一種機器人輪椅車的制作方法
【專利摘要】一種機器人輪椅車，它涉及一種輪椅車?，F(xiàn)有輪椅的大多為協(xié)助肢殘患者和行動不便的人實現(xiàn)代步的功能，功能單一且應急效果差。本發(fā)明中動力中坐板的下端面設有腿部移動系統(tǒng)；腿部移動系統(tǒng)包括前腿連接軸、后腿連接軸和兩組人字形調(diào)節(jié)支架，每個前腿桿和每個后腿桿各設有一個行走輪總成，處于兩個前腿桿上的兩個行走輪總成通過前腿連接軸相連接，處于兩個后腿桿上的兩個行走輪總成通過后腿連接軸相連接，供電電源驅(qū)動前腿連接軸和后腿連接軸轉(zhuǎn)動；每個棘爪做出伸出輪轂外或縮進輪轂內(nèi)的動作。本發(fā)明不僅應用在醫(yī)用和日常生活中，本發(fā)明還能夠配備的攝像和傳感器設備，當座椅轉(zhuǎn)換成擔架車時可充當救援設備、探測和偵查車使用，實現(xiàn)了一車多用的功能。
【專利說明】
一種機器人輪椅車
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種機器人輪椅車，屬于機械及自動化技術領域。
【背景技術】
[0002]輪椅是康復的重要工具，它不僅是肢體傷殘者和行動不便人士的代步工具，更重要的是使他們借助于輪椅進行身體鍛煉和參與社會活動。普通輪椅一般由輪椅架、車輪、剎車裝置及座靠四部分組成。目前市場上銷售的輪椅大多使用履帶爬坡、爬樓導致笨重，操作繁瑣，不可折疊或拆卸導致裝運不方便，沒有多種功能，只是爬樓代步的功能，因此使用具有一定局限性。另外，使用輪椅的人群多為肢體傷殘者和行動不便人士，一旦發(fā)生需要急救的狀況時，因輪椅的結構不可改變使其使用范圍受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種機器人輪椅車，以解決現(xiàn)有輪椅依靠履帶爬樓的笨重以及功能的操作復雜問題，同時也解決現(xiàn)有輪椅功能單一且應急效果差的問題。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術問題采取的技術方案是:
[0005]—種機器人輪椅車，它包括動力傳輸系統(tǒng)、角度傳感系統(tǒng)、承重變形系統(tǒng)、腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成；
[0006]所述動力傳輸系統(tǒng)包括供電電源、總電機和兩個分電機；
[0007]所述角度傳感系統(tǒng)包括控制器、端部傳感器、角度位移傳感器和四組電磁鐵，所述控制器、端部傳感器、角度位移傳感器和四組電磁鐵均與供電電源相連接，控制器分別與分電機相連接；
[0008]所述承重變形系統(tǒng)包括腳靠板、坐板和背靠板，所述腳靠板、坐板和背靠板從下至上依次設置，所述坐板水平設置在腳靠板和背靠板之間，所述坐板的前端與腳靠板的上端相鉸接，所述坐板的后端與背靠板相鉸接;所述坐板的下端面設置有腿部移動系統(tǒng)；
[0009]所述腿部移動系統(tǒng)包括前腿連接軸、后腿連接軸和兩組人字形調(diào)節(jié)支架，每組人字形調(diào)節(jié)支架包括前腿桿、后腿桿、齒輪和齒條，后腿桿設置在前腿桿的中部且二者形成人字形結構，后腿桿上設置有一個分電機，分電機的輸出軸上套裝有齒輪，所述前腿桿上設置有齒條，所述后腿桿的齒輪在分電機的驅(qū)動下與前腿桿上的齒條相嚙合，每個前腿桿的下端和每個后腿桿的下端各設置有一個行走輪總成，處于兩個前腿桿上的兩個行走輪總成通過前腿連接軸相連接，處于兩個后腿桿上的兩個行走輪總成通過后腿連接軸相連接，所述總電機通過供電電源驅(qū)動前腿連接軸和后腿連接軸轉(zhuǎn)動；
[0010]所述總電機還驅(qū)動四個行走輪總成進行同步轉(zhuǎn)動，每個行走輪總成對應有一組電磁鐵，每個行走輪總成包括輪轂和棘爪組件，棘爪組件與輪轂相連接，輪轂與前腿連接軸或后腿連接軸相連接，每個棘爪組件在電磁鐵的控制下做出伸出輪轂外或縮進輪轂內(nèi)的動作。
[0011]當棘爪組件為直彈式棘爪組件時，棘爪組件與電磁鐵對應設置，行走輪總成包括輪轂和直彈式棘爪組件，該直彈式棘爪組件及其對應的一組電磁鐵均設置在輪轂內(nèi)，直彈式棘爪組件包括多個直彈式棘爪單體，輪轂的圓周端面上加工有與直彈式棘爪單體一一對應設置的多個第一通孔，多個直彈式棘爪單體均布在其對應的一組電磁鐵上，每個直彈式棘爪單體包括第一彈簧、第一支撐桿和第一端部支撐塊，第一支撐桿的一端固定連接在其對應的一組電磁鐵上，第一支撐桿上套裝有第一彈簧，第一彈簧的一端與其對應的一組電磁鐵相接觸，第一彈簧的另一端與第一端部支撐塊固定連接，當該組電磁鐵通電時，電磁鐵使第一支撐桿伸出其對應的第一通孔形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵斷電時，第一端支撐塊在電磁鐵的無電磁力情況下，行走輪總成向前滾動并在其重力作用下壓縮第一彈簧，直彈式棘爪組件通過第一彈簧被壓回輪轂中形成平地使用狀態(tài)。
