一种爬楼梯轮椅爬升机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于：包括链条、链轮、驱动轴、框架、夕卜轮、内轮，框架设置在轮椅的内外两侧，外轮、内轮分别安装在框架上，外轮、内轮外侧均为轮缘，所述外轮、内轮靠近框架一侧为轮彀，外轮、内轮中心处设置有轴承，轴承中心处套接中心轴，轴承两侧设置有电磁制动装置，驱动轴设置在外轮、内轮的偏心位置，轮缘通过轴承套安装在中心轴上，中心轴上安装链轮，驱动轴上还安装一个相同的链轮。本实用新型的曲柄星轮式爬升机构爬升动作简单，控制容易；结构小巧，制造成本较低；爬升效率较高；对于各种尺寸的楼梯有较强的适应能力，可以适应一定范围内任意尺寸的楼梯；爬升过程中重心变化小，运行平稳。
【专利说明】一种爬楼梯轮椅爬升机构

【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种爬升机构，尤其是涉及一种爬楼梯轮椅爬升机构。

【背景技术】
[0002]根据2008年开展的第二次残疾人抽样推算，我国各类残疾人口总数为8296万人，残疾人占全国总人口的6.34%。其中，60岁及以上的老年残疾人口为4416万，占残疾总人口的53.2%,与1987年相比，60岁及以上的残疾老年人增加了 2365万，占到总增加人数的75.5%。随着年龄的增长，残疾人口的比例在不断上升，尤其进入老年后，上升非常迅速。不断增加的残疾人口对医疗和保健有着巨大的需求，成为我国面对的重大社会服务问题。服务机器人的出现可以有效地缓解医务人员不足的现状，提高残疾人的生活质量，为我国社会的稳定发展起到积极作用。
[0003]目前，爬楼梯轮椅操作复杂、体积和重量大、价格昂贵，所以在现实生活中没有得到广泛应用，例如，iBOT成本较高，售价昂贵(近29000美元)，对于普通的残疾人家庭来说只能望而却步。


【发明内容】

[0004]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种爬楼梯轮椅爬升机构，其采用曲柄星轮式爬升机构，突破了传统的爬楼梯全自动的概念，采取他人辅助上楼方式，在很大程度上降低了爬楼梯轮椅的成本和难度，有效解决了现有技术的不足。
[0005]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:包括链条、链轮、驱动轴、框架、外轮、内轮，所述框架设置在轮椅的内外两侧，所述外轮、内轮分别安装在框架上，所述外轮、内轮外侧均为轮缘，所述外轮、内轮靠近框架一侧为轮彀，所述外轮、内轮中心处设置有轴承，所述轴承中心处套接中心轴，所述轴承两侧设置有电磁制动装置，所述驱动轴设置在外轮、内轮的偏心位置，所述轮缘通过轴承套安装在中心轴上，所述中心轴上安装链轮，所述驱动轴上还安装一个相同的链轮。
[0006]上述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述轮组中外轮和内轮的驱动轴之间的距离是轮子半径的2倍。
[0007]上述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述轮组中的每个轮缘在中心轴部分轴向通过轴承挡圈定位，并安装轴承定向锁。
[0008]上述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述外轮和内轮组成的轮对通过电磁制动装置固定在楼梯边缘，另一组驱动轴通过旋转运动着陆在另一台阶上。
[0009]上述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述安装在中心轴上的链轮和安装在驱动轴上的链轮传动比为1:1。
[0010]上述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述外轮和内轮的半径均为105cmo
[0011]上述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述链轮和驱动轴形成为曲柄。
[0012]与现有技术相比，本实用新型有一下优点:
[0013]1、本实用新型采用曲柄星轮式爬升机构，突破了传统的爬楼梯全自动的概念，采取他人辅助上楼方式，在很大程度上降低了爬楼梯轮椅的成本和难度。
[0014]2、本实用新型的曲柄星轮式爬升机构爬升动作简单，控制容易；结构小巧，制造成本较低；爬升效率较高；对于各种尺寸的楼梯有较强的适应能力，可以适应一定范围内任意尺寸的楼梯；爬升过程中重心变化小，运行平稳。

