專利名稱：任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)輪椅車，尤其是一種能使患者實(shí)現(xiàn)站立和平躺狀態(tài)的電動(dòng)輪椅車。
背景技術(shù)：
由于老年人或腿部肌無力或下半身半身不遂患者不能自己站立、希望通過手來控制開關(guān)，借助輪椅實(shí)現(xiàn)站立和平躺狀態(tài)，這個(gè)功能可以是他們能自行站立取物、平躺休息、 鍛煉膝關(guān)節(jié)、改善心理狀態(tài)和便于床椅間的轉(zhuǎn)移。目前國內(nèi)外已有該類輪椅，國外的該類輪椅由于價(jià)格昂貴，在國內(nèi)的實(shí)用性不高， 國內(nèi)的該類輪椅大多都是單一功能的，只能站立或只能平躺，同時(shí)具有兩項(xiàng)功能的輪椅只有KFL58，但它的站立時(shí)的傾斜最大角度較小，不能適應(yīng)全部的站立角度需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，該電動(dòng)輪椅車可由使用者按需求，在坐位、平躺位和站立位間轉(zhuǎn)換，可以按需求對(duì)使用患者進(jìn)行適度、適量的下肢訓(xùn)練，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低等特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、車輪-車輪架模塊、直線電機(jī)傳動(dòng)模塊和伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊，其特點(diǎn)是靠背-坐架-腿托模塊包括靠背、扶手、坐架、腿托；坐架的前、后兩端分別與靠背和腿托轉(zhuǎn)動(dòng)連接，腿托下面裝有前防傾輪和腳踏板，靠背兩邊裝有扶手，其中一個(gè)扶手前端裝有控制器；車輪-車輪架模塊包括車輪架，安裝在車輪架前、后兩側(cè)的前從動(dòng)輪和后驅(qū)動(dòng)輪，與后驅(qū)動(dòng)輪連接的后驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)箱，在兩個(gè)后驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)側(cè)分別設(shè)有固定在車輪架上的后防傾輪支架及后防傾輪；車輪架前面通過軸承與坐架轉(zhuǎn)動(dòng)連接；直線電機(jī)傳動(dòng)模塊包括直線電機(jī)、車輪架和坐架；車輪架與坐架之間連接有直線電機(jī)，其中， 直線電機(jī)套筒與車輪架下橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，直線電機(jī)的頂桿與坐架中間橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊包括伺服電機(jī)及減速箱、鏈條-鏈輪箱、安裝在伺服電機(jī)內(nèi)的自鎖機(jī)構(gòu)、腿托和靠背；伺服電機(jī)及減速箱固定在坐架上，并與靠近腿托的鏈條-鏈輪箱的傳動(dòng)軸連接， 鏈條-鏈輪箱的傳動(dòng)軸一端與腿托的轉(zhuǎn)軸連接，腿托的轉(zhuǎn)軸與坐架轉(zhuǎn)軸連接，鏈條-鏈輪箱的傳動(dòng)軸另一端與靠背的轉(zhuǎn)軸連接，靠背的轉(zhuǎn)軸通過軸承與坐架連接。自鎖機(jī)構(gòu)包括帶有一段齒的輸出軸、與輸出軸連接的軸承、連接軸承與電機(jī)外殼的凸臺(tái)盤、兩個(gè)半變齒條的自鎖片、一端與電機(jī)輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動(dòng)盤、自鎖片限制環(huán)。直線電機(jī)的頂桿頭部與一個(gè)軸承的外圈連接，軸承的內(nèi)圈與坐架的中間橫桿連接；直線電機(jī)的套筒尾部與一個(gè)軸承的外圈連接，內(nèi)圈與車輪架下橫桿連接。靠背上面裝有頭枕；腿托上面裝有腿托軟墊；車輪架上面固定有電池。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)和鏈條傳動(dòng)等技術(shù)純屬機(jī)械結(jié)構(gòu)，在保證產(chǎn)品穩(wěn)定性以及安全性的條件下實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)上的站立、平躺功能。2、電氣控制輪椅坐姿、站立和平躺的任意轉(zhuǎn)換， 操作方便，可由患者在無需幫助的情況下自行使用。3、同步控制伺服電機(jī)和直線電機(jī)達(dá)到坐姿-站立轉(zhuǎn)換功能，單獨(dú)控制私服電機(jī)達(dá)到坐姿-平躺轉(zhuǎn)換功能，分步控制私服電機(jī)和直線電機(jī)達(dá)到先坐姿-平躺的轉(zhuǎn)換，后平躺-站姿轉(zhuǎn)換的功能，并可根據(jù)電機(jī)自帶的自鎖機(jī)構(gòu)滿足使用者在運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)任意位置停止，真正做到控制隨心所欲。