[0012]當棘爪組件為趴伏式棘爪組件時，棘爪組件與電磁鐵對應設置，行走輪總成包括輪轂和趴伏式棘爪組件，該趴伏式棘爪組件對應的電磁鐵設置在輪轂內(nèi)，趴伏式棘爪組件包括輔助支撐架和多個趴伏式棘爪單體，輪轂的圓周端面上加工有多個與趴伏式棘爪單體一一對應設置的第二通孔，多個趴伏式棘爪單體均布在其對應的電磁鐵上，每個趴伏式棘爪單體包括第二彈簧、第二支撐桿和第二端部支撐塊，輔助支撐架與輪轂同軸設置，多個第二端部支撐塊沿輪轂的圓周方向均布在輪轂外且每個第二端部支撐塊的固定端鉸接在輔助支撐架上，第二支撐桿的一端固定連接在其對應的電磁鐵上，第二支撐桿上套裝有第二彈簧，第二彈簧的一端與其對應的電磁鐵相接觸，第二彈簧的另一端與第二端部支撐塊的中部固定連接，當電磁鐵通電時，第二端部支撐塊的活動端在電磁力的作用下伸出其對應的第二通孔形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵斷電時已無電磁力，第二端部支撐塊在重力作用下壓縮第二彈簧縮回輪轂中形成平地使用狀態(tài)。
[0013]當行走輪總成套裝在前腿連接軸上且棘爪組件為縮卷式棘爪組件時，行走輪總成包括輪轂、伸縮盤和縮卷式棘爪組件，電磁鐵設置在前腿連接軸上，輪轂和伸縮盤同軸設置且二者均套裝在前腿連接軸上，所述縮卷式棘爪組件包括多個縮卷式棘爪單體，多個縮卷式棘爪單體均布在伸縮盤上，輪轂的圓周端面上加工有多個與縮卷式棘爪單體一一對應設置的第三通孔，每個縮卷式棘爪單體包括連接桿和第三支撐桿，連接桿的一端固定連接在伸縮盤上，連接桿另一端與第三支撐桿的固定端相鉸接，第三支撐桿處于輪轂內(nèi)且第三支撐桿的活動端朝向其對應的第三通孔，所述伸縮盤上加工有第一卡槽，所述輪轂上加工有第二卡槽，所述前腿連接軸沿其長度方向加工有滑槽，滑槽內(nèi)設置有與電磁鐵相連接的凸塊，凸塊沿滑槽的長度方向往復滑動且其分別與第一卡槽和第二卡槽相配合設置，當電磁鐵通電時，凸塊移動到第一卡槽內(nèi)，伸縮盤處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，伸縮盤通過連接桿帶動第三支撐桿穿過其對應的第三通孔使行走輪總成形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵斷電時，凸塊在第三彈簧的作用下移動到第二卡槽內(nèi)，輪轂處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，多個縮卷式棘爪單體在輪轂向前滾動壓力下被壓回輪轂內(nèi)使行走輪總成形成平地使用狀態(tài)。
[0014]行走輪總成還包括成品輪，棘爪組件為直彈式棘爪組件、隊伏式棘爪組件或縮卷式棘爪組件，棘爪組件與輪轂相配合設置且二者均位于成品輪的內(nèi)側(cè)。
[0015]它還包括重錘平衡系統(tǒng)，所述重錘平衡系統(tǒng)設置在腿部移動系統(tǒng)的上端或者坐板的下端面，所述重錘平衡系統(tǒng)與角度傳感系統(tǒng)電連接，重錘平衡系統(tǒng)包括重錘本體、活環(huán)與吊桿，吊桿的上端設置在人字形調(diào)節(jié)支架上或者坐板的下端面，吊桿的下端穿過活環(huán)并與重錘本體相連接。
[0016]基于【具體實施方式】六實現(xiàn)的一種機器人輪椅車的動態(tài)平衡控制方法，乘坐人坐在承重變形系統(tǒng)上，腿部移動系統(tǒng)通過四個行走輪總成在平地上移動，當端部傳感器感應到前方地勢為樓梯時，端部傳感器將前方信號發(fā)送到控制器或通過手動開關通電控制四組電磁鐵通電，從而使棘爪組件形成臺階使用狀態(tài)，腿部移動系統(tǒng)通過四個行走輪總成在棘爪組件伸出輪轂的情況下，開始攀登臺階，由于攀登時產(chǎn)生角度，角度位移傳感器檢測到樓梯角度，并將該角度信號傳輸?shù)娇刂破鳎刂破魍ㄟ^控制分電機輸出軸的轉(zhuǎn)動;或者重錘平衡系統(tǒng)檢測到樓梯的傾斜角度，并由重錘直接壓動開關或者觸點接通電路控制分電機輸出軸的轉(zhuǎn)動，每組人字形調(diào)節(jié)支架中的前腿桿和后腿桿通過固定在分電機上的齒輪和前腿桿上齒條的咬合實現(xiàn)后腿桿向下移動，確保承重變形系統(tǒng)中的坐板始終保持水平狀態(tài)；當腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成相配合達到平地面時，由人工斷開通電開關或者由傳感器將前方信號發(fā)送到控制器，控制器控制四組電磁鐵斷電，從而使棘爪組件由于重力作用被壓回到原始平地位置形成平地使用狀態(tài)，同時重錘平衡系統(tǒng)或角度位移傳感器檢測到平地使用狀態(tài)時，將該角度數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器通過控制分電機，或由重錘平衡系統(tǒng)檢測其角度壓動反向電路開關，輸出軸反向轉(zhuǎn)動控制后腿桿向上提升，確保承重變形系統(tǒng)中的坐板始終保持水平狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]1、本發(fā)明通過動力傳輸系統(tǒng)、角度傳感系統(tǒng)、承重變形系統(tǒng)、腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成之間的相互配合能夠有效實現(xiàn)平地移動、上坡、下坡、登樓梯及其他狀況下的行走狀態(tài)，承重變形系統(tǒng)根據(jù)實際需要進行座椅和急救床之間的變換，有效擴展輪椅的適用場合和適用范圍。本發(fā)明重量輕、操作簡單、可以拆卸折疊，包括電池電源、總電機、兩個分電機以及上述構件之間連接用的電線和電纜為插接件組合式。方便裝運和攜帶。
