專利名稱：帶座椅的助行機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種帶座椅的助行機(jī)器人。
技術(shù)背景助行機(jī)器人主要針對于年老，體質(zhì)下降，視力下降但還有一定行動能力的老年人以及 腿腳受傷正在康復(fù)過程中的人。這個群體需求一種具有輔助坐立，輔助行走，防摔倒，健 康監(jiān)測功能的機(jī)器。近年來，世界各國在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究，并取得了較大的成績。而其 中，在助行機(jī)器人領(lǐng)域，也已經(jīng)進(jìn)行了一些研究。1999年，美國MIT研制了一種外形類似 拐杖的個人移動和監(jiān)測輔助系統(tǒng)(PA麗)，它帶有一個CCD攝像頭紅外線傳感器，具有自主 導(dǎo)航的功能。它還具有力控制，語音控制及健康監(jiān)測的功能。2005年，韓國的Korea polytechnic university研制了以個輔助行走機(jī)器人WAR，不僅具備了PAMM的各種功能， 而且在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面做了一些改進(jìn)，采用了滾珠絲桿的升降機(jī)構(gòu)，使得老年人可以扶著扶 手或趴在扶手上，機(jī)器人的升降機(jī)構(gòu)就可以幫助老人站起來，這對于起坐不便的老年人是 非常友好的。2006年，日本的Waseda university研制了——個￥&11^1^ assist machine. 它采用了液壓的升降機(jī)構(gòu)。它的主要特點在于能夠感知人的左手和右手對機(jī)器人得人壓力 ，并做出主動平衡的調(diào)整。通過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，專利號為200810150388. 8的中國專利介紹了一種 福利友好的助行機(jī)器人，它以扶手桿兩端的滑覺，壓力傳感器來感知老年人的動態(tài)及是否 有摔跤傾向，以DSP控制器來處理各種信息及對驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出指令，驅(qū)動系統(tǒng)作為執(zhí)行器 來改變機(jī)器人的運動狀態(tài)對老年人進(jìn)行友好輔助。其不足在于上述系統(tǒng)高低不可自動調(diào) 節(jié)，沒有助力的功能，沒有考慮到老年人的體質(zhì)，使用者還得耗費大量的體能，所以不足 以滿足助老助殘的要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種帶座椅的助行機(jī)器人，當(dāng)使用者伏在 扶手上時，所述機(jī)器人可以將人撐起，減少使用者起立時對腿腳的壓力；當(dāng)扶手往后靠時 正好可以成為靠背，使得使用者在走累的時候能舒適的休息。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括助行機(jī)架、升降機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和3構(gòu)分別固定在機(jī)架上，行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)固定在助行 機(jī)架的下端。所述的升降機(jī)構(gòu)包括連桿、滾珠絲桿和絲桿驅(qū)動電機(jī)，其中滾珠絲桿固定設(shè)置于 助行機(jī)架上，連桿與滾珠絲桿活動連接，絲桿驅(qū)動電機(jī)與滾珠絲桿固定連接并帶動滾珠絲 桿的上下運動。所述的傳動機(jī)構(gòu)包括控制扶手、傳動框、座椅和渦輪蝸桿減速電機(jī)，其中傳動框 固定設(shè)置于助行機(jī)架上，控制扶手與傳動框鉸接，座椅和渦輪蝸桿減速電機(jī)分別固定設(shè)置 在助行機(jī)架上，渦輪蝸桿減速電機(jī)與傳動框連接。所述的傳動框為平行四邊形結(jié)構(gòu)。所述的傳動機(jī)構(gòu)是一個平行四邊行機(jī)構(gòu)，隨時保持面板的水平。需要變換時，渦輪蝸 桿減速電機(jī)驅(qū)動傳動框即可，結(jié)構(gòu)非常簡單。在前后兩個目的位置安裝有兩個機(jī)械卡位， 機(jī)械卡位上安裝限位開關(guān)。機(jī)械卡位的作用是承受力，而限位開關(guān)則作為電機(jī)停止及動作 的信號源。所述的行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括后支撐腿、行走驅(qū)動電機(jī)、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第 一同步帶輪、同步帶、第二同步帶輪、軸承座、齒輪箱、轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動輪，其中行走驅(qū) 動電機(jī)固定在齒輪箱上并與后支撐腿固定連接，后支撐腿固定設(shè)置于助行機(jī)架的后端，行 走驅(qū)動電機(jī)的輸出軸與第一錐齒輪相連，第二錐齒輪和第一同步帶輪同軸固定并與第一錐 齒輪相嚙合將電機(jī)的運動傳到第一同步帶輪，轉(zhuǎn)向輪活動設(shè)置于助行機(jī)架的前端下方，驅(qū) 動輪與第二同步帶輪同軸連接，第一同步帶輪經(jīng)同步帶帶動第二同步帶輪并將行走驅(qū)動電 機(jī)的動力輸出至驅(qū)動輪。