4、同步控制私服電機(jī)和直線電機(jī)達(dá)到坐姿-站立轉(zhuǎn)換功能時(shí)，可根據(jù)電機(jī)自帶的自鎖機(jī)構(gòu)滿足使用者在運(yùn)動(dòng)軌跡內(nèi)任意位置停止；然后單獨(dú)控制私服電機(jī)，通過靠背架和托腳架之間的鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制靠背架和托腳架的聯(lián)動(dòng)，以達(dá)到運(yùn)動(dòng)下肢膝關(guān)節(jié)、鍛煉小腿肌肉的訓(xùn)練效果。除了滿足站立、平躺等功能以外，扶手可調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)使得使用者能夠方便在任意狀態(tài)下上下輪椅。本發(fā)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質(zhì)量，腿托架轉(zhuǎn)動(dòng)有助膝關(guān)節(jié)鍛煉，助立可緩解心理壓力、減少痤瘡，一定程度上可以配合治療肌無力等病癥。


圖1是靠背-坐架-腿托模塊圖； 圖2是車輪-車輪架模塊圖3是直線電機(jī)傳動(dòng)模塊圖； 圖4是伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊安裝位置圖； 圖5是伺服電機(jī)的自鎖機(jī)構(gòu)示意圖； 圖6是伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊圖； 圖7是同步控制電動(dòng)可躺可立輪椅坐位圖； 圖8是同步控制電動(dòng)可躺可立輪椅平躺位圖； 圖9是同步控制電動(dòng)可躺可立輪椅站立位圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一步說明
如圖1至圖9所示，本發(fā)明的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、車輪-車輪架模塊、直線電機(jī)傳動(dòng)模塊和伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊。靠背-坐架-腿托模塊(圖1)包括頭枕1、靠背2、扶手3、坐架4、腿托5、腿托軟墊6。坐架4的前、后兩端分別與靠背2和腿托5轉(zhuǎn)動(dòng)連接，靠背2上面裝有頭枕1 ；腿托5 上面裝有腿托軟墊6 ；腿托5下面裝有前防傾輪8和腳踏板7，靠背2兩邊裝有扶手3，其中一個(gè)扶手3前端裝有控制器9。車輪-車輪架模塊(圖2)包括車輪架15，安裝在車輪架15前、后兩側(cè)的前從動(dòng)輪16和后驅(qū)動(dòng)輪12，與后驅(qū)動(dòng)輪12連接的后驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)箱13，在兩個(gè)后驅(qū)動(dòng)輪12內(nèi)側(cè)分別設(shè)有固定在車輪架15上的后防傾輪支架11及后防傾輪10 ；車輪架15前面通過軸承與坐架4轉(zhuǎn)動(dòng)連接；車輪架15上面固定有電池14。直線電機(jī)傳動(dòng)模塊是由車輪架15、坐架4和持續(xù)推力> 1200N直線電機(jī)18組成的鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)(圖3)。直線電機(jī)18的頂桿頭部與一個(gè)軸承的外圈連接，軸承的內(nèi)圈與坐架4的中間橫桿連接。直線電機(jī)18的套筒尾部與一個(gè)軸承的外圈連接，內(nèi)圈與車輪架下橫桿連接。直線電機(jī)18的伸長(zhǎng)收縮帶動(dòng)坐架4可繞其與車輪架15的鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，使坐架4平面與車輪架15平面成一個(gè)動(dòng)態(tài)的角度。這樣可以實(shí)現(xiàn)輪椅車的坐位(或平躺位)與站立位的相互轉(zhuǎn)換。伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊(圖4)是由坐架4、腿托架5、靠背2、鏈條-鏈輪箱20和400w、 1500rpm伺服電機(jī)及100 :1減速箱19。鏈條-鏈輪箱20固定在坐架4上，400w、1500rpm伺服電機(jī)及100 :1減速箱19與靠近腿托架5的鏈條-鏈輪箱20的傳動(dòng)軸連接并且電機(jī)外殼固定在坐架上。鏈條-鏈輪箱20的傳動(dòng)軸一端與腿托架5的轉(zhuǎn)軸連接，腿托架5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過軸承與坐架4連接，鏈條-鏈輪箱20的傳動(dòng)軸另一端與靠背2的轉(zhuǎn)軸連接，靠背2的轉(zhuǎn)軸通過軸承與坐架4連接，伺服電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)腿托架5繞其與坐架4的連接轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)靠背2繞其與坐架4的連接轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服電機(jī)的自鎖機(jī)構(gòu)(圖5)，機(jī)構(gòu)中包括帶有一段齒的輸出軸21、與輸出軸21連接的軸承22、連接軸承22與電機(jī)外殼的凸臺(tái)盤23、兩個(gè)半變齒條的自鎖片M、一端與電機(jī)輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動(dòng)盤25、自鎖片限制環(huán)26。