[0019]2、端部傳感器的設置是為了檢測前方地勢，也可以手動開關控制，從而控制行走輪總成中棘爪組件的行走方式，操作方便且可行性強。
[0020]3、人字形調(diào)節(jié)支架和行走輪總成之間的配合設置能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明穩(wěn)定地行走動作，通過齒輪和齒條之間的嚙合能夠有效實現(xiàn)人字形調(diào)節(jié)支架的上樓梯動作和下樓梯動作。
[0021]4、行走輪總成的類型共有四種，分別為帶有直彈式棘爪組件的行走輪總成、帶有趴伏式棘爪組件的行走輪總成、帶有縮卷式棘爪組件的行走輪總成以及帶有成品輪的行走輪總成，前三種行走輪總成結構設計合理且使用靈活，根據(jù)具體行走地勢和乘坐人的習慣進行選擇;最后一種帶有成品輪的行走輪總成根據(jù)現(xiàn)有輪椅進行改造即可，最大限度地節(jié)省制造成本，減小浪費。
[0022]5、角度傳感系統(tǒng)和重錘平衡系統(tǒng)能夠保障本發(fā)明在上樓梯或下樓梯時的平衡穩(wěn)定性，重錘由于自身重力作用始終保持垂直于地面的效果，重錘平衡系統(tǒng)、動力傳輸系統(tǒng)、角度傳感系統(tǒng)、承重變形系統(tǒng)、腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成之間配合設置實現(xiàn)的動態(tài)平衡控制方法能夠確保本發(fā)明在上樓梯或下樓梯時的動作連續(xù)，同時能夠確保承重變形系統(tǒng)中的坐板始終保持水平的穩(wěn)定狀態(tài)。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的主視結構示意圖，圖中承重變形系統(tǒng)為座椅的使用狀態(tài)，圖中未顯示動力傳輸系統(tǒng)和角度傳感系統(tǒng)；
[0024]圖2是本發(fā)明的主視結構示意圖，圖中承重變形系統(tǒng)為急救床的使用狀態(tài)，圖中未顯示動力傳輸系統(tǒng)和角度傳感系統(tǒng)；
[0025]圖3是腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成之間連接關系的立體結構示意圖；
[0026]圖4是前腿桿2-1、后腿桿2-2、齒輪2-4、齒條2-5和分電機19之間連接關系的主視結構示意圖；
[0027]圖5是行走輪總成的主視結構示意圖，圖中棘爪組件為直彈式棘爪組件4;
[0028]圖6是行走輪總成的主視結構剖面圖，圖中棘爪組件為直彈式棘爪組件4;
[0029]圖7是行走輪總成的左視結構剖面圖，圖中棘爪組件為直彈式棘爪組件4;
[0030]圖8是行走輪總成在平地行走狀態(tài)下的剖面圖，圖中棘爪組件為趴伏式棘爪組件10；
[0031]圖9是行走輪總成在攀登樓梯狀態(tài)下的剖面圖，圖中棘爪組件為趴伏式棘爪組件10；
[0032]圖10是行走輪總成在平地行走狀態(tài)下的剖面圖，圖中棘爪組件為縮卷式棘爪組件15；
[0033]圖11是行走輪總成在攀登樓梯狀態(tài)下的剖面圖，圖中棘爪組件為縮卷式棘爪組件15；
[0034]圖12是當棘爪組件為縮卷式棘爪組件15時，行走輪總成處于平地行走狀態(tài)下的側(cè)視結構示意圖；
[0035]圖13是當棘爪組件為縮卷式棘爪組件15時，行走輪總成處于攀登樓梯狀態(tài)下的側(cè)視結構示意圖；
[0036]圖14是當棘爪組件為直彈式棘爪組件4時，行走輪總成中成品輪20、輪轂和棘爪組件之間的連接關系示意圖，圖中行走輪總成處于平地行走狀態(tài)；
[0037]圖15是當棘爪組件為直彈式棘爪組件4時，行走輪總成中成品輪20、輪轂和棘爪組件之間的連接關系示意圖，圖中行走輪總成處于攀登樓梯狀態(tài)；
[0038]圖16是電磁鐵8、輪轂3和直彈式棘爪組件4中一個直彈式棘爪單體之間的連接關系不意圖；
[0039]圖17是本發(fā)明在攀登樓梯時的第一使用狀態(tài)圖；
[0040]圖18是本發(fā)明在攀登樓梯時的第二使用狀態(tài)圖。
【具體實施方式】
[0041 ] 【具體實施方式】一:結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16、圖17和圖18說明本實施方式，本實施方式包括動力傳輸系統(tǒng)、角度傳感系統(tǒng)、承重變形系統(tǒng)、腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成；
[0042]所述動力傳輸系統(tǒng)包括供電電源、總電機和兩個分電機19;
[0043]所述角度傳感系統(tǒng)包括控制器、端部傳感器、角度位移傳感器和四組電磁鐵8，所述控制器、端部傳感器、角度位移傳感器和四組電磁鐵8均與供電電源相連接，控制器分別與分電機19相連接;控制器分別與端部傳感器、角度位移傳感器和電磁鐵8相連接；
