[发明专利]一种自平衡电动爬楼轮椅

说明书

本发明公开了一种自平衡电动爬楼轮椅，包括座椅部分、驱动部分、防滑装置、行星轮系。驱动部分分为行走机构和翻转机构；为了使结构更加紧凑，行走机构和翻转机构采用内外轴的形式，通过控制不同电机工作，可经行星轮系变化可完成普通行走、站立行走和爬楼三种工作模式，轮椅在爬楼过程中行走机构被锁死，同时防滑支架放下，可有效防止轮椅的打滑现象。本发明还安装有陀螺仪系统，可实时将轮椅姿态传输到控制器，可自行控制座椅的位置，保证座椅处于水平位置。本发明可有效防止轮椅爬楼时的打滑现象，结构简单紧凑，成本低，并能适应各种不同的复杂路况。

技术领域

本发明属于电动轮椅技术领域，涉及一种通过行星轮系变化来实现普通行走、站立行走和爬楼的智能轮椅，尤其是一种自平衡电动爬楼轮椅。

背景技术

随着中国人口老年化的加剧：截止去年年底，中国大陆60周岁以上人口已达到2.2亿，约占人口总数的16.1％。另外，残疾人口也已达到4千万。如何帮助上述群体更好地融入社会、安居乐业，是中国社会迫在眉睫需要解决的重大问题。

轮椅作为特殊人群的代步工具由来已久，但普通的轮椅无法在楼梯、沟壑等复杂路况下使用，需要爬楼轮椅帮助他们解决这种困境。目前，爬楼轮椅按照传动方式主要可分为：履带式、星轮式和步进支撑式三种。

履带式爬楼轮椅的技术已经比较成熟，在行走时重心波动相对较小；也比较平稳，但由于重量和体积都比较大、灵活性较差，对楼梯的磨损也较大，且轮椅后期的维护成本比较高。因此限制了在生活中的应用。

步进支撑式爬楼轮椅运动比较平稳，适合不同尺寸的楼梯；但对控制方案的要求较高，操作比较复杂，在平地行走动作缓慢；此外，座椅距地面的高度较大，给使用者造成心理恐惧且使用不方便。因此通常需与轮系组合使用。

星轮式爬楼轮椅按轮组中使用小轮的个数可分为两轮组式、三轮组式以及多轮组式，轮组多的优点是轮椅爬楼梯时的稳定性好，重心波动范围小，但随之而来的缺点是体积增大，灵活性变差。

由于星轮的轮距和高度固定，而楼梯的高度和宽度不同，在爬行中容易出现错位打滑现象，现有技术的星轮爬楼机构由于没有防滑制动功能，因此在上下楼时需要人为的协助，并由于结构复杂，限制了其推广。

中国专利申请(申请号：201310082561)介绍了一种无障碍轮椅，该轮椅主要由导向轮、第一行星组件、两个第二行星组件和对应的动力驱动装置组成，且每个第二行星组件安装两个行星轮，该机构使用了三个行星组件，由于行星组件较多，增加了结构的复杂性。且第一行星组件安装在前端两个导向轮中间，用户使用比较不便，也可能会造成安全事故。专利号为201110097167介绍了一种行星轮式爬楼梯电动轮椅，该专利中利用三轮组式行星轮系，即两侧的行星轮系上安装三个行星轮，且每侧轮系的行星轮中使用一个轮毂电机，这样使得轮椅在爬楼过程中由于各轮子质量不同，重心变化比较大。且需要人为的辅助下才能实现爬楼功能。论文《基于行星轮系的爬楼梯轮椅研究》(马永为，天津大学，2008)中采用两轮式行星轮系，采用的翻转机构直接固定在箱体上，这样无疑加大了箱体加工难度。轮椅前端安装有导向轮，在爬楼时行走机构没有锁死装置因此需要人为的协助。现有技术的爬楼梯轮椅大多采用三轮组式，或者两轮组式加上辅助机构，同时轮椅前端还需要安装导向轮且翻转时候行走机构无锁死功能，这样无疑增大了轮椅结构的复杂程度且安全性低。

爬楼轮椅作为特殊人士的代步工具，在保证安全性的前提下，也应兼顾实用性、成本和体积大小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种自平衡电动爬楼轮椅，基于两组行星轮结构，通过行星轮系的变换可实现普通行走、站立行走和爬楼三种模式，轮椅在爬楼模式下行走机构锁死，且防滑支架放下，可有效防止轮椅爬楼时的打滑现象，结构简单，成本低。

为了解决现有技术的上述问题，本发明采用以下技术方案。