專利名稱：水平載人輪椅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輪椅技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水平載人輪椅。
背景技術(shù)：
輪椅是殘疾人、病人、年老體弱者常用的一種工具，目前市場(chǎng)上所見的電動(dòng)爬樓輪椅、越障輪椅大多是運(yùn)用四桿機(jī)構(gòu)或者行星輪等機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上下樓梯的。中國(guó)專利“登樓輪椅”(專利號(hào)02205379. 4)是一種行星輪型輪椅，行星輪型輪椅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其利用自鎖機(jī)構(gòu)保證輪椅在上下樓梯時(shí)不會(huì)傾倒，但是，在上下樓梯的時(shí)候，不能滿足使用者對(duì)舒適性和可靠性的需求。中國(guó)專利“方便上下樓的履帶式輪椅”(專利號(hào)201020150690. 6)是一種外加履帶型輪椅，外加履帶型輪椅采用外加履帶的方式，保證了上下樓梯過程的連續(xù)性。但這種輪椅在每次安裝履帶時(shí)需要他人的幫助，并要完成多達(dá)十幾個(gè)步驟的裝配。此外，外加的履帶十分笨重，攜帶很不方便，這就大大限制了輪椅上下樓梯的速度和方便性。雙輪型輪椅采用了大小相同的兩個(gè)輪子，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但在上下樓梯的時(shí)候，也不能滿足使用者對(duì)舒適性和可靠性的需求。還有一種履帶與輪子組合型輪椅，它運(yùn)用四桿機(jī)構(gòu)，通過升降輪子來實(shí)現(xiàn)輪子與履帶的轉(zhuǎn)換。但是，四桿機(jī)構(gòu)的自由度只有一個(gè)，不能實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)輸出或完成更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，現(xiàn)有技術(shù)的輪椅存在以下不足輪椅在爬樓梯時(shí)的不連續(xù)性，運(yùn)動(dòng)精度差， 以及安全性和舒性差等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種五桿機(jī)構(gòu)的水平載人輪椅，配合直線電機(jī)的控制和履帶的作用，以期實(shí)現(xiàn)大范圍的精確控制。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種水平載人輪椅，包括底架、座位、連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置，所述座位設(shè)置在所述連桿機(jī)構(gòu)上，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，其特征是，
所述連桿機(jī)構(gòu)為五桿機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在底架上的第一固定點(diǎn)和第二固定點(diǎn)，以及主動(dòng)桿、固定桿、水平桿、第一角桿、第二角桿、第一導(dǎo)桿和第二導(dǎo)桿，
所述水平桿包括第一豎直桿和第二豎直桿，所述第一豎直桿的第一端固定設(shè)置在水平桿上靠近水平桿的中點(diǎn)位置，所述第二豎直桿的第一端固定設(shè)置在水平桿上靠近水平桿的中點(diǎn)位置，與所述第一豎直桿保持適當(dāng)?shù)木嚯x； 所述第一導(dǎo)桿帶有第一滑動(dòng)副； 所述第二導(dǎo)桿帶有第二滑動(dòng)副；
所述主動(dòng)桿的第一端與所述第一固定點(diǎn)鉸鏈形成第一轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述主動(dòng)桿的第二端與所述第一角桿的第一端鉸鏈形成第二轉(zhuǎn)動(dòng)副；
所述第一角桿的角端與所述水平桿的第一端鉸鏈形成第三轉(zhuǎn)動(dòng)副； 所述第一角桿的第二端與所述第一導(dǎo)桿的第一端鉸鏈形成第四轉(zhuǎn)動(dòng)副；
4所述第一導(dǎo)桿的第二端與所述第一豎直桿的第二端鉸鏈形成第五轉(zhuǎn)動(dòng)副； 所述固定桿的第一端與所述第二固定點(diǎn)固定連接； 所述固定桿的第二端與所述第二角桿的第一端鉸鏈形成第六轉(zhuǎn)動(dòng)副； 所述第二角桿的角端與所述水平桿的第二端鉸鏈形成第七轉(zhuǎn)動(dòng)副； 所述第二角桿的第二端與所述第二導(dǎo)桿的第一端鉸鏈形成第八轉(zhuǎn)動(dòng)副； 所述第二導(dǎo)桿的第二端與所述第二豎直桿的第二端鉸鏈形成第九轉(zhuǎn)動(dòng)副。所述第一連桿機(jī)構(gòu)的水平桿和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的水平桿通過結(jié)構(gòu)件連接形成一個(gè)框架，所述座位設(shè)置在所述框架上，所述驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述兩對(duì)連桿機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步，所述第一角桿和所述第二角桿的角度都為90度。進(jìn)一步，所述連桿機(jī)構(gòu)在所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，所述水平桿始終保持水平。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)裝置為直線電機(jī)，其行程為150mm。進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)裝置為兩個(gè)直線電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)主動(dòng)桿和第二角桿。進(jìn)一步，所述水平載人輪椅還包括履帶，設(shè)置在所述底架的下方。所述五桿機(jī)構(gòu)的所謂五桿為，第一桿主動(dòng)桿；第二桿第一角桿；第三桿水平桿；第四桿第二角桿；第五桿固定桿。本發(fā)明的有益效果是