[0044]所述承重變形系統(tǒng)包括腳靠板1-1、坐板1-2和背靠板1-3，所述腳靠板1-1、坐板1-2和背靠板1-3從下至上依次設置，所述坐板1-2水平設置在腳靠板1-1和背靠板1-3之間，所述坐板1-2的前端與腳靠板1-1的上端相鉸接，所述坐板1-2的后端與背靠板1-3相鉸接;所述坐板1-2的下端面設置有腿部移動系統(tǒng)；
[0045]所述腿部移動系統(tǒng)包括前腿連接軸、后腿連接軸和兩組人字形調(diào)節(jié)支架，每組人字形調(diào)節(jié)支架包括前腿桿2-1、后腿桿2-2、齒輪2-4和齒條2-5，后腿桿2_2設置在前腿桿2_1的中部且二者形成人字形結構，后腿桿2-2上設置有一個分電機19，分電機19的輸出軸上套裝有齒輪2-4，所述前腿桿2-1上設置有齒條2-5，所述后腿桿2-2的齒輪2-4在分電機19的驅(qū)動下與前腿桿2-1上的齒條2-5相嚙合，每個前腿桿2-1的下端和每個后腿桿2-2的下端各設置有一個行走輪總成，處于兩個前腿桿2-1上的兩個行走輪總成通過前腿連接軸相連接，處于兩個后腿桿2-2上的兩個行走輪總成通過后腿連接軸相連接，所述總電機通過供電電源驅(qū)動前腿連接軸和后腿連接軸轉(zhuǎn)動；
[0046]所述總電機還驅(qū)動四個行走輪總成進行同步轉(zhuǎn)動，每個行走輪總成對應有一組電磁鐵8，每個行走輪總成包括輪轂3和棘爪組件，棘爪組件與輪轂3相連接，輪轂3與前腿連接軸或后腿連接軸相連接，每個棘爪組件在電磁鐵8的控制下做出伸出輪轂3外或縮進輪轂3內(nèi)的動作。
[0047]本發(fā)明不僅可以作為輪椅醫(yī)用和日常生活中，輪椅車還可配備的攝像、傳感器及其他輔助設備，座椅可以轉(zhuǎn)換成擔架車，也可以充當救援設備、探測和偵查車使用。實現(xiàn)了一車多用的功能。本輪椅車重量輕、操作簡單、可以拆卸折疊，車上設置的供電電源，總電機和連接電線之間為插接件組合式，如此設置使得本發(fā)明方便裝運和攜帶。
[0048]本發(fā)明中坐板1-2的下端面設置有腿部移動系統(tǒng)，坐板1-2通過支撐架分別與前腿連接軸、后腿連接軸相連接，支撐架設置有豎直的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的上端設置有坐板1-2，坐板1-2隨轉(zhuǎn)軸實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，能夠調(diào)節(jié)坐板1-2的轉(zhuǎn)動角度，這樣下樓梯時后腿桿2-2變前進方向，也是后腿桿2-2先下移。當乘坐人位于坐板1-2上處于攀登樓梯的狀態(tài)時，調(diào)節(jié)坐板1-2的角度使乘坐人能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)向坐姿進行攀登樓梯的狀態(tài)，增強本發(fā)明的安全性和乘坐人的舒適度。
[0049]本發(fā)明中上樓梯時坡度的平衡從角度位移傳感器傳感到后腿桿2-2，后腿桿2-2下移，類似人腿彎曲的行動。也可以采取液壓桿式。另外，在平地時或在垂直壓地的棘爪組件會在重力作用壓回。本發(fā)明中上樓、下樓或平地移動時的控制程序通過現(xiàn)有控制程序控制實現(xiàn)即可。
[0050]【具體實施方式】二:結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖16說明本實施方式，本實施方式中當棘爪組件為直彈式棘爪組件4時，棘爪組件與電磁鐵8對應設置，行走輪總成包括輪轂3和直彈式棘爪組件4，該直彈式棘爪組件4及其對應的一組電磁鐵8均設置在輪轂3內(nèi)，直彈式棘爪組件4包括多個直彈式棘爪單體，輪轂3的圓周端面上加工有與直彈式棘爪單體一一對應設置的多個第一通孔9，多個直彈式棘爪單體均布在其對應的一組電磁鐵8上，每個直彈式棘爪單體包括第一彈簧5、第一支撐桿6和第一端部支撐塊7，第一支撐桿6的一端固定連接在其對應的一組電磁鐵8上，第一支撐桿6上套裝有第一彈簧5，第一彈簧5的一端與其對應的一組電磁鐵8相接觸，第一彈簧5的另一端與第一端部支撐塊7固定連接，當該組電磁鐵8通電時，電磁鐵8使第一支撐桿伸出其對應的第一通孔9形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵8斷電時，第一端支撐塊7在電磁鐵8的無電磁力情況下，行走輪總成向前滾動并在其重力作用下壓縮第一彈簧5，直彈式棘爪組件4通過第一彈簧5被壓回輪轂3中形成平地使用狀態(tài)。其他未提及的結構及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0051]【具體實施方式】三:結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖8、圖9和圖16說明本實施方式，本實施方式中當棘爪組件為趴伏式棘爪組件10時，棘爪組件與電磁鐵8對應設置，行走輪總成包括輪轂3和趴伏式棘爪組件10，該趴伏式棘爪組件10對應的電磁鐵8設置在輪轂3內(nèi)，隊伏式棘爪組件10包括輔助支撐架20和多個趴伏式棘爪單體，輪轂3的圓周端面上加工有多個與趴伏式棘爪單體一一對應設置的第二通孔U，多個趴伏式棘爪單體均布在其對應的電磁鐵8上，每個趴伏式棘爪單體包括第二彈簧12、第二支撐桿13和第二端部支撐塊14，輔助支撐架20與輪轂3同軸設置，多個第二端部支撐塊14沿輪轂3的圓周方向均布在輪轂3外且每個第二端部支撐塊14的固定端鉸接在輔助支撐架20上，第二支撐桿13的一端固定連接在其對應的電磁鐵8上，第二支撐桿13上套裝有第二彈簧12，第二彈簧12的一端與其對應的電磁鐵8相接觸，第二彈簧12的另一端與第二端部支撐塊14的中部固定連接，當電磁鐵8通電時，第二端部支撐塊14的活動端在電磁力的作用下伸出其對應的第二通孔11形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵8斷電時已無電磁力，第二端部支撐塊14在重力作用下壓縮第二彈簧12縮回輪轂3中形成平地使用狀態(tài)。
