专利名称：任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动轮椅车，尤其是一种能使患者实现站立和平躺状态的电动轮椅车。
背景技术：
由于老年人或腿部肌无力或下半身半身不遂患者不能自己站立、希望通过手来控制开关，借助轮椅实现站立和平躺状态，这个功能可以是他们能自行站立取物、平躺休息、 锻炼膝关节、改善心理状态和便于床椅间的转移。目前国内外已有该类轮椅，国外的该类轮椅由于价格昂贵，在国内的实用性不高， 国内的该类轮椅大多都是单一功能的，只能站立或只能平躺，同时具有两项功能的轮椅只有KFL58，但它的站立时的倾斜最大角度较小，不能适应全部的站立角度需求。

发明内容
本发明是要提供一种任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，该电动轮椅车可由使用者按需求，在坐位、平躺位和站立位间转换，可以按需求对使用患者进行适度、适量的下肢训练，并且具有结构简单，价格低等特点。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，包括靠背-坐架-腿托模块、车轮-车轮架模块、直线电机传动模块和伺服电机传动模块，其特点是靠背-坐架-腿托模块包括靠背、扶手、坐架、腿托；坐架的前、后两端分别与靠背和腿托转动连接，腿托下面装有前防倾轮和脚踏板，靠背两边装有扶手，其中一个扶手前端装有控制器；车轮-车轮架模块包括车轮架，安装在车轮架前、后两侧的前从动轮和后驱动轮，与后驱动轮连接的后驱动轮电机箱，在两个后驱动轮内侧分别设有固定在车轮架上的后防倾轮支架及后防倾轮；车轮架前面通过轴承与坐架转动连接；直线电机传动模块包括直线电机、车轮架和坐架；车轮架与坐架之间连接有直线电机，其中， 直线电机套筒与车轮架下横杆转动连接，直线电机的顶杆与坐架中间横杆转动连接；伺服电机传动模块包括伺服电机及减速箱、链条-链轮箱、安装在伺服电机内的自锁机构、腿托和靠背；伺服电机及减速箱固定在坐架上，并与靠近腿托的链条-链轮箱的传动轴连接， 链条-链轮箱的传动轴一端与腿托的转轴连接，腿托的转轴与坐架转轴连接，链条-链轮箱的传动轴另一端与靠背的转轴连接，靠背的转轴通过轴承与坐架连接。自锁机构包括带有一段齿的输出轴、与输出轴连接的轴承、连接轴承与电机外壳的凸台盘、两个半变齿条的自锁片、一端与电机输出轴连接另一端插入两自锁片中的传动盘、自锁片限制环。直线电机的顶杆头部与一个轴承的外圈连接，轴承的内圈与坐架的中间横杆连接；直线电机的套筒尾部与一个轴承的外圈连接，内圈与车轮架下横杆连接。靠背上面装有头枕；腿托上面装有腿托软垫；车轮架上面固定有电池。本发明具有以下优点和有益效果1、运用四连杆机构和链条传动等技术纯属机械结构，在保证产品稳定性以及安全性的条件下实现机械结构上的站立、平躺功能。2、电气控制轮椅坐姿、站立和平躺的任意转换， 操作方便，可由患者在无需帮助的情况下自行使用。3、同步控制伺服电机和直线电机达到坐姿-站立转换功能，单独控制私服电机达到坐姿-平躺转换功能，分步控制私服电机和直线电机达到先坐姿-平躺的转换，后平躺-站姿转换的功能，并可根据电机自带的自锁机构满足使用者在运动轨迹内任意位置停止，真正做到控制随心所欲。4、同步控制私服电机和直线电机达到坐姿-站立转换功能时，可根据电机自带的自锁机构满足使用者在运动轨迹内任意位置停止；然后单独控制私服电机，通过靠背架和托脚架之间的链条传动机构，控制靠背架和托脚架的联动，以达到运动下肢膝关节、锻炼小腿肌肉的训练效果。除了满足站立、平躺等功能以外，扶手可调节的设计使得使用者能够方便在任意状态下上下轮椅。本发明可由使用者自行控制，特有的功能包括坐位到平躺位(可逆)、坐位到站立位(可逆)、平躺位到站立位(可逆)。能在很大程度上提高使用者的生活质量，腿托架转动有助膝关节锻炼，助立可缓解心理压力、减少痤疮，一定程度上可以配合治疗肌无力等病症。


图1是靠背-坐架-腿托模块图； 图2是车轮-车轮架模块图3是直线电机传动模块图； 图4是伺服电机传动模块安装位置图； 图5是伺服电机的自锁机构示意图； 图6是伺服电机传动模块图； 图7是同步控制电动可躺可立轮椅坐位图； 图8是同步控制电动可躺可立轮椅平躺位图； 图9是同步控制电动可躺可立轮椅站立位图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作一步说明