通過五桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)履帶的大范圍精確控制，克服了行星輪、雙輪式爬樓輪椅在上下樓梯過程中的不可連續(xù)性以及四桿機(jī)構(gòu)在不能完成復(fù)雜運(yùn)動(dòng)輸出的局限，提高了輪椅的安全性和舒適性，迎合更多使用者的需求。


附圖1是本發(fā)明水平載人輪椅中五桿機(jī)構(gòu)的初始狀態(tài)示意圖； 附圖2是附圖1五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)后的最終狀態(tài)示意附圖3是五桿機(jī)構(gòu)初始狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意附圖4是五桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中某一狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意附圖5是五桿機(jī)構(gòu)最終狀態(tài)的立體結(jié)構(gòu)示意附圖6是五桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用在輪椅上的一種立體結(jié)構(gòu)示意附圖7是五桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用在輪椅上的另一種立體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)號(hào)分別為
1.連桿機(jī)構(gòu)； 3.座位；
100.第一固定點(diǎn)； 110.主動(dòng)桿； 112.主動(dòng)桿的第二端； 121.第一角桿的第一端 123.第一角桿的第二端 131.水平桿的第一端； 140.第一豎直桿；
2.包括底架； 4 .履帶； 200.第二固定點(diǎn)； 111.主動(dòng)桿的第一端； 120.第一角桿； 122.第一角桿的角端； 130.水平桿； 132.水平桿的第二端； 141.第一豎直桿的第一端；142.第一豎直桿的第二端；
151.第二豎直桿的第一端；
160.第一導(dǎo)桿；
162.第一導(dǎo)桿的第二端；
171.第二導(dǎo)桿的第一端；
180.第二角桿；
182.第二角桿的角端；
190.固定桿；
192.固定桿的第二端；
202.第二轉(zhuǎn)動(dòng)副；
204.第四轉(zhuǎn)動(dòng)副；
206.第五轉(zhuǎn)動(dòng)副；
208.第二滑動(dòng)副；
210.第七轉(zhuǎn)動(dòng)副；
201.第一轉(zhuǎn)動(dòng)副 203.第三轉(zhuǎn)動(dòng)副 205.第一滑動(dòng)副 207.第九轉(zhuǎn)動(dòng)副 209.第八轉(zhuǎn)動(dòng)副 211.第六轉(zhuǎn)動(dòng)副。
150.第二豎直桿； 152.第二豎直桿的第二端； 161.第一導(dǎo)桿的第一端； 170.第二導(dǎo)桿； 172.第二導(dǎo)桿的第二端； 181.第二角桿的第一端； 183.第二角桿的第二端； 191.固定桿的第一端；
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明水平載人輪椅的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。參見附圖1、6、7，一種水平載人輪椅，包括底架2、座位3、連桿機(jī)構(gòu)1、驅(qū)動(dòng)裝置(圖中未示出)，座位3設(shè)置在連桿機(jī)構(gòu)1上，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)1產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)1為五桿機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在底架2上的第一固定點(diǎn)100和第二固定點(diǎn)200，以及主動(dòng)桿110、固定桿190、水平桿130、第一角桿120、第二角桿180、第一導(dǎo)桿160和第二導(dǎo)桿170，水平桿130 包括第一豎直桿140和第二豎直桿150，第一豎直桿的第一端141固定設(shè)置在水平桿130上靠近水平桿130的中點(diǎn)位置，第二豎直桿的第一端151固定設(shè)置在水平桿130上靠近水平桿130的中點(diǎn)位置，與第一豎直桿140保持適當(dāng)?shù)木嚯x；第一導(dǎo)桿160帶有第一滑動(dòng)副205 ； 第二導(dǎo)桿170帶有第二滑動(dòng)副208 ；主動(dòng)桿的第一端111與第一固定點(diǎn)100鉸鏈形成第一轉(zhuǎn)動(dòng)副201，主動(dòng)桿的第二端112與第一角桿的第一端121鉸鏈形成第二轉(zhuǎn)動(dòng)副202 ；第一角桿的角端122與水平桿的第一端131鉸鏈形成第三轉(zhuǎn)動(dòng)副203 ；第一角桿的第二端123與第一導(dǎo)桿的第一端161鉸鏈形成第四轉(zhuǎn)動(dòng)副204 ；第一導(dǎo)桿的第二端162與第一豎直桿的第二端142鉸鏈形成第五轉(zhuǎn)動(dòng)副206 ；固定桿的第一端191與第二固定點(diǎn)200固定連接；固定桿的第二端192與第二角桿的第一端181鉸鏈形成第六轉(zhuǎn)動(dòng)副211 ；第二角桿的角端182 與水平桿的第二端132鉸鏈形成第七轉(zhuǎn)動(dòng)副210 ；第二角桿的第二端183與第二導(dǎo)桿的第一端171鉸鏈形成第八轉(zhuǎn)動(dòng)副209 ；第二導(dǎo)桿的第二端172與第二豎直桿的第二端152鉸鏈形成第九轉(zhuǎn)動(dòng)副207。