[0052]本實施方式中每個趴伏式棘爪單體上加工有豁口27，電磁鐵8內(nèi)設置有與趴伏式棘爪單體——對應的簧舌28，當電磁鐵8通電時，每個簧舌28移出其對應的豁口 27，每個趴伏式棘爪單體在第二彈簧12的彈力作用下彈出輪轂3外，當每個趴伏式棘爪單體在平地行走時，其由于自身重力壓回輪轂3內(nèi)，此時電磁鐵8斷電，簧舌28由于其自身攜帶的彈簧的彈力作用伸入其對應的趴伏式棘爪單體上的豁口27中，起到卡住及固定趴伏式棘爪單體的作用。直彈式棘爪單體的工作過程與上述過程同理。其他未提及的結構及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0053]【具體實施方式】四:結合圖1、圖2、圖3、圖4、圖10、圖11和圖16說明本實施方式，本實施方式中當行走輪總成套裝在前腿連接軸上且棘爪組件為縮卷式棘爪組件15時，行走輪總成包括輪轂3、伸縮盤24和縮卷式棘爪組件15，電磁鐵8設置在前腿連接軸上，輪轂3和伸縮盤24同軸設置且二者均套裝在前腿連接軸上，所述縮卷式棘爪組件15包括多個縮卷式棘爪單體，多個縮卷式棘爪單體均布在伸縮盤24上，輪轂3的圓周端面上加工有多個與縮卷式棘爪單體一一對應設置的第三通孔16，每個縮卷式棘爪單體包括連接桿17和第三支撐桿18，連接桿17的一端固定連接在伸縮盤24上，連接桿17另一端與第三支撐桿18的固定端相鉸接，第三支撐桿18處于輪轂3內(nèi)且第三支撐桿18的活動端朝向其對應的第三通孔16，所述伸縮盤24上加工有第一卡槽，所述輪轂3上加工有第二卡槽，所述前腿連接軸沿其長度方向加工有滑槽，滑槽內(nèi)設置有與電磁鐵相連接的凸塊23，凸塊23沿滑槽的長度方向往復滑動且其分別與第一卡槽和第二卡槽相配合設置，當電磁鐵8通電時，凸塊23移動到第一卡槽內(nèi)，伸縮盤24處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，伸縮盤24通過連接桿17帶動第三支撐桿18穿過其對應的第三通孔16使行走輪總成形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵8斷電時，凸塊23在第三彈簧25的作用下移動到第二卡槽內(nèi)，輪轂3處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，多個縮卷式棘爪單體在輪轂3向前滾動壓力下被壓回輪轂3內(nèi)使行走輪總成形成平地使用狀態(tài)。
[0054]本實施方式中后腿連接軸與行走輪總成相配合實現(xiàn)的工作過程與上述過程同理。
[0055]本實施方式中當棘爪組件為縮卷式棘爪組件15時，輪轂3為外置輪轂，其內(nèi)部或一側(cè)設置有同軸布置的伸縮盤24，用于放置和支撐縮卷式棘爪組件15，當本發(fā)明在平地行駛狀態(tài)時，凸塊23與輪轂3的第二卡槽相契合，這樣前腿連接軸或后腿連接軸能夠帶動輪轂3轉(zhuǎn)動行進。當端部傳感器感應并傳輸信號或人工手動接通開關使電磁鐵8通電，電磁力拉動凸塊23至伸縮盤24的第一凹槽，此時，縮卷式棘爪組件在前腿連接軸或后腿連接軸的旋轉(zhuǎn)力作用下伸展，使棘爪伸出輪轂3外，處于登臺階狀態(tài)。當行駛在平地時，端部傳感器或人工控制開關致使電磁鐵8斷電，此時凸塊23在第三彈簧25作用下，沿著滑槽又滑入輪轂3的第二凹槽內(nèi)，這樣又使輪轂3開始了平地行進狀態(tài)。在滾動時重力壓動下，縮卷式棘爪組形成卷縮狀態(tài)，開始了平地行駛。其他未提及的結構及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0056]【具體實施方式】五:結合圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖14和圖15說明本實施方式，本實施方式中行走輪總成還包括成品輪20，棘爪組件為直彈式棘爪組件4、趴伏式棘爪組件10或縮卷式棘爪組件15，棘爪組件與輪轂3相配合設置且二者均位于成品輪20的內(nèi)側(cè)。其他未提及的結構及連接關系與【具體實施方式】一、二、三或四相同。
[0057]【具體實施方式】六:結合圖1和圖6說明本實施方式，本實施方式還包括重錘平衡系統(tǒng)21，所述重錘平衡系統(tǒng)21設置在腿部移動系統(tǒng)的上端或者坐板1-2的下端面，所述重錘平衡系統(tǒng)21與角度傳感系統(tǒng)電連接，重錘平衡系統(tǒng)21包括重錘本體、活環(huán)與吊桿，吊桿的上端設置在人字形調(diào)節(jié)支架上或者坐板1-2的下端面，吊桿的下端穿過活環(huán)并與重錘本體相連接。