【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的爬升机构结构示意图；
[0016]图2为本实用新型的爬升机构工作原理图；
[0017]图3、4、5、6为本实用新型的爬升机构爬升过程图；
[0018]图7为对比的iBOT方式爬楼轮椅运动轨迹图；
[0019]图8为本实用新型的爬升机构运动轨迹图。
[0020]标记说明:
[0021]1-链条；2_链轮；3_驱动轴；4_框架；5_轮缘；6_轮彀；7_轴承；
[0022]8-中心轴；9-电磁制动装置；10_外轮；11_内轮；12_曲柄。

【具体实施方式】
[0023]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的【具体实施方式】:
[0024]如图1所示，一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:包括链条1、链轮2、驱动轴
3、框架4、外轮10、内轮11，所述框架4设置在轮椅的内外两侧，所述外轮10、内轮11分别安装在框架4上，所述外轮10、内轮11外侧均为轮缘5，所述外轮10、内轮11靠近框架4 一侧为轮彀6,所述外轮10、内轮11中心处设置有轴承7,所述轴承7中心处套接中心轴8,所述轴承7两侧设置有电磁制动装置9，所述驱动轴3设置在外轮10、内轮11的偏心位置，所述轮缘5通过轴承套安装在中心轴8上，所述中心轴8上安装链轮2，所述驱动轴3上还安装一个相同的链轮2。
[0025]进一步地，所述轮组中外轮10和内轮11的驱动轴3之间的距离是轮子半径的2倍。
[0026]进一步地，所述轮组中的每个轮缘5在中心轴8部分轴向通过轴承挡圈定位，并安装轴承定向锁。
[0027]进一步地，所述外轮10和内轮11组成的轮对通过电磁制动装置9固定在楼梯边缘，另一组驱动轴3通过旋转运动着陆在另一台阶上。
[0028]进一步地，所述安装在中心轴8上的链轮2和安装在驱动轴3上的链轮2传动比为 1:1。
[0029]进一步地，所述外轮10和内轮11的半径均为105cm。
[0030]进一步地，所述链轮2和驱动轴3形成为曲柄12。
[0031]如图2、3、4、5、6所示,两套曲柄星轮通过链条I进行动力传动，通过曲柄星轮的交替运动来完成爬升动作。在(a)状态时，外轮10在下，内轮11在上，处在准备爬升状态，此时曲柄12与内轮11绕驱动轴3顺时针旋转，同时，由于链轮2传动作用，曲柄12与外轮10绕驱动轴3顺时针旋转直到(b)状态。在(b)状态下继续以上运动即可达到(c)状态，在(c)状态下外轮10与内轮11重合，此时已完成一次爬升运动。在(c)状态下继续运动至(d)状态，为下一次爬升运动做准备。至此，一次爬升循环结束。下楼运动与爬升运动相反即可实现。
[0032]具体地，在轮椅的内、外两侧框架上分别装有一对车轮，每对车轮均由内、外轮构成。在下文中以位于左边的爬楼梯轮子说明详细的机构组成。爬楼梯的轮子在平地行走时是收起的，平地行走由前面的轮毂电机轮驱动。左侧爬楼梯轮子由内外两个轮子及两个传动轴组成。在此爬升装置中装有一个轮组，轮组中的两个轮子相对偏心轴都是可旋转的，并且两个轮轴有一定相对距离且联合驱动。驱动轴和轮子心轴相连接，其目的是使轮子心轴上安装一个曲臂圆盘(其中曲臂圆盘成为轮缘)，可以绕心轴同心旋转。其中轮组中两个轮子的驱动轴之间的距离是轮子半径的2倍，至少应保证约为2倍关系。当此装置在台阶上运行时，由于轮组中轮子的偏心旋转，其中一个轮子向上翻转落在台阶上，随之第二个轮子也向上翻转落在同一台阶上。此时该装置已经完成一次爬升，接下来第一个轮子继续向下一台阶翻转，由于第一个轮子在向上翻转时第二个轮子作为支撑轮，所以该装置不用再加额外支撑。
