[發明專利]一種基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅及爬樓、轉向方法

在審

• 申請號: 202310207925.2
• 申請日: 2023-03-06
• 公開（公告）號: CN116035814A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 范秋霞;徐磊;王星方;張倩倩
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: A61G5/06
• 分類號: A61G5/06;A61G5/10
• 代理公司: 北京博爾赫知識產權代理事務所(普通合伙) 16045
• 代理人: 于武江

1.一種基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，其特征在于，包括：

椅體機架，所述椅體機架上安裝有攀爬動力輸出源和轉向動力輸出源，所述椅體機架兩側的前后端分別設置有攀爬動力輸出源的動力輸出軸，所述椅體機架的兩側對稱設置有車輪；

攀爬腿足裝置，安裝在所述椅體機架的兩側，所述攀爬腿足裝置包括四個攀爬伸縮腿，每個所述攀爬伸縮腿的頂部固定有一個圓角矩形框架，所述圓角矩形框架與所述椅體機架固定連接，每個所述圓角矩形框架內均安裝有萊洛三角轉子，四個所述攀爬伸縮腿上的所述萊洛三角轉子的輸入軸分別與所述椅體機架上的攀爬動力輸出源的四個動力輸出軸連接；

支撐腿足裝置，安裝在所述椅體機架的下方，所述支撐腿足裝置包括支撐部、伸縮部和轉向齒輪；

所述支撐部包括座板，所述座板的中心位置處開設有通孔，所述座板的底部設置有四個支撐伸縮腿；

所述伸縮部包括端蓋、螺母、絲杠、伸縮齒輪和伸縮動力輸出源，所述端蓋固定在所述座板的頂部中心位置處，所述螺母安裝在所述端蓋內，所述絲杠豎向設置并與所述螺母螺紋連接，所述絲杠的底部穿過所述座板上的通孔，所述螺母的周緣設置有環形傳動齒，所述端蓋的外壁開設有開口端，所述伸縮齒輪可轉動的安裝在所述座板上，并穿過所述端蓋上的開口端與所述螺母上的環形傳動齒嚙合，所述伸縮動力輸出源的動力輸出軸與所述伸縮齒輪嚙合連接，所述絲杠的頂端連接有支撐板，所述支撐板通過軸承可轉動的安裝在所述椅體機架上，所述支撐板與所述座板之間布設有多個伸縮套管，所述伸縮套管的兩端分別與所述支撐板和底座固定連接；

所述轉向齒輪固定在所述支撐板的頂部中心位置處，所述轉向動力輸出源的動力輸出軸與所述轉向齒輪嚙合連接。

2.根據權利要求1所述的基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，其特征在于，所述攀爬伸縮腿和支撐伸縮腿均采用伸縮桿結構，所述攀爬伸縮腿和支撐伸縮腿上均設置有控制其伸縮動作的驅動裝置。

3.根據權利要求1所述的基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，其特征在于，所述攀爬伸縮腿和支撐伸縮腿的底部均設置有緩沖墊。

4.根據權利要求3所述的基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，其特征在于，所述緩沖墊采用彈性材料制作而成。

5.根據權利要求1所述的基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，其特征在于，所述椅體機架的每側固定設置的兩個所述圓角矩形框架通過連桿連接。

6.根據權利要求1所述的基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，其特征在于，多個所述伸縮套管以所述絲杠的軸線呈環形陣列布設。

7.一種基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅的爬樓方法，其特征在于，所述爬樓方法采用上述權利要求1-6任一項的基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，所述爬樓方法包括：

S10，由支撐腿足裝置的四個支撐伸縮腿支撐住椅體機架，通過伸縮動力輸出源驅動伸縮齒輪正向轉動，伸縮齒輪帶動螺母轉動，螺母相對于絲杠向下運動，增大了支撐腿足裝置中支撐部與椅體機架之間的距離，最終將椅體機架及攀爬腿足裝置升起到與高一級臺階相同的高度；

S20，椅體機架上的攀爬動力輸出源驅動四個動力輸出軸轉動，四個動力輸出軸帶動攀爬腿足裝置中四個攀爬伸縮腿上的萊洛三角轉子轉動，進而使四個攀爬伸縮腿在垂直于萊洛三角形平面的面上做軌跡為圓角矩形的運動，其中位于椅體機架前方的兩個攀爬伸縮腿架到更高一級臺階上，椅體機架后方兩個攀爬伸縮腿伸長到地面，通過四個攀爬伸縮腿支撐椅體機架；

S30，通過伸縮動力輸出源驅動伸縮齒輪反向轉動，伸縮齒輪帶動螺母轉動，螺母相對于絲杠向上運動，減小了支撐腿足裝置中支撐部與椅體機架之間的距離，從而將座板及四個支撐伸縮腿升起并離開地面，萊洛三角轉子轉動使椅體機架整體前移，到位后伸縮齒輪正向轉動以增大支撐腿足裝置中支撐部與椅體機架之間的距離，并且四個支撐伸縮腿伸出到地面支撐椅體機架，靠近椅體機架前部的兩個支撐伸縮腿支撐到更高一級臺階上，椅體機架實現向更高一級臺階的爬樓；

S40，按臺階數重復步驟S10到步驟S30，以實現腿足式爬樓輪椅的爬樓動作。

8.一種基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅的轉向方法，其特征在于，所述轉向方法采用上述權利要求1-6任一項的基于萊洛三角的腿足式爬樓輪椅，所述轉向方法包括：

S100，控制攀爬腿足裝置中的四個攀爬伸縮腿伸長，使得椅體機架及支撐腿足裝置整體升起到一定高度，由攀爬腿足裝置中的四個攀爬伸縮腿支撐住椅體機架及支撐腿足裝置；

S200，由于攀爬腿足裝置支撐固定在地面上，支撐腿足裝置整體呈懸空狀態且支撐腿足裝置與椅體機架之間是通過軸承轉動連接，所以轉向動力輸出源驅動轉向齒輪轉動，轉向齒輪帶動支撐腿足裝置轉動一定的角度，待轉向穩定后，控制攀爬腿足裝置中的四個攀爬伸縮腿縮回，直至支撐腿足裝置中的四個支撐伸縮腿支撐在地面上；

S300，通過伸縮動力輸出源驅動伸縮齒輪正向轉動，伸縮齒輪帶動螺母轉動，螺母相對于絲杠向下運動，增大了支撐腿足裝置中支撐部與椅體機架之間的距離，最終將椅體機架及攀爬腿足裝置升起到一定的高度，由于支撐腿足裝置支撐固定在地面上，椅體機架和攀爬腿足裝置整體呈懸空狀態且支撐腿足裝置與椅體機架之間是通過軸承轉動連接，所以轉向動力輸出源對轉向齒輪施加驅動力時，轉向動力輸出源帶動椅體機架及攀爬腿足裝置整體轉動與步驟S200中相同的角度，使得椅體機架、攀爬腿足裝置及支撐腿足裝置恢復到相同的位置，以實現腿足式爬樓輪椅的轉向動作。