自鎖原理是正常由電機(jī)帶動(dòng)時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)盤25，傳動(dòng)盤25帶動(dòng)自鎖片M，可通過插入兩自鎖片的傳動(dòng)盤25 兩腳將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給自鎖片24。由于自鎖片M限制在自鎖片限制環(huán)沈內(nèi)，自鎖片M可將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給帶有一段齒的輸出軸21 ；相反，如果輸出軸21轉(zhuǎn)動(dòng)，它的轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)與其嚙合的齒條徑向直線運(yùn)動(dòng)，但由于兩個(gè)半變齒條的自鎖片M的周邊頂在自鎖片限制環(huán)沈的內(nèi)環(huán)上，所以輸出軸21只能由電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，不能逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。鏈條-鏈輪箱20 (圖6)，包括鏈條-鏈輪箱20外殼、鏈條、鏈輪、軸承、鏈輪連接軸和端蓋。伺服電機(jī)19與鏈條-鏈輪箱20的一個(gè)傳動(dòng)軸連接，在鏈條的連接下實(shí)現(xiàn)兩個(gè)傳動(dòng)軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)腿托架5和靠背2轉(zhuǎn)動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)平躺功能時(shí)，直線電機(jī)18處于初始狀態(tài)并且不工作。此時(shí)伺服電機(jī)19工作，如果鏈條按圖六所示箭頭的方向傳動(dòng)，則靠背繞其轉(zhuǎn)軸m向下降落，最終達(dá)到與坐架4成180°，同時(shí)腳托架5繞轉(zhuǎn)軸η向上抬起，最終達(dá)到與坐架4成180°完成平躺功能。本發(fā)明由同步控制器控制直線電機(jī)和伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)可躺可立的功能。直線電機(jī)與輪椅機(jī)架輪椅椅座形成四連桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)椅座繞固定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。伺服電機(jī)通過鏈輪與腳托架和靠背連接，它的轉(zhuǎn)動(dòng)可帶動(dòng)腳托架和靠背繞各自的固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。同步控制時(shí)，推腿托5平面與坐架4平面成75° (此角度可調(diào)節(jié))，靠背3平面與坐架4平面成90° (圖7)。平躺功能是伺服電機(jī)的單獨(dú)運(yùn)行，它的轉(zhuǎn)動(dòng)使腿托5和靠背3 同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使腿托5平面與坐架4平面成180°，同時(shí)靠背3平面與坐架4平面成180° (圖 8)，實(shí)現(xiàn)平躺功能；站立功能是在平躺功能的同步中加入直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)電機(jī)的同步控制運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)站立和坐位的轉(zhuǎn)換。在直線電機(jī)18將坐架4頂起，使其平面與水平面成75° 的同時(shí)，伺服電機(jī)19也在運(yùn)轉(zhuǎn)，使腿托5平面與坐架4平面成180°，同時(shí)帶動(dòng)鏈條-鏈輪使靠背3平面與坐架4平面成180°，此時(shí)腿托平面、坐架平面和靠背架平面在一個(gè)平面上， 并且這個(gè)平面與地面成75° (圖9)，實(shí)現(xiàn)站立功能。
權(quán)利要求
