[发明专利]行星轮式爬楼梯电动轮椅

权利要求书

1.一种行星轮式爬楼梯电动轮椅，其特征在于包括：轮椅框架(1)、座椅靠背(2)、电动轮椅控制器(3)、电池(5)、小脚轮(7)、前轮组件(8)，所述轮椅框架(1)含有纵向弯管(1a)、前部横杆(1b)、横杆(1c)、下部横杆(1d)、后下部立管(1e)、后部立管(1f)、前部短立管(1g)、固定支架(1h)和侧面连接板(1i)和轮椅扶手(1j)；其特征在于：还包括电动推杆(4)、防前倾支架(6)、爬楼梯控制器(11)、调心滚子轴承与轴承座(12)、导电滑环(13)、连接盘(15)、轮轴固定件(16)、两个传动轴(17)、直流翻转电机(18a)、RV减速器(18b)、压力传感器(19a、19b)、控制盒(20)、倾角传感器(21)及对称分布的两个行星轮组；两个行星轮组中的每个行星轮组由法兰盘(14)、一个轮毂电机(9)和两个自由轮(10)构成，每个轮毂电机(9)和两个自由轮(10)通过螺母以及轮轴固定件(16)分别与法兰盘(14)的三个星形分支的末端(14a)连接，连接盘(15)与法兰盘(14)通过圆周分布的螺钉连接；轮毂电机(9)的电源线通过套装于传动轴(17)上的导电滑环(13)引出并与电动轮椅控制器(3)电气连接；直流翻转电机(18a)与RV减速器(18b)连接并通过螺钉固定于轮椅框架(1)上，RV减速器(18b)的输出孔分别与两个对称分布的传动轴(17)通过键相连，传动轴(17)的末端部通过键连接与法兰盘(14)相连，传动轴(17)的另一端由调心滚子轴承与轴承座(12)支撑，轴承座(12)固定于轮椅框架(1)的侧面连接板(1i)上；直流翻转电机(18a)的线缆与控制盒(20)相连，直流翻转电机(18a)输出的扭矩通过RV减速器(18b)放大后，驱动两个行星轮组翻转，用以实现行星轮式爬楼梯电动轮椅上下楼梯的功能；轮椅框架(1)的前部有防前倾支架(6)，防前倾支架(6)的一端与轮椅框架(1)的底部纵向弯管(1a)铰接，防前倾支架(6)的中部与电动推杆(4)的活动端铰接，并由电动推杆(4)的伸缩来控制防前倾支架(6)的张开或收起；电动推杆(4)的固定端与轮椅框架(1)前部的横杆(1b)铰接，电动推杆(4)的线缆与控制盒(20)相连；在横杆(1c)上安装有爬楼梯控制器(11)，爬楼梯控制器(11)通过线缆与控制盒(20)相连，用于在爬楼梯模式下行星轮组的翻转和电动推杆(4)的动作；轮椅靠背(2)上安装有压力传感器(19a、19b)，RV减速器(18b)上端面安装有倾角传感器(21)，压力传感器(19a、19b)和倾角传感器(21)都与控制盒(20)通过线缆相连，用于检测行星轮式爬楼梯电动轮椅上下楼梯时的工作状态；控制盒(20)安装于轮椅框架(1)后下部的立管(1e)上。

2.如权利要求1所述的行星轮式爬楼梯电动轮椅，其特征在于，行星轮组的工作模式为爬楼梯模式、电动轮椅模式和手动轮椅模式，根据所处环境不同选择电动轮椅模式或爬楼梯模式。

3.如权利要求1所述的行星轮式爬楼梯电动轮椅，其特征在于，传动轴(17)以调心滚子轴承(12)作为支撑，用于适应轮椅框架(1)结构的加工误差。

4.如权利要求1所述的行星轮式爬楼梯电动轮椅，其特征在于，在轮椅扶手(1j)安装有电动轮椅控制器(3)，用于在电动轮椅模式下轮毂电机(9)的驱动控制功能。

5.如权利要求1所述的行星轮式爬楼梯电动轮椅，其特征在于，电动轮椅控制器(3)和爬楼梯控制器(11)由电池(5)提供能量；

由电动轮椅控制器(3)实现电动轮椅模式，电动轮椅控制器(3)的结构包括：摇杆(31)、按键(32)、速度显示器(33)、电量显示器(34)、人机交互接口(35)、第一电源模块(36)，第一中控模块(DSP1)、故障诊断(37)、第一驱动模块(38)；第一中控模块(DSP1)由软件实现人机交互操作，对第一电源模块(36)进行管理、对人机交互接口(35)的输入信号进行计算得到平滑控制曲线、向第一驱动模块(38)发送控制指令；第一电源模块(36)对电池(5)的电量管理；人机交互接口模块(35)接收摇杆(31)、按键(32)的输入信号，并由速度显示器(33)、电量显示器(34)显示行星轮式爬楼梯电动轮椅设定速度和当前电量；第一驱动模块(38)通过脉宽调制方式(PWM)驱动每个轮毂电机(9)；故障诊断模块(37)对摇杆(31)的控制信号、驱动每个轮毂电机(9)的电流、电动轮椅控制器(3)的温度状态进行实时故障检测；

由爬楼梯控制器(11)实现爬楼梯轮椅模式，爬楼梯控制器(11)的结构包括：运行状态显示灯(111)、推杆伸缩控制按键(112)、电机翻转控制按键(113)、第二电源模块(114)，第二中控模块(DSP2)、第二驱动模块(115)；第二中控模块(DSP2)通过A/D接口电路接收推杆伸缩控制按键(112)、电机翻转控制按键(113)的输入信号，通过运行状态显示灯(111)显示行星轮式爬楼梯电动轮椅当前运行状态，并根据行星轮式爬楼梯电动轮椅运行状态和操作者输入的控制指令，由控制算法生成控制指令向第二驱动模块(115)发送相应控制信号，第二驱动模块(115)内部的功率放大电路对控制信号进行放大，并输出放大的控制信号，驱动电动推杆(4)伸出或缩回，或者直流翻转电机(18a)的正、反向的翻转；第二电源模块(114)为爬楼梯控制器(11)的各控制电路提供5v、3.3v及各档电压；压力传感器(19a、19b)将压力信号传送至控制盒(20)内的第二中控模块(DSP2)，经第二中控模块(DSP2)对压力信号做A/D转换后，根据两处的压力计算乘员重心位置，并结合倾角传感器(21)的反馈结果以判断乘员的姿态是否安全；倾角传感器(21)直接输出角度值，并通过RS232串口与控制盒(20)相连，实时反馈行星轮式爬楼梯电动轮椅相对水平面的倾角。