[0058]本實施方式中重錘平衡系統(tǒng)21接通正、反向分電機電路開關；由于重錘本體的重力作用使其垂直于地面，故當上、下樓梯時測量出坐板1-2所在的水平面與地面夾角，從而重錘系統(tǒng)接通正、反向轉(zhuǎn)動分電機使坐板1-2保持水平。其他未提及的結構及連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0059]本發(fā)明中當棘爪組件為直彈式棘爪組件4時，每個直彈式棘爪單體做出伸出輪轂3外或縮進輪轂3內(nèi)的動作是通過電磁鐵8的電磁力控制，當電磁鐵8通電時，電磁鐵8產(chǎn)生電磁力，第一端部支撐塊7彈出輪轂3，此時狀態(tài)為攀登樓梯的狀態(tài)；電磁鐵8斷電時，電磁鐵8的電磁力瞬間消失，每個直彈式棘爪單體中的第一端部支撐塊7由于重力作用壓回輪轂3內(nèi)，此時狀態(tài)為平地行走的狀態(tài)且第一彈簧5處于壓縮狀態(tài)。本發(fā)明中當棘爪組件為趴伏式棘爪組件10時，每個趴伏式棘爪單體做出伸出輪轂3外或縮進輪轂3內(nèi)的動作是通過電磁鐵8的電磁力控制，當電磁鐵8通電時，電磁鐵8的吸力瞬間產(chǎn)生，第二端部支撐塊14在第二彈簧12的回彈作用下其活動端彈出輪轂3，此時狀態(tài)為攀登樓梯的狀態(tài)；當電磁鐵8斷電時，由于重力作用，每個趴伏式棘爪單體中的第二端部支撐塊14的活動端處于輪轂3內(nèi)部，此時狀態(tài)為平地行走的狀態(tài)，此時第二彈簧12處于壓縮狀態(tài)。第二端部支撐塊14的活動端帶有與電磁鐵8相排斥的磁極。
[0060]本發(fā)明中前腿連接軸和后腿連接軸的內(nèi)部均配置有滑環(huán)，防止前腿連接軸和后腿連接軸在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)電線纏繞，使電磁鐵8能夠正常的工作。
[0061]本發(fā)明還設置有輪轂內(nèi)支架，用于支撐和定位多個直彈式棘爪單體、多個趴伏式棘爪單體或多個縮卷式棘爪單體。其他未提及的結構及連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0062]【具體實施方式】七:結合圖1和圖6說明本實施方式，本實施方式中乘坐人坐在承重變形系統(tǒng)上，腿部移動系統(tǒng)通過四個行走輪總成在平地上移動，當端部傳感器感應到前方地勢為樓梯時，端部傳感器將前方信號發(fā)送到控制器或通過手動開關通電控制四組電磁鐵8通電，從而使棘爪組件形成臺階使用狀態(tài)，腿部移動系統(tǒng)通過四個行走輪總成在棘爪組件伸出輪轂的情況下，開始攀登臺階，由于攀登時產(chǎn)生角度，角度位移傳感器檢測到樓梯角度，并將該角度信號傳輸?shù)娇刂破?，控制器通過控制分電機19輸出軸的轉(zhuǎn)動;或者重錘平衡系統(tǒng)21檢測到樓梯的傾斜角度，并由重錘直接壓動開關或者觸點接通電路控制分電機19輸出軸的轉(zhuǎn)動，每組人字形調(diào)節(jié)支架中的前腿桿2-1和后腿桿2-2通過國定在分電機上的齒輪2-4和前腿桿上齒條2-5的咬合實現(xiàn)向下移動，確保承重變形系統(tǒng)中的坐板1-2始終保持水平狀態(tài)；當腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成相配合達到平地面時，由人工斷開通電開關或者由傳感器將前方信號發(fā)送到控制器，控制器控制四組電磁鐵8斷電，從而使棘爪組件由于重力作用被壓回到原始平地位置形成平地使用狀態(tài)，同時重錘平衡系統(tǒng)21或角度位移傳感器檢測到平地使用狀態(tài)時，將該角度數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器通過控制分電機19，或由重錘平衡系統(tǒng)檢測其角度壓動反向電路開關，輸出軸反向轉(zhuǎn)動控制后腿桿2-2向上提升，確保承重變形系統(tǒng)中的坐板1-2始終保持水平狀態(tài)。
[0063]本發(fā)明中可將人工操作接通通斷開關或接受感應探測系統(tǒng)工作，接受前方信號，接通/斷開棘爪系統(tǒng)的電磁鐵，使棘爪伸出或收回。當爬坡與登樓梯時，角度傳感系統(tǒng)與重錘平衡系統(tǒng)檢測到角度，這時接通了人字支架腿部的二個分電機19，也可接通一個分電機19，分電機19開始工作，通過齒輪2-4和齒條2-5之間相互嚙合使前腿桿2-1和后腿桿2-2之間進行移動，至使坐板1-2永久保持平水平狀態(tài)。若是到達平地時，角度傳感系統(tǒng)或重錘平衡系統(tǒng)給出反向指令，齒輪2-4和齒條2-5之間相互嚙合使前腿桿2-1和后腿桿2-2之間進行移動再次調(diào)節(jié)坐板1-2處于水平狀態(tài)。
[0064]本發(fā)明的工作過程:
[0065]根據(jù)實際需求將承重變形系統(tǒng)變換為座椅或急救床。端部傳感器接收前方信號，當感應到前方為平地時，端部傳感器將該信號傳遞給控制器，控制器通過供電電源對四組電磁鐵8進行通電，電磁鐵8在通電狀態(tài)下控制棘爪組件縮進在輪轂3內(nèi)實現(xiàn)平地行走狀態(tài)，