1.一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、 車輪-車輪架模塊、直線電機(jī)傳動(dòng)模塊和伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊，其特征在于所述靠背-坐架-腿托模塊包括靠背(2)、扶手(3)、坐架(4)、腿托(5)；坐架(4)的前、后兩端分別與靠背(2)和腿托(5)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，腿托(5)下面裝有前防傾輪(8)和腳踏板(7)，靠背(2)兩邊裝有扶手(3 )，其中一個(gè)扶手(3 )前端裝有控制器(9 )；所述車輪-車輪架模塊包括車輪架 (15)，安裝在車輪架(15)前、后兩側(cè)的前從動(dòng)輪(16)和后驅(qū)動(dòng)輪(12)，與后驅(qū)動(dòng)輪(12) 連接的后驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)箱(13)，在兩個(gè)后驅(qū)動(dòng)輪(12)內(nèi)側(cè)分別設(shè)有固定在車輪架(15)上的后防傾輪支架(11)及后防傾輪(10);車輪架(15)前面通過軸承與坐架(4)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述直線電機(jī)傳動(dòng)模塊包括直線電機(jī)(18 )、車輪架(15 )和坐架(4)；車輪架(15 )與坐架(4)之間連接有直線電機(jī)(18)，其中，直線電機(jī)(18)套筒與車輪架(15)下橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，直線電機(jī)(18)的頂桿與坐架(4)中間橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊包括伺服電機(jī)及減速箱(19)、鏈條-鏈輪箱(20)、安裝在伺服電機(jī)內(nèi)的自鎖機(jī)構(gòu)、腿托(5)和靠背(2);伺服電機(jī)及減速箱(19)固定在坐架(4)上，并與靠近腿托(5)的鏈條-鏈輪箱(20)的傳動(dòng)軸連接， 鏈條-鏈輪箱(20)的傳動(dòng)軸一端與腿托(5)的轉(zhuǎn)軸連接，腿托(5)的轉(zhuǎn)軸與坐架(4)轉(zhuǎn)軸連接，鏈條-鏈輪箱(20)的傳動(dòng)軸另一端與靠背(2)的轉(zhuǎn)軸連接，靠背(2)的轉(zhuǎn)軸通過軸承與坐架(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，其特征在于 所述自鎖機(jī)構(gòu)包括帶有一段齒的輸出軸(21)、與輸出軸(21)連接的軸承(22)、連接軸承 (22)與電機(jī)外殼的凸臺(tái)盤(23)、兩個(gè)半變齒條的自鎖片(24)、一端與電機(jī)輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動(dòng)盤(25 )、自鎖片限制環(huán)(26 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，其特征在于 所述直線電機(jī)(18)的頂桿頭部與一個(gè)軸承的外圈連接，軸承的內(nèi)圈與坐架(4)的中間橫桿連接；直線電機(jī)(18)的套筒尾部與一個(gè)軸承的外圈連接，內(nèi)圈與車輪架(15)下橫桿連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，其特征在于 所述靠背(2 )上面裝有頭枕(1)；所述腿托(5 )上面裝有腿托軟墊(6 )；所述車輪架(15 )上面固定有電池(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動(dòng)輪椅車，直線電機(jī)傳動(dòng)模塊包括直線電機(jī)、車輪架和坐架；車輪架與坐架之間連接有直線電機(jī)，直線電機(jī)套筒與車輪架下橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，直線電機(jī)的頂桿與坐架中間橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；伺服電機(jī)傳動(dòng)模塊包括伺服電機(jī)及減速箱、鏈條-鏈輪箱、安裝在伺服電機(jī)內(nèi)的自鎖機(jī)構(gòu)、腿托和靠背；伺服電機(jī)及減速箱固定在坐架上，并與靠近腿托的鏈條-鏈輪箱的傳動(dòng)軸連接，鏈條-鏈輪箱的傳動(dòng)軸一端與腿托的轉(zhuǎn)軸連接，腿托的轉(zhuǎn)軸與坐架轉(zhuǎn)軸連接，鏈條-鏈輪箱的傳動(dòng)軸另一端與靠背的轉(zhuǎn)軸連接，靠背的轉(zhuǎn)軸通過軸承與坐架連接。本發(fā)明可由使用者按需求，在坐位、平躺位和站立位間轉(zhuǎn)換，可以按需求對(duì)使用患者進(jìn)行適度、適量的下肢訓(xùn)練。
文檔編號(hào)A61G5/10GK102429786SQ201110305510
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者喻洪流, 李繼才, 賀一峰, 閆世舉, 顧余輝 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)