[发明专利]一种全向移动智能轮椅床

说明书

本发明涉及一种全向移动智能轮椅床，基于四轮全方位独立驱动‑转向平台，包括座椅架、两个侧护栏、四组独立悬挂‑转向‑驱动轮组以及底盘。座椅架由背部、臀部、腿部、脚部和侧护栏五部分组成。各个部分均使用电动机驱动，通过推杆电机的往复运动使得床体形态自动转换。安装在底盘上的侧方推杆电机与侧扶手构成三连杆，通过两组线性轨道的过约束，使得侧护栏只能在竖直方向的自由度上运动。独立悬挂‑转向‑驱动轮组由悬挂机构、转向机构和驱动机构组成；悬挂机构通过四连杆机构形变压缩避震器起到避震效果；转向机构将驱动力作用于轮毂电机用于改变行进方向；驱动机构通过轮毂电机驱动器控制轮毂电机提供前进的驱动力。

技术领域

本发明基于四轮全方位独立驱动-转向平台，实践应用于养老助残以及医疗护理的智能轮椅床。该智能轮椅床具有灵活、紧凑、行驶稳定以及全方位移动等特点，可适用于不规整地面以及人流密集环境下的移动。

背景技术

智能轮椅床是养老助残、医疗护理的一个研究方向。在现有的养老助残以及医疗护理产品中，大多数为护理床和电动轮椅，轮椅床并不多见。现有的护理床拥有变形功能以辅助使用者，驱动力分为人力和电机驱动，但采用电机驱动的床体过大，并且在室内移动时需要有护理人协助，极为不便。现有的电动轮椅均采用两轮驱动，在狭小空间或者人流密集地带交互体验感极差，并且从轮椅移动到床上也需要护理人协助。现有的轮椅床大多数采用无悬挂式麦克纳姆轮，进而全方位移动，由于麦克纳姆轮的固有特性，在启动与停止时均会造成滑移，故在床体形态下与普通床体对接将存在缝隙；还有一部分轮椅床采用充气轮两轮驱动，但在对接普通床体时需要多次调整姿态，效率低下，虽然上述两种轮椅床的设计方案可以满足功能基本要求，但会降低用户体验性，不符合服务机器人的设计初衷。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种全向移动智能轮椅床的机械结构设计方案。该轮椅床具有可遥控全方位移动、自动升降扶手、自动形态转换及不平整地面行驶等功能。

设计了紧凑的床椅变形机构，床椅变形机构由背部、臀部、腿部、脚部和侧护栏五部分组成。首先，各个机构均使用电动机驱动，推杆电机进行往复运动，使得床体的形态自动转换，相比人力驱动降低了护理人的工作强度，增强了使用者独立操作性。其次，每组侧护栏均安装了四个线性滑块，约束侧护栏的自由度，防止运动过程中的晃动造成放在扶手上的手臂滑落，增强了用户的体验性。

为加强智能感知、全自动运行的二次开发，预留激光雷达、超声波和红外测距模块安装位置。该轮椅床的整体结构框架均由铝型材搭建，不仅降低制造成本，而且方便针对特殊人群的需求增加功能，利于平台的检修与更新，增强了互换性。

本发明所提供的机械结构解决方案为：独立悬挂-转向-驱动轮组通过两组摇臂和避震器两部分通过螺纹连接到底盘的正下方，同时两组摇臂的中心线平行构成四连杆机构；座椅架通过一根非标铝型材采用螺纹连接安装到底盘正上方，座椅架各部分采用铝型材组装并通过静音合页连接，通过与推杆电机组成三连杆机构，推杆电机的往复运动达到变形效果；侧扶手通过使用线性滑轨连接在底盘两侧，并通过底盘底部的两个推杆电机电动升降。

具体如下：

一种全向移动智能轮椅床，包括座椅架1、两个侧护栏2、四组独立悬挂-转向-驱动轮组3以及底盘4；底盘4用于为整个机构提供支撑；

座椅架1由背部框架11、臀部框架12、腿部框架13、脚部框架14、平行四连杆15、两个腿部推杆电机16、两个臀部推杆电机17、背部推杆电机18组成；背部框架11、臀部框架12、腿部框架13、脚部框架14依次两两连接，平行四连杆15连接臀部框架12与脚部框架14，使被连接的两部分始终保持平行；背部框架11与臀部框架12的连接侧与底盘4相固定，背部推杆电机18安装在底盘4上用于改变背部框架11的倾斜角度；臀部推杆电机17安装在底盘4上用于改变臀部框架12的倾斜角度；腿部推杆电机16固定在臀部框架12上用于调整腿部框架13的角度；