上述五桿機(jī)構(gòu)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，包含8個(gè)活動(dòng)構(gòu)件(主動(dòng)桿110、第一角桿120、水平桿130、第一導(dǎo)桿160、第一導(dǎo)桿上的滑動(dòng)件、第二導(dǎo)桿170、第二導(dǎo)桿上的滑動(dòng)件、第二角桿180)，11個(gè)低副(.第一轉(zhuǎn)動(dòng)副201、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副202、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副203、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副204、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副206、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副211、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副210、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副209、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副207、第一滑動(dòng)副205、第二滑動(dòng)副208)，自由度F=3X8_2X 11=2。兩個(gè)自由度正好由第一滑動(dòng)副205和第二滑動(dòng)副206控制，第一滑動(dòng)副205和第二滑動(dòng)副206選用直線電機(jī)配合控制。
參見附圖3、4、5，五桿機(jī)構(gòu)通過兩個(gè)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一個(gè)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)桿 110，這時(shí)主動(dòng)桿的第二端112點(diǎn)的軌跡是以第一固定點(diǎn)100為圓心，主動(dòng)桿110的長(zhǎng)為半徑的圓弧，即主動(dòng)桿110繞第一固定點(diǎn)100逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)第一角桿120隨主動(dòng)桿110轉(zhuǎn)動(dòng)。第二角桿180在第二個(gè)直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，繞第二角桿的第一端181點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在主動(dòng)桿110和第二角桿180的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下，水平桿130產(chǎn)生上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了升降的功能。 最后達(dá)到五桿機(jī)構(gòu)的最終位置，如附圖2的狀態(tài)。直線電機(jī)的行程可根據(jù)水平載人輪椅的尺寸設(shè)為150mm。參見附圖6、7，將相同的兩個(gè)五桿機(jī)構(gòu)并排設(shè)置，第一連桿機(jī)構(gòu)的水平桿130和第二連桿機(jī)構(gòu)的水平桿130通過結(jié)構(gòu)件連接形成一個(gè)框架，座位3設(shè)置在框架上，直線電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述兩對(duì)連桿機(jī)構(gòu)1。座位3的這樣設(shè)置，更加牢靠。在底座2下面設(shè)置履帶4，通過直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水平載人輪椅履帶輪的大范圍精確調(diào)整，補(bǔ)償了四桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)誤差，實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)輸出或完成更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種水平載人輪椅，包括底架(2)、座位(3)、連桿機(jī)構(gòu)(1)、驅(qū)動(dòng)裝置，所述座位(3) 設(shè)置在所述連桿機(jī)構(gòu)(1)上，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述連桿機(jī)構(gòu)(1)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，其特征在于所述連桿機(jī)構(gòu)(1)為五桿機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在底架(2)上的第一固定點(diǎn)(100)和第二固定點(diǎn)(200)，以及主動(dòng)桿(110)、固定桿(190)、水平桿(130)、第一角桿(120)、第二角桿 (180)、第一導(dǎo)桿(160)和第二導(dǎo)桿(170)，所述水平桿(130)包括第一豎直桿(140)和第二豎直桿(150)，所述第一豎直桿的第一端(141)固定設(shè)置在水平桿(130)上靠近水平桿(130)的中點(diǎn)位置，所述第二豎直桿的第一端(151)固定設(shè)置在水平桿(130)上靠近水平桿(130)的中點(diǎn)位置，與所述第一豎直桿 (140)保持適當(dāng)?shù)木嚯x；所述第一導(dǎo)桿(160)帶有第一滑動(dòng)副(205)； 所述第二導(dǎo)桿(170)帶有第二滑動(dòng)副(208)；所述主動(dòng)桿的第一端(111)與所述第一固定點(diǎn)(100)鉸鏈形成第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(201)，所述主動(dòng)桿的第二端(112)與所述第一角桿的第一端(121)鉸鏈形成第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(202)；所述第一角桿的角端(122)與所述水平桿的第一端(131)鉸鏈形成第三轉(zhuǎn)動(dòng)副(203)； 所述第一角桿的第二端(123)與所述第一導(dǎo)桿的第一端(161)鉸鏈形成第四轉(zhuǎn)動(dòng)副 (204)；所述第一導(dǎo)桿的第二端(162)與所述第一豎直桿的第二端(142)鉸鏈形成第五轉(zhuǎn)動(dòng)副 (206)；所述固定桿的第一端(191)與所述第二固定點(diǎn)(200)固定連接； 所述固定桿的第二端(192)與所述第二角桿的第一端(181)鉸鏈形成第六轉(zhuǎn)動(dòng)副 (211)；所述第二角桿的角端(182)與所述水平桿的第二端(132)鉸鏈形成第七轉(zhuǎn)動(dòng)副(210)； 所述第二角桿的第二端(183)與所述第二導(dǎo)桿的第一端(171)鉸鏈形成第八轉(zhuǎn)動(dòng)副 (209)；所述第二導(dǎo)桿的第二端(172)與所述第二豎直桿的第二端(152)鉸鏈形成第九轉(zhuǎn)動(dòng)副 (207)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平載人輪椅，其特征在于所述連桿機(jī)構(gòu)(1)包括第一連桿機(jī)構(gòu)和第二連桿機(jī)構(gòu)，所述第一連桿機(jī)構(gòu)的水平桿(130)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)的水平桿 (130)通過結(jié)構(gòu)件連接形成一個(gè)框架，所述座位(3)設(shè)置在所述框架上，所述驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)驅(qū)動(dòng)所述第一連桿機(jī)構(gòu)和所述第二連桿機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述第一角桿(120)和所述第二角桿(180)的角度都為90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述連桿機(jī)構(gòu)(1)在所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，所述水平桿(130)始終保持水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置為直線電機(jī)， 其行程為150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)裝置為兩個(gè)直線電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)主動(dòng)桿(110)和第二角桿(180)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述水平載人輪椅還包括履帶(4)，設(shè)置在所述底架(2)的下方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水平載人輪椅，包括底架、座位、五桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置，座位設(shè)置在五桿機(jī)構(gòu)上，驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)五桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。通過五桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)履帶的大范圍精確控制，克服了行星輪、雙輪式爬樓輪椅在上下樓梯過程中的不可連續(xù)性以及四桿機(jī)構(gòu)在不能完成復(fù)雜運(yùn)動(dòng)輸出的局限，提高了輪椅的安全性和舒適性，迎合更多使用者的需求。
文檔編號(hào)A61G5/10GK102429787SQ20111027253
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者傅曉錦, 關(guān)澤航, 單春波, 張?jiān)弃Q, 張歡歡, 袁融 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院