[0066]當角度位移傳感器感應到前方為樓梯時，角度位移傳感器將該信號傳遞給控制器，控制器通過供電電源對四組電磁鐵8進行通電或者斷電，也可以釆用手動接通電磁鐵電源方式。電磁鐵8在通電狀態(tài)下，控制棘爪組件伸出輪轂3外實現(xiàn)攀登行走狀態(tài)，電磁鐵8在斷電狀態(tài)下，在重力作用下把棘爪組件壓縮進輪轂3內(nèi)實現(xiàn)平地行走狀態(tài)；同時同時角度位移傳感器將角度信號傳遞給控制器，從而控制腿部移動系統(tǒng)中的前腿桿2-1和后腿桿2-2在分電機19的驅(qū)動下進行移動。
【主權項】
1.一種機器人輪椅車，其特征在于:它包括動力傳輸系統(tǒng)、角度傳感系統(tǒng)、承重變形系統(tǒng)、腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成； 所述動力傳輸系統(tǒng)包括供電電源、總電機和兩個分電機(19); 所述角度傳感系統(tǒng)包括控制器、端部傳感器、角度位移傳感器和四組電磁鐵(8)，所述控制器、端部傳感器、角度位移傳感器和四組電磁鐵(8)均與供電電源相連接，控制器分別與分電機(19)相連接； 所述承重變形系統(tǒng)包括腳靠板(1-1)、坐板(1-2)和背靠板(1-3)，所述腳靠板(1-1)、坐板(1-2)和背靠板(1-3)從下至上依次設置，所述坐板(1-2)水平設置在腳靠板(1-1)和背靠板(1-3)之間，所述坐板(1-2)的前端與腳靠板(1-1)的上端相鉸接，所述坐板(1-2)的后端與背靠板(1-3)相鉸接;所述坐板(1-2)的下端面設置有腿部移動系統(tǒng)； 所述腿部移動系統(tǒng)包括前腿連接軸、后腿連接軸和兩組人字形調(diào)節(jié)支架，每組人字形調(diào)節(jié)支架包括前腿桿(2_1 )、后腿桿(2-2)、齒輪(2-4)和齒條(2-5)，后腿桿(2_2)設置在前腿桿(2-1)的中部且二者形成人字形結構，后腿桿(2-2)上設置有一個分電機(19)，分電機(19)的輸出軸上套裝有齒輪(2-4)，所述前腿桿(2-1)上設置有齒條(2-5)，所述后腿桿(2-2)的齒輪(2-4)在分電機(19)的驅(qū)動下與前腿桿(2-1)上的齒條(2-5)相嚙合，每個前腿桿(2-1)的下端和每個后腿桿(2-2)的下端各設置有一個行走輪總成，處于兩個前腿桿(2-1)上的兩個行走輪總成通過前腿連接軸相連接，處于兩個后腿桿(2-2)上的兩個行走輪總成通過后腿連接軸相連接，所述總電機通過供電電源驅(qū)動前腿連接軸和后腿連接軸轉(zhuǎn)動； 所述總電機還驅(qū)動四個行走輪總成進行同步轉(zhuǎn)動，每個行走輪總成對應有一組電磁鐵(8)，每個行走輪總成包括輪轂(3)和棘爪組件，棘爪組件與輪轂(3)相連接，輪轂(3)與前腿連接軸或后腿連接軸相連接，每個棘爪組件在電磁鐵(8)的控制下做出伸出輪轂(3)外或縮進輪轂(3)內(nèi)的動作。2.根據(jù)權利要求1所述的一種機器人輪椅車，其特征在于:當棘爪組件為直彈式棘爪組件(4)時，棘爪組件與電磁鐵(8)對應設置，行走輪總成包括輪轂(3)和直彈式棘爪組件(4)，該直彈式棘爪組件(4)及其對應的一組電磁鐵(8)均設置在輪轂(3)內(nèi)，直彈式棘爪組件(4)包括多個直彈式棘爪單體，輪轂(3)的圓周端面上加工有與直彈式棘爪單體一一對應設置的多個第一通孔(9)，多個直彈式棘爪單體均布在其對應的一組電磁鐵(8)上，每個直彈式棘爪單體包括第一彈簧(5)、第一支撐桿(6)和第一端部支撐塊(7)，第一支撐桿(6)的一端固定連接在其對應的一組電磁鐵(8)上，第一支撐桿(6)上套裝有第一彈簧(5)，第一彈簧(5)的一端與其對應的一組電磁鐵(8)相接觸，第一彈簧(5)的另一端與第一端部支撐塊(7)固定連接，當該組電磁鐵(8)通電時，電磁鐵(8)使第一支撐桿伸出其對應的第一通孔(9)形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵(8)斷電時，第一端支撐塊(7)在電磁鐵(8)的無電磁力情況下，行走輪總成向前滾動并在其重力作用下壓縮第一彈簧(5)，直彈式棘爪組件(4)通過第一彈簧(5)被壓回輪轂(3)中形成平地使用狀態(tài)。3.根據(jù)權利要求1所述的一種機器人輪椅車，其特征在于:當棘爪組件為趴伏式棘爪組件(10)時，棘爪組件與電磁鐵(8)對應設置，行走輪總成包括輪轂(3)和趴伏式棘爪組件(10)，該趴伏式棘爪組件(10)對應的電磁鐵(8)設置在輪轂(3)內(nèi)，隊伏式棘爪組件(10)包括輔助支撐架(20)和多個趴伏式棘爪單體，輪轂(3)的圓周端面上加工有多個與趴伏式棘爪單體一一對應設置的第二通孔(11)，多個趴伏式棘爪單體均布在其對應的電磁鐵(8)上，每個趴伏式棘爪單體包括第二彈簧(12)、第二支撐桿(13)和第二端部支撐塊(14)，輔助支撐架(20)與輪轂(3)同軸設置，多個第二端部支撐塊(14)沿輪轂(3)的圓周方向均布在輪轂(3)外且每個第二端部支撐塊(I 4)的固定端鉸接在輔助支撐架(20)上，第二支撐桿(I 3)的一端固定連接在其對應的電磁鐵(8)上，第二支撐桿(13)上套裝有第二彈簧(12)，第二彈簧(12)的一端與其對應的電磁鐵(8)相接觸，第二彈簧(12)的另一端與第二端部支撐塊(14)的中部固定連接，當電磁鐵(8)通電時，第二端部支撐塊(14)的活動端在電磁力的作用下伸出其對應的第二通孔(11)形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵(8)斷電時已無電磁力，第二端部支撐塊(14)在重力作用下壓縮第二彈簧(12)縮回輪轂(3)中形成平地使用狀態(tài)。