如图1至图9所示，本发明的任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，包括靠背-坐架-腿托模块、车轮-车轮架模块、直线电机传动模块和伺服电机传动模块。靠背-坐架-腿托模块(图1)包括头枕1、靠背2、扶手3、坐架4、腿托5、腿托软垫6。坐架4的前、后两端分别与靠背2和腿托5转动连接，靠背2上面装有头枕1 ；腿托5 上面装有腿托软垫6 ；腿托5下面装有前防倾轮8和脚踏板7，靠背2两边装有扶手3，其中一个扶手3前端装有控制器9。车轮-车轮架模块(图2)包括车轮架15，安装在车轮架15前、后两侧的前从动轮16和后驱动轮12，与后驱动轮12连接的后驱动轮电机箱13，在两个后驱动轮12内侧分别设有固定在车轮架15上的后防倾轮支架11及后防倾轮10 ；车轮架15前面通过轴承与坐架4转动连接；车轮架15上面固定有电池14。直线电机传动模块是由车轮架15、坐架4和持续推力> 1200N直线电机18组成的铰链连杆机构(图3)。直线电机18的顶杆头部与一个轴承的外圈连接，轴承的内圈与坐架4的中间横杆连接。直线电机18的套筒尾部与一个轴承的外圈连接，内圈与车轮架下横杆连接。直线电机18的伸长收缩带动坐架4可绕其与车轮架15的铰链转动，使坐架4平面与车轮架15平面成一个动态的角度。这样可以实现轮椅车的坐位(或平躺位)与站立位的相互转换。伺服电机传动模块(图4)是由坐架4、腿托架5、靠背2、链条-链轮箱20和400w、 1500rpm伺服电机及100 :1减速箱19。链条-链轮箱20固定在坐架4上，400w、1500rpm伺服电机及100 :1减速箱19与靠近腿托架5的链条-链轮箱20的传动轴连接并且电机外壳固定在坐架上。链条-链轮箱20的传动轴一端与腿托架5的转轴连接，腿托架5的转动轴通过轴承与坐架4连接，链条-链轮箱20的传动轴另一端与靠背2的转轴连接，靠背2的转轴通过轴承与坐架4连接，伺服电机输出轴的转动带动腿托架5绕其与坐架4的连接转轴转动，同时带动靠背2绕其与坐架4的连接转轴转动。伺服电机的自锁机构(图5)，机构中包括带有一段齿的输出轴21、与输出轴21连接的轴承22、连接轴承22与电机外壳的凸台盘23、两个半变齿条的自锁片M、一端与电机输出轴连接另一端插入两自锁片中的传动盘25、自锁片限制环26。自锁原理是正常由电机带动时，电机带动传动盘25，传动盘25带动自锁片M，可通过插入两自锁片的传动盘25 两脚将转动传递给自锁片24。由于自锁片M限制在自锁片限制环沈内，自锁片M可将转动传递给带有一段齿的输出轴21 ；相反，如果输出轴21转动，它的转动将带动与其啮合的齿条径向直线运动，但由于两个半变齿条的自锁片M的周边顶在自锁片限制环沈的内环上，所以输出轴21只能由电机带动转动，不能逆向转动。链条-链轮箱20 (图6)，包括链条-链轮箱20外壳、链条、链轮、轴承、链轮连接轴和端盖。伺服电机19与链条-链轮箱20的一个传动轴连接，在链条的连接下实现两个传动轴的同步转动，同时带动腿托架5和靠背2转动。在实现平躺功能时，直线电机18处于初始状态并且不工作。此时伺服电机19工作，如果链条按图六所示箭头的方向传动，则靠背绕其转轴m向下降落，最终达到与坐架4成180°，同时脚托架5绕转轴η向上抬起，最终达到与坐架4成180°完成平躺功能。本发明由同步控制器控制直线电机和伺服电机实现可躺可立的功能。直线电机与轮椅机架轮椅椅座形成四连杆机构可以实现椅座绕固定转轴的转动。伺服电机通过链轮与脚托架和靠背连接，它的转动可带动脚托架和靠背绕各自的固定转轴转动。同步控制时，推腿托5平面与坐架4平面成75° (此角度可调节)，靠背3平面与坐架4平面成90° (图7)。平躺功能是伺服电机的单独运行，它的转动使腿托5和靠背3 同步转动，使腿托5平面与坐架4平面成180°，同时靠背3平面与坐架4平面成180° (图 8)，实现平躺功能；站立功能是在平躺功能的同步中加入直线电机的运动。两个电机的同步控制运动实现站立和坐位的转换。在直线电机18将坐架4顶起，使其平面与水平面成75° 的同时，伺服电机19也在运转，使腿托5平面与坐架4平面成180°，同时带动链条-链轮使靠背3平面与坐架4平面成180°，此时腿托平面、坐架平面和靠背架平面在一个平面上， 并且这个平面与地面成75° (图9)，实现站立功能。
