否則執(zhí)行步驟13 ； 步驟12:手動調(diào)節(jié)座椅的姿態(tài)，并執(zhí)行步驟13 ； 步驟13:驅(qū)動前腿機(jī)構(gòu)、主動輪爬樓梯機(jī)構(gòu)進(jìn)行上下樓動作，并執(zhí)行步驟14: 步驟14:檢測是否為最后一級臺階，如果是則結(jié)束運(yùn)行，否則執(zhí)行步驟7 ； 步驟15:通過位置傳感器檢測樓梯的踢面、踏面以及臺階的位置參數(shù)，并執(zhí)行步驟16 ； 步驟16:判斷是否是第一個(gè)臺階，如果是則執(zhí)行步驟17，否則執(zhí)行步驟18: 步驟17:通過角位置以及角速度傳感器對導(dǎo)向輪和主動輪的轉(zhuǎn)角以及角速度進(jìn)行檢測，并執(zhí)行步驟19; 步驟18:繼續(xù)前行，并執(zhí)行步驟15 ； 步驟19:調(diào)整座椅姿態(tài)，并驅(qū)動前腿機(jī)構(gòu)，爬樓梯機(jī)構(gòu)的排齒輪及主動輪協(xié)調(diào)工作，并執(zhí)行步驟20 ；· 步驟20:檢測是否行進(jìn)到下一級臺階，如果是則執(zhí)行步驟21，否則執(zhí)行步驟17 ； 步驟21:位置、角位置及角速度傳感器檢測，調(diào)整座椅姿態(tài)，并驅(qū)動前腿機(jī)構(gòu)以及主動輪上下樓，并執(zhí)行步驟22; 步驟22:檢測是否為最后一級臺階，如果是則結(jié)束運(yùn)行，否則執(zhí)行步驟21。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車，其特征在于所述的輪椅車越障與跨溝模式控制程序，采用面向數(shù)字的信號處理方式，其具體步驟如下: 步驟1:進(jìn)入越障及跨溝運(yùn)行模式，系統(tǒng)初始化并執(zhí)行步驟2 ； 步驟2:障礙及過溝參數(shù)初始化設(shè)置，并執(zhí)行步驟3 ； 步驟3:檢測按鍵和手柄是否正常，如果正常則執(zhí)行步驟4，否則執(zhí)行步驟5 ； 步驟4:顯示當(dāng)前電量及檔位，并執(zhí)行步驟6 ；步驟5:系統(tǒng)暫停并報(bào)警，進(jìn)行故障排除；步驟6:判斷越障模式或跨溝模式，如果是越障模式則執(zhí)行步驟7，否則執(zhí)行步驟14 ；步驟7:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)和爬樓梯機(jī)構(gòu)的位姿狀態(tài)，并執(zhí)行步驟8 ；步驟8:檢測主動輪是否接觸，如果接觸則執(zhí)行步驟9，否則執(zhí)行步驟7 ；步驟9:通過座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整座椅姿態(tài)，驅(qū)動電機(jī)使輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟10 ；步驟10:檢測是否完全爬上障礙，如果是則執(zhí)行步驟11，否則執(zhí)行步驟9:步驟11:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)和爬樓梯機(jī)構(gòu)的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟12 ；步驟12:檢測主動輪是否接觸地面，如果是則執(zhí)行步驟13，否則執(zhí)行步驟11 ；步驟13:收起爬樓梯機(jī)構(gòu),結(jié)束越障模式；步驟14:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)和爬樓梯機(jī)構(gòu)的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟15 ；步驟15:檢測主動輪是否與地面脫離，如果是則執(zhí)行步驟16，否則執(zhí)行步驟14 ；步驟16:調(diào)整前腿機(jī)構(gòu)和爬樓梯機(jī)構(gòu)的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟17 ；步驟17:檢測后輪是否脫離地面，如果是則執(zhí)行步驟18，否則執(zhí)行步驟16:步驟18:調(diào)整前腿機(jī) 構(gòu)和爬樓梯機(jī)構(gòu)的位姿狀態(tài)，驅(qū)動輪椅運(yùn)行，并執(zhí)行步驟19 ；步驟19:檢測排齒輪是否離開溝壑，如果是則執(zhí)行步驟20，否則執(zhí)行步驟18 ；步驟20:收回爬樓梯機(jī)構(gòu)，結(jié)束跨溝模式。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可重構(gòu)的輪腿復(fù)合式輪椅車，采用模塊化設(shè)計(jì)，其特征在于該輪椅主要由前腿機(jī)構(gòu)、前腿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)、可調(diào)節(jié)腳踏板、輪椅機(jī)架、座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、爬樓梯機(jī)構(gòu)、座椅、安全帶、主動輪、萬向輪和控制器組成；所述輪椅機(jī)架是輪椅各機(jī)構(gòu)聯(lián)系的中心構(gòu)件，兩組前腿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對稱安裝在輪椅機(jī)架的前端懸臂上，并與前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)連接；前腿動力傳輸機(jī)構(gòu)布置在輪椅機(jī)架內(nèi)的前部；座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過四個(gè)連桿鉸接在輪椅機(jī)架上部的外滑道上，其上固定有座椅；手柄控制器安裝在座椅扶手上，并與控制器連接；爬樓梯機(jī)構(gòu)安裝在輪椅機(jī)架后端底部；兩個(gè)主動輪分別安裝在輪椅機(jī)架中部兩側(cè)；兩個(gè)萬向輪對稱固定在輪椅機(jī)架的后懸臂上。
文檔編號A61G5/06GK103230320SQ201310165449
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者曹東興, 呂龍飛, 于超, 單亞楠, 李惠 申請人:河北工業(yè)大學(xué)