4.根據(jù)權利要求1所述的一種機器人輪椅車，其特征在于:當行走輪總成套裝在前腿連接軸上且棘爪組件為縮卷式棘爪組件(15)時，行走輪總成包括輪轂(3)、伸縮盤(24)和縮卷式棘爪組件(15)，電磁鐵(8)設置在前腿連接軸上，輪轂(3)和伸縮盤(24)同軸設置且二者均套裝在前腿連接軸上，所述縮卷式棘爪組件(15)包括多個縮卷式棘爪單體，多個縮卷式棘爪單體均布在伸縮盤(24)上，輪轂(3)的圓周端面上加工有多個與縮卷式棘爪單體一一對應設置的第三通孔(16)，每個縮卷式棘爪單體包括連接桿(17)和第三支撐桿(18)，連接桿(17)的一端固定連接在伸縮盤(24)上，連接桿(17)另一端與第三支撐桿(18)的固定端相鉸接，第三支撐桿(18)處于輪轂(3)內(nèi)且第三支撐桿(18)的活動端朝向其對應的第三通孔(16)，所述伸縮盤(24)上加工有第一卡槽，所述輪轂(3)上加工有第二卡槽，所述前腿連接軸沿其長度方向加工有滑槽，滑槽內(nèi)設置有與電磁鐵相連接的凸塊(23)，凸塊(23)沿滑槽的長度方向往復滑動且其分別與第一卡槽和第二卡槽相配合設置，當電磁鐵(8)通電時，凸塊(23)移動到第一卡槽內(nèi)，伸縮盤(24)處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，伸縮盤(24)通過連接桿(17)帶動第三支撐桿(18)穿過其對應的第三通孔(16)使行走輪總成形成臺階使用狀態(tài)；當電磁鐵(8)斷電時，凸塊(23)在第三彈簧(25)的作用下移動到第二卡槽內(nèi)，輪轂(3)處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，多個縮卷式棘爪單體在輪轂(3)向前滾動壓力下被壓回輪轂(3)內(nèi)使行走輪總成形成平地使用狀態(tài)。5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的一種機器人輪椅車，其特征在于:行走輪總成還包括成品輪(26)，棘爪組件為直彈式棘爪組件(4)、趴伏式棘爪組件(10)或縮卷式棘爪組件(15)，棘爪組件與輪轂(3)相配合設置且二者均位于成品輪(26)的內(nèi)側(cè)。6.根據(jù)權利要求5所述的一種機器人輪椅車，其特征在于:它還包括重錘平衡系統(tǒng)(21)，所述重錘平衡系統(tǒng)(21)設置在腿部移動系統(tǒng)的上端或者坐板(1-2)的下端面，所述重錘平衡系統(tǒng)(21)與角度傳感系統(tǒng)電連接，重錘平衡系統(tǒng)(21)包括重錘本體、活環(huán)與吊桿，吊桿的上端設置在人字形調(diào)節(jié)支架上或者坐板(1-2)的下端面，吊桿的下端穿過活環(huán)并與重錘本體相連接。7.基于權利要求6實現(xiàn)的一種機器人輪椅車的動態(tài)平衡控制方法，其特征在于:乘坐人坐在承重變形系統(tǒng)上，腿部移動系統(tǒng)通過四個行走輪總成在平地上移動，當端部傳感器感應到前方地勢為樓梯時，端部傳感器將前方信號發(fā)送到控制器或通過手動開關通電控制四組電磁鐵(8)通電，從而使棘爪組件形成臺階使用狀態(tài)，腿部移動系統(tǒng)通過四個行走輪總成在棘爪組件伸出輪轂的情況下，開始攀登臺階，由于攀登時產(chǎn)生角度，角度位移傳感器檢測到樓梯角度，并將該角度信號傳輸?shù)娇刂破?，控制器通過控制分電機(19)輸出軸的轉(zhuǎn)動;或者重錘平衡系統(tǒng)(21)檢測到樓梯的傾斜角度，并由重錘直接壓動開關或者觸點接通電路控制分電機(19)輸出軸的轉(zhuǎn)動，每組人字形調(diào)節(jié)支架中的前腿桿(2-1)和后腿桿(2-2)通過固定在分電機上的齒輪(2-4)和前腿桿上齒條(2-5)的咬合實現(xiàn)后腿桿(2-2)向下移動，確保承重變形系統(tǒng)中的坐板(1-2)始終保持水平狀態(tài)；當腿部移動系統(tǒng)和四個行走輪總成相配合達到平地面時，由人工斷開通電開關或者由傳感器將前方信號發(fā)送到控制器，控制器控制四組電磁鐵(8)斷電，從而使棘爪組件由于重力作用被壓回到原始平地位置形成平地使用狀態(tài)，同時重錘平衡系統(tǒng)(21)或角度位移傳感器檢測到平地使用狀態(tài)時，將該角度數(shù)據(jù)傳送到控制器，控制器通過控制分電機(19)，或由重錘平衡系統(tǒng)檢測其角度壓動反向電路開關，輸出軸反向轉(zhuǎn)動控制后腿桿(2-2)向上提升，確保承重變形系統(tǒng)中的坐板(1-2)始終保持水平狀態(tài)。
【文檔編號】A61G5/10GK106038104SQ201610363777
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】鄢俊, 崔剛, 鄢博宇, 王秀峰
【申請人】鄢俊