所述的轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動輪均為萬向輪，所述的驅(qū)動輪的直徑比轉(zhuǎn)向輪的直徑大50mnTl00mm?，F(xiàn)有技術(shù)中滾珠絲杠作用力比較集中，不能達(dá)到車身升降平穩(wěn)的要求；齒輪傳動比較 小，對齒輪壓力過大，難以支撐起使用者的體重，因此本發(fā)明采用了這種絲桿與連桿聯(lián)合 傳動的方式，絲桿傳動比大，傳動速度快，同時利用連桿機(jī)構(gòu)，將絲桿上傳動出來的力平 均的分配到機(jī)器人的四條腿上，從而可以實現(xiàn)平穩(wěn)且快速的升降。座椅直接固定在機(jī)器人 的車身上，而靠背則有雙重功能。當(dāng)靠背往前翻時，作為靠背使用。當(dāng)靠背往后翻時，則 作為行走時的操控面板的扶手。同時，本發(fā)明采用雙輪差速驅(qū)動的方式，在驅(qū)動輪驅(qū)動方面，采用錐齒輪和皮帶輪傳 動，錐齒輪傳動可以將電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向轉(zhuǎn)過90。，有助于電機(jī)的安裝，可以減少電機(jī)占用的空間。電機(jī)固定在齒輪箱上，再固定在后支撐腿桿上，電機(jī)輸出軸通過連軸器與錐齒輪 相連，而錐齒輪和皮帶輪固定在同一根軸上。兩個錐齒輪嚙合，將電機(jī)的運動傳到皮帶輪 上。而驅(qū)動輪和皮帶輪固定在同軸上，同步帶論的傳動則可將電機(jī)的運動傳到了驅(qū)動輪上


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明工作狀態(tài)1示意圖。圖3為本發(fā)明工作狀態(tài)2示意圖。圖4為局部放大示意圖。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施 ，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括助行機(jī)架l、升降機(jī)構(gòu)2、扶手機(jī)構(gòu)3和行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)4， 其中升降機(jī)構(gòu)2和扶手機(jī)構(gòu)3分別固定在機(jī)架上，行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)4固定在助行機(jī)架1的下端所述的升降機(jī)構(gòu)2包括滾珠絲桿5、連桿6和絲桿驅(qū)動電機(jī)7，其中滾珠絲桿5固定 設(shè)置于助行機(jī)架l上，連桿5與滾珠絲桿6活動連接，絲桿驅(qū)動電機(jī)7與滾珠絲桿6固定連接 并帶動滾珠絲桿6的運動。所述的扶手機(jī)構(gòu)3包括控制扶手8、平行四邊形傳動9、座椅10和渦輪蝸桿減速電機(jī) 11，其中平行四邊形傳動9固定設(shè)置于助行機(jī)架1上，控制扶手8與平行四邊形傳動9鉸接 ，座椅10和渦輪蝸桿減速電機(jī)11分別固定設(shè)置在助行機(jī)架1上，渦輪蝸桿減速電機(jī)ll與平 行四邊形傳動9連接。所述的扶手機(jī)構(gòu)3是一個平行四邊行機(jī)構(gòu)，平時保持面板的水平。需要變換時，渦輪 蝸桿減速電機(jī)11驅(qū)動平行四邊形傳動9即可，結(jié)構(gòu)非常簡單。在前后兩個目的位置安裝有 兩個機(jī)械卡位，機(jī)械卡位上安裝限位開關(guān)。機(jī)械卡位的作用是承受力，而限位開關(guān)則作為 電機(jī)停止及動作的信號源。所述的行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)4包括后支撐腿12、行走驅(qū)動電機(jī)13、第一錐齒輪14、第二錐 齒輪15、第一同步帶輪16、同步帶17、第二同步帶輪18、軸承座19、齒輪箱20、轉(zhuǎn)向輪21 和驅(qū)動輪22，其中行走驅(qū)動電機(jī)13固定在齒輪箱20上并與后支撐腿12固定連接，后支撐腿12固定設(shè)置于助行機(jī)架1的后端，行走驅(qū)動電機(jī)13的輸出軸與第一錐齒輪14相連，第二 錐齒輪15和第一同步帶輪16同軸固定并與第一錐齒輪14相嚙合將電機(jī)的運動傳到第一同步 帶輪16，轉(zhuǎn)向輪21活動設(shè)置于助行機(jī)架1的前端下方，驅(qū)動輪22與第二同步帶輪18同軸連 接，第一同步帶輪16經(jīng)同步帶17帶動第二同步帶輪18并將行走驅(qū)動電機(jī)13的動力輸出至驅(qū) 動輪22。所述的轉(zhuǎn)向輪21為萬向輪，所述的驅(qū)動輪22的直徑比轉(zhuǎn)向輪21的直徑大50mm，分別為 200mm和150mm。如圖2所示，本實施例工作狀態(tài)l包括以下步驟當(dāng)使用者坐在沙發(fā)上，當(dāng)需要行走時 ，通過語音操控機(jī)器人，機(jī)器人通過全景攝像頭l測得人的位置，接著后退到使用者前面 。