[发明专利]一种可爬陡坡的自适应电动轮椅

说明书

本发明涉及轮椅技术领域，特别涉及一种可爬陡坡的自适应电动轮椅。本发明轮椅自适应式调平系统包括轮椅姿态检测调节系统、轮椅调平机构，轮椅调平机构通过调节轮椅轮子的高度对轮椅的水平姿态进行调整以保证轮椅的水平状态，轮椅姿态检测调节系统控制轮椅调平机构中的电机工作。本发明的轮椅可爬陡坡或楼梯，且本发明价格低廉，便于推广。

技术领域

本发明涉及轮椅技术领域，特别涉及一种可爬陡坡的自适应电动轮椅。

背景技术

伴随着文明的进步、科技的发展，人类的行动能力也在不断的增强。借助汽车、轮船、飞机、火箭等交通运输工具，人类把自己活动范围扩展到了前所未有的高度。但是与此同时，一部分残疾人和老年人却因为疾病、年龄、意外事故等原因丧失了自由活动的能力。这部分人群是社会的弱者，他们有着正常人想象不到的苦恼，如何给予他们更多的关心与帮助是人类所必须面对的一个重要问题。残疾人以及腿脚不便的老年人而言，轮椅是他们最合适的交通工具。借助轮椅，他们可以自理生活、料理家务，甚至胜任适当的工作。目前市场上的普通轮椅结构大致相同，分为手动轮椅和电动轮椅两种。手动轮椅大多用手轮圈驱动，电动轮椅则由直流电机带减速箱驱动，操控杆的摇柄控制。

由于生理上的缺陷，残疾人和腿脚不便的老年人的需求有着很大的不同。普通轮椅可以适应普通的室内环境以及户外路况，但是在面对较大坡和台阶这些日常经常可以碰到的障碍物时只能望而却步，即使有他人辅助要想翻越这些障碍物也非常困难。这种缺陷给残疾人和腿脚不便的老年人的生活带来了非常大的不方便，很多残疾人或老年人平时只能呆在家里。缺少户外活动对残疾人和老年人的生理与心理都会产生较大的不利影响，导致一些疾病的发生。

无障碍设施的建设解决了一部分残疾人和老年人的出行问题。但是由于条件的限制，不可能在所有的地方都设置无障碍设施，而且现有的道路设施很难改造且成本高昂。因此，解决残疾人与老年人出行最好的方法就是对残疾人和老年人所用的助行设备，也就是轮椅进行改进。轮椅智能化研究是一个很好的解决办法。智能轮椅将智能机器人技术应用于电动轮椅，并融合了多种领域的研究成果，包括机器视觉、机器人导航和定位、模式识别、多传感器融合及人机接口等，涉及机械、控制、传感器、人工智能等技术，因此也称智能轮椅为智能轮椅式移动机器人。

目前国内外对智能轮椅研究已经取得了很多成果，也有不少成熟的产品投入市场。国内外现有的爬陡坡和楼梯的轮椅专利众多，不同的爬坡装置适用于不同的环境和条件，各有利弊，按照爬坡装置爬坡执行机构的类型，主要可归结为轮组式、履带式和多足式三类。

1.1轮组式

轮组式的特点是每个轮组依照星形轮的方式进行运动：平地行驶时，各小轮绕各自轴线自转；轮椅爬坡装置按照所使用的轮组对数可分为单轮组式和双轮组式。轮组式爬坡或楼装置与其他构型的装置相比，质量轻便，运动灵活，在无障碍环境下具有较好的行动性能。但是上下楼梯时该类型装置重心起伏较大，会使乘坐者感到不适，因此需要设计一种自适应轮椅调平机构。

1.2履带式

履带型机构的爬楼梯或坡轮椅应用较多，它采用比星型轮机构更为连续的行走方式，传动效率比较高。在上下楼梯过程中，轮椅的重心总是沿着与楼梯台阶沿的连线相平行的直线运动的，其重心的波动很小，运动非常平稳。但履带式爬楼梯轮椅最大不足是平地行走时阻力较大，运动不灵活，在爬楼梯时履带容易损坏楼梯沿。

1.3多足式

多足式爬楼梯或坡轮椅的主要特点是具有两套或两套以上支承装置，多套支承装置交替支承，以实现上下楼梯的功能。这种机构的爬楼梯过程类似于人上下楼梯的过程，也有人称之为步行式爬楼梯轮椅。早期的爬楼梯轮椅多采用这种方式，1892年Bray发明的第一台爬楼梯轮椅就采用了这种方式。在爬楼梯时，先由其中一套支承装置支承，抬高轮椅及另一套支承系统，再水平向前移动，上一级台阶。然后由另一套支承装置支承，将前面那套支承装置收回，如此循环，直到爬完整段楼梯为止，其爬楼梯过程不连续。此种类型的爬楼梯轮椅运动相对比较平稳，但是对控制的要求比较高，操作比较复杂。