[0033]由一个可逆电机输入动力，有链传动同时串联地传递给两个驱动轴即可，其中把两个驱动轴联合驱动的目的是，当两个轮子都相对于驱动轴旋转180度的时候，轮组中的两个偏心轮将同心。在这个爬升装置中，其轮组中的每个轮缘在心轴部分轴向通过轴承挡圈定位，并安装轴承定向锁，因而轮缘可固定方向运动，即在爬楼梯时反向旋转。因而即使在爬升时有轮缘刹车，爬升装置相对楼梯的方向运动也是有可能的，因此可以加一个刹车装置解决，例如自动控制电磁刹车装置。它可以阻止轮子继续移动而不用打断旋转运动或行程运动。在爬升过程中，一个轮对可通过这个刹车装置固定在楼梯边缘，另一组偏心轮对通过旋转运动着陆在另一台阶上。这个轮缘可通过轴承套安装在轮心轴上，在心轴上安装链轮，同时，在驱动轴上安装一个相同的链轮，两个链轮通过链传动，传动比为1:1。这个电磁刹车装置可安装在心轴上或者轮缘上。
[0034]在没有刹车动作时，刹车装置中的刹车盘和轮子以相同速度转动。在刹车位置，通过刹车盘轮缘锁死，爬升轮的行程运动由于偏心安装而不受影响。由于链传动轮缘处于锁死状态，所以刹车装置轴承定向锁的运动方向是可以被限制的。
[0035]如图7所示，为iBOT方式爬楼轮椅运动轨迹图，iBOT仍是世界上较为先进的爬楼梯轮椅，它的工作原理源于基本的行星轮运动系统，车轮能够围绕各自轴线转动，也能够随着系杆作绕中心轴的转动。iBOT轮椅驱动轮的直径为305cm，运动轨迹的半径与车轮的半径是相等的。
[0036]如图8所示，为本实施例的爬楼轮椅运动轨迹图，本实施例的运动柄星轮式爬升机构轨迹半径为中心至驱动轴的距离。对比iBOT，虽然它的运动速度很快，但是它的起伏很大，本实用新型所设计的虽然速度相对较慢，但是运动的轨迹很平滑，使用时减少颠簸，提高了舒适度。
[0037]本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:包括链条(I)、链轮(2)、驱动轴(3)、框架(4)、外轮(10)、内轮(11)，所述框架(4)设置在轮椅的内外两侧，所述外轮(10)、内轮(11)分别安装在框架(4)上，所述外轮(10)、内轮(11)外侧均为轮缘(5)，所述外轮(10)、内轮(11)靠近框架(4)一侧为轮彀(6)，所述外轮(10)、内轮(11)中心处设置有轴承(7)，所述轴承(7 )中心处套接中心轴(8 )，所述轴承(7 )两侧设置有电磁制动装置(9 )，所述驱动轴(3 )设置在外轮(10)、内轮(11)的偏心位置，所述轮缘(5)通过轴承套安装在中心轴(8)上，所述中心轴(8 )上安装链轮(2 )，所述驱动轴(3 )上还安装一个相同的链轮(2 )。
2.根据权利要求1所述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述轮组中外轮(10 )和内轮(11)的驱动轴(3 )之间的距离是轮子半径的2倍。
3.根据权利要求1所述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述轮组中的每个轮缘(5)在中心轴(8)部分轴向通过轴承挡圈定位，并安装轴承定向锁。
4.根据权利要求1所述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述外轮(10)和内轮(11)组成的轮对通过电磁制动装置(9)固定在楼梯边缘，另一组驱动轴(3)通过旋转运动着陆在另一台阶上。
5.根据权利要求1所述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述安装在中心轴(8 )上的链轮(2 )和安装在驱动轴(3 )上的链轮(2 )传动比为1:1。
6.根据权利要求1所述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述外轮(10)和内轮(11)的半径均为105cm。
7.根据权利要求1所述的一种爬楼梯轮椅爬升机构，其特征在于:所述链轮(2)和驱动轴(3)形成为曲柄(12)。
【文档编号】A61G5/06GK204016665SQ201420345237
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】张晓勇, 赵小琴 申请人:宁夏澍侍信息科技有限公司, 张晓勇, 赵小琴