[發明專利]一種輪腿復合式輪椅的前腿機構

有效

• 申請號: 201310165520.3
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103230322A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 曹東興;曲攀;馮威;王昊陽;米佳佳
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: A61G5/06
• 分類號: A61G5/06;A61G5/10
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

1.一種輪腿復合式輪椅的前腿機構，其特征在于該前腿機構主要包括后連接板位姿調節機構，前連接板位姿調節機構，動力傳動機構，變速傳動機構和控制系統；

所述后連接板位姿調節機構包括箱體、后連接板、主軸、曲柄、導桿、滑塊、導桿座、左絲杠、左齒條螺母、上電磁離合器、左手柄、后導向輪、前導向輪以及安裝前導向輪的下軸；手動調節后連接板的傳動連接是，直接轉動左手柄，帶動左絲杠轉動，進而使左齒條螺母沿著左絲杠移動，左齒條螺母帶動曲柄上的局部齒輪進行擺動，接著曲柄又帶動滑塊沿著固定于后連接板上的導桿移動，且后連接板進行擺動，從而實現位姿的調節；電動調節后連接板的傳動連接是，對上電磁離合器通電，電機通過傳動機構帶動主軸轉動，主軸上的后錐齒輪與安裝在與主軸垂直上小軸上的前錐齒輪嚙合，帶動左下齒輪轉動，左下齒輪通過與裝在上小軸上的上小齒輪嚙合，又帶動裝在上小軸上與上電磁離合器連在一起的上大齒輪轉動，上大齒輪又與裝在左絲杠末端的左小齒輪嚙合，進而又帶動左絲杠轉動，左絲杠轉動的同時又帶動其上的左齒條螺母沿著左導軌移動，通過左齒條螺母與曲柄上的局部齒輪嚙合帶動曲柄擺動，曲柄又帶動滑塊沿著固定在后連接板上的導桿移動，實現對后連接板位姿的調節；

所述前連接板位姿調節機構包括前連接板、右絲杠、右齒條螺母、下電磁離合器、右手柄以及安裝后導向輪的上軸；手動調節前連接板的傳動連接是，直接轉動右手柄帶動右絲杠轉動，進而使右齒條螺母沿著右絲杠移動，右齒條螺母帶動前連接板上的局部齒輪轉動，進而帶動前連接板擺動，實現對前連接板位姿的調節；電動調節前連接板的傳動連接是，對下電磁離合器通電，電機通過傳動機構帶動主軸轉動，主軸上的后錐齒輪與安裝在與主軸垂直上小軸上的前錐齒輪嚙合，進而帶動同樣裝在上小軸上的與下電磁離合器連在一起的右下齒輪轉動，右下齒輪帶動裝在上小軸上的右中齒輪嚙合，右中齒輪又帶動裝在右絲杠上的右上齒輪轉動，進而帶動安裝于絲杠上的右齒條螺母沿著右導軌移動，然后通過右齒條螺母與前連接板上的局部齒輪嚙合帶動前連接板擺動，實現對前連接板位姿的調節；

所述動力傳動機構主要有主軸、固定在前連接板上的中小軸以及后連接板上的下小軸、帶有摩擦片的前導向輪和后導向輪、帶有彈簧安裝于導向輪上的底中齒輪和底下齒輪；其傳動連接是，電機通過傳動機構帶動主軸轉動，主軸上的底上齒輪與安裝在中小軸上的上中介齒輪嚙合，進而通過底中齒輪帶動后導向輪轉動，底中齒輪再通過與下小軸上的下中介齒輪嚙合，帶動底下齒輪轉動，進而帶動前導向輪轉動，實現前導向輪和后導向輪的動力傳動；

所述變速傳動機構的變速傳動部件主要有螺母、彈簧、底中齒輪、摩擦片、后導向輪和上軸；其傳動連接是，后導向輪上安裝有后變速傳動部件，在輪椅運動過程中，當后導向輪與樓梯接觸時，通過調節帶有彈簧的底中齒輪上螺母，進而調節后導向輪與摩擦片之間的摩擦力，因而調節底中齒輪通過摩擦片傳遞到后導向輪上的動力，實現在調節輪椅位姿時，保持后導向輪的運動或靜止；前導向輪上同樣安裝有前變速傳動部件，前變速傳動部件與后變速傳動部件結構相同；

所述控制系統主要包括傳感檢測模塊、驅動模塊和定時模塊；整個前腿機構的動力由驅動模塊的主電機提供，其傳動連接是，主電機帶動主軸轉動并通過傳動機構帶動下電磁離合器、上電磁離合器、前導向輪以及后導向輪；傳感檢測模塊主要包括前導向輪、后導向輪、位置傳感器、角位移傳感器、角速度傳感器及力傳感器，通過對導向輪的位置、角位移、角速度以及所受力的檢測，并向主機實時傳送數據，使輪椅可靠平穩運行；定時模塊通過對離合器的定時接通及分離來實時調節前腿機構的位姿。

2.根據權利要求1所述輪腿復合式輪椅的前腿機構，其特征在于該前腿機構運行模式下的控制流程采用面向數字的信號處理方式，具體步驟如下：

步驟l：系統初始化并執行步驟2；

步驟2：各種參數初始化設置，并執行步驟3；

步驟3：檢測按鍵和手柄是否正常，如果正常則執行步驟4，否則執行步驟5；

步驟4：采用手動還是自動，若采用手動則執行步驟6，否則執行步驟12；

步驟5：系統暫停并報警，進行故障排除；

步驟6：檢測是否調整前連接板，如果是則執行步驟7，否則執行步驟8；

步驟7：手動轉動右手柄，調整前連接板，并執行步驟8；

步驟8：檢測是否調整前連接板，如果是則執行步驟9，否則執行步驟10；

步驟9：手動轉動左手柄，調整前連接板，并執行步驟10；

步驟10：驅動主電機轉動，并執行步驟11；

步驟11：檢測是否到最后一個臺階，如果是則執行步驟18，否則執行步驟6；

步驟12：用位置傳感器檢測踢面、踏面及臺階的具體位置，并執行步驟l3：

步驟13：檢測是否第一個臺階，如果是則執行步驟14，否則執行步驟16；

步驟14：檢測導向輪位置、轉角、角速度及受力并驅動電機轉動，并執行步驟15；

步驟15：檢測是否到最后一個臺階，如果是則執行步驟16，否則執行步驟14；

步驟16：檢測導向輪位置、轉角、角速度及受力并驅動導向輪轉動，并執行步驟17；

步驟17：檢測是否到最后一個臺階，如果是則執行步驟18，否則執行步驟12；

步驟18：系統停止。