然后絲桿驅(qū)動電機(jī)7反轉(zhuǎn)，滾珠絲桿6下降，同時驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)5向前后撐開；如圖3所示，本實施例工作狀態(tài)2包括以下步驟當(dāng)使用者需要機(jī)器人輔助撐起時，按 動操作面板上的下降開關(guān)，扶手及操控面板8也就隨之下降到使用者手能舒適的夠著的位 置，當(dāng)使用者撐到扶手8上時，打開上升開關(guān)，絲桿驅(qū)動電機(jī)7電機(jī)正傳，絲桿上升，隨之 扶手8上升，人則隨之站立了起來。隨后使用者可以在機(jī)器人輔助下，行走到目的地。當(dāng) 使用者需要停下休息時，機(jī)器人的腿再次趴下，同時平行四邊形傳動9的渦輪蝸桿減速電 機(jī)11反轉(zhuǎn)，平行四邊形傳動9往前靠，碰到行程開關(guān)，停止，形成椅子靠背。人坐在座椅 IO上歇息。當(dāng)人需要起身時，機(jī)器人的腿再次撐起，人則站立了起來。如此，則可以實現(xiàn) 助行與座椅的功能的切換了。
權(quán)利要求
1.一種帶座椅的助行機(jī)器人，包括助行機(jī)架、升降機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其中升降機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)分別固定在機(jī)架上，行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)固定在助行機(jī)架的下端，其特征在于所述的行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括后支撐腿、行走驅(qū)動電機(jī)、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一同步帶輪、同步帶、第二同步帶輪、軸承座、齒輪箱、轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動輪，其中行走驅(qū)動電機(jī)固定在齒輪箱上并與后支撐腿固定連接，后支撐腿固定設(shè)置于助行機(jī)架的后端，行走驅(qū)動電機(jī)的輸出軸與第一錐齒輪相連，第二錐齒輪和第一同步帶輪同軸固定并與第一錐齒輪相嚙合將電機(jī)的運動傳到第一同步帶輪，轉(zhuǎn)向輪活動設(shè)置于助行機(jī)架的前端下方，驅(qū)動輪與第二同步帶輪同軸連接，第一同步帶輪經(jīng)同步帶帶動第二同步帶輪并將行走驅(qū)動電機(jī)的動力輸出至驅(qū)動輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶座椅的助行機(jī)器人，其特征是，所述的 升降機(jī)構(gòu)包括連桿、滾珠絲桿和絲桿驅(qū)動電機(jī)，其中滾珠絲桿固定設(shè)置于助行機(jī)架上 ，連桿與滾珠絲桿活動連接，絲桿驅(qū)動電機(jī)與滾珠絲桿固定連接并帶動滾珠絲桿的上下運 動。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶座椅的助行機(jī)器人，其特征是，所述的 傳動機(jī)構(gòu)包括控制扶手、傳動框、座椅和渦輪蝸桿減速電機(jī)，其中傳動框固定設(shè)置于 助行機(jī)架上，控制扶手與傳動框鉸接，座椅和渦輪蝸桿減速電機(jī)分別固定設(shè)置在助行機(jī)架 上，渦輪蝸桿減速電機(jī)與傳動框連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶座椅的助行機(jī)器人，其特征是，所述的 傳動框為平行四邊形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶座椅的助行機(jī)器人，其特征是，所述的轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動輪均為萬向輪，所述的驅(qū)動輪的直徑比轉(zhuǎn)向輪的直徑大50mnTl00mm。
全文摘要
一種機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的帶座椅的助行機(jī)器人，包括助行機(jī)架、升降機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其中升降機(jī)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)分別固定在機(jī)架上，行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)固定在助行機(jī)架的下端。所述的行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括后支撐腿、行走驅(qū)動電機(jī)、第一錐齒輪、第二錐齒輪、第一同步帶輪、同步帶、第二同步帶輪、軸承座、齒輪箱、轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動輪。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動效率高，使用方便。
文檔編號A61H3/04GK101647745SQ200910307239
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者冷春濤, 曹其新, 譚宏冰 申請人:上海交通大學(xué)