权利要求
1.一种任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，包括靠背-坐架-腿托模块、 车轮-车轮架模块、直线电机传动模块和伺服电机传动模块，其特征在于所述靠背-坐架-腿托模块包括靠背(2)、扶手(3)、坐架(4)、腿托(5)；坐架(4)的前、后两端分别与靠背(2)和腿托(5)转动连接，腿托(5)下面装有前防倾轮(8)和脚踏板(7)，靠背(2)两边装有扶手(3 )，其中一个扶手(3 )前端装有控制器(9 )；所述车轮-车轮架模块包括车轮架 (15)，安装在车轮架(15)前、后两侧的前从动轮(16)和后驱动轮(12)，与后驱动轮(12) 连接的后驱动轮电机箱(13)，在两个后驱动轮(12)内侧分别设有固定在车轮架(15)上的后防倾轮支架(11)及后防倾轮(10);车轮架(15)前面通过轴承与坐架(4)转动连接；所述直线电机传动模块包括直线电机(18 )、车轮架(15 )和坐架(4)；车轮架(15 )与坐架(4)之间连接有直线电机(18)，其中，直线电机(18)套筒与车轮架(15)下横杆转动连接，直线电机(18)的顶杆与坐架(4)中间横杆转动连接；所述伺服电机传动模块包括伺服电机及减速箱(19)、链条-链轮箱(20)、安装在伺服电机内的自锁机构、腿托(5)和靠背(2);伺服电机及减速箱(19)固定在坐架(4)上，并与靠近腿托(5)的链条-链轮箱(20)的传动轴连接， 链条-链轮箱(20)的传动轴一端与腿托(5)的转轴连接，腿托(5)的转轴与坐架(4)转轴连接，链条-链轮箱(20)的传动轴另一端与靠背(2)的转轴连接，靠背(2)的转轴通过轴承与坐架(4)连接。
2.根据权利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，其特征在于 所述自锁机构包括带有一段齿的输出轴(21)、与输出轴(21)连接的轴承(22)、连接轴承 (22)与电机外壳的凸台盘(23)、两个半变齿条的自锁片(24)、一端与电机输出轴连接另一端插入两自锁片中的传动盘(25 )、自锁片限制环(26 )。
3.根据权利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，其特征在于 所述直线电机(18)的顶杆头部与一个轴承的外圈连接，轴承的内圈与坐架(4)的中间横杆连接；直线电机(18)的套筒尾部与一个轴承的外圈连接，内圈与车轮架(15)下横杆连接。
4.根据权利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，其特征在于 所述靠背(2 )上面装有头枕(1)；所述腿托(5 )上面装有腿托软垫(6 )；所述车轮架(15 )上面固定有电池(14)。
全文摘要
本发明涉及一种任意坐姿角度可控的可躺可立式电动轮椅车，直线电机传动模块包括直线电机、车轮架和坐架；车轮架与坐架之间连接有直线电机，直线电机套筒与车轮架下横杆转动连接，直线电机的顶杆与坐架中间横杆转动连接；伺服电机传动模块包括伺服电机及减速箱、链条-链轮箱、安装在伺服电机内的自锁机构、腿托和靠背；伺服电机及减速箱固定在坐架上，并与靠近腿托的链条-链轮箱的传动轴连接，链条-链轮箱的传动轴一端与腿托的转轴连接，腿托的转轴与坐架转轴连接，链条-链轮箱的传动轴另一端与靠背的转轴连接，靠背的转轴通过轴承与坐架连接。本发明可由使用者按需求，在坐位、平躺位和站立位间转换，可以按需求对使用患者进行适度、适量的下肢训练。
文档编号A61G5/10GK102429786SQ201110305510
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者喻洪流, 李继才, 贺一峰, 闫世举, 顾余辉 申请人:上海理工大学