專利名稱：任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動輪椅車，尤其是一種能使患者實現(xiàn)站立和平躺狀態(tài)的電動輪椅車。
背景技術：
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，借助輪椅實現(xiàn)站立和平躺狀態(tài)，這個功能可以是他們能自行站立取物、平躺休息、 鍛煉膝關節(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格昂貴，在國內(nèi)的實用性不高， 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，同時具有兩項功能的輪椅只有KFL58，但它的站立時的傾斜最大角度較小，不能適應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輪椅車，該電動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，可以按需求對使用患者進行適度、適量的下肢訓練，并且具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低等特點。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、車輪-車輪架模塊、直線電機傳動模塊和伺服電機傳動模塊，其特點是靠背-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)的前從動輪和后驅(qū)動輪，與后驅(qū)動輪連接的后驅(qū)動輪電機箱，在兩個后驅(qū)動輪內(nèi)側(cè)分別設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)動連接；直線電機傳動模塊包括直線電機、車輪架和坐架；車輪架與坐架之間連接有直線電機，其中， 直線電機套筒與車輪架下橫桿轉(zhuǎn)動連接，直線電機的頂桿與坐架中間橫桿轉(zhuǎn)動連接；伺服電機傳動模塊包括伺服電機及減速箱、鏈條-鏈輪箱、安裝在伺服電機內(nèi)的自鎖機構(gòu)、腿托和靠背；伺服電機及減速箱固定在坐架上，并與靠近腿托的鏈條-鏈輪箱的傳動軸連接， 鏈條-鏈輪箱的傳動軸一端與腿托的轉(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、連接軸承與電機外殼的凸臺盤、兩個半變齒條的自鎖片、一端與電機輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動盤、自鎖片限制環(huán)。直線電機的頂桿頭部與一個軸承的外圈連接，軸承的內(nèi)圈與坐架的中間橫桿連接；直線電機的套筒尾部與一個軸承的外圈連接，內(nèi)圈與車輪架下橫桿連接?？勘成厦嫜b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)點和有益效果1、運用四連桿機構(gòu)和鏈條傳動等技術純屬機械結(jié)構(gòu)，在保證產(chǎn)品穩(wěn)定性以及安全性的條件下實現(xiàn)機械結(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、同步控制伺服電機和直線電機達到坐姿-站立轉(zhuǎn)換功能，單獨控制私服電機達到坐姿-平躺轉(zhuǎn)換功能，分步控制私服電機和直線電機達到先坐姿-平躺的轉(zhuǎn)換，后平躺-站姿轉(zhuǎn)換的功能，并可根據(jù)電機自帶的自鎖機構(gòu)滿足使用者在運動軌跡內(nèi)任意位置停止，真正做到控制隨心所欲。4、同步控制私服電機和直線電機達到坐姿-站立轉(zhuǎn)換功能時，可根據(jù)電機自帶的自鎖機構(gòu)滿足使用者在運動軌跡內(nèi)任意位置停止；然后單獨控制私服電機，通過靠背架和托腳架之間的鏈條傳動機構(gòu)，控制靠背架和托腳架的聯(lián)動，以達到運動下肢膝關節(jié)、鍛煉小腿肌肉的訓練效果。除了滿足站立、平躺等功能以外，扶手可調(diào)節(jié)的設計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)動有助膝關節(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是直線電機傳動模塊圖； 圖4是伺服電機傳動模塊安裝位置圖； 圖5是伺服電機的自鎖機構(gòu)示意圖； 圖6是伺服電機傳動模塊圖； 圖7是同步控制電動可躺可立輪椅坐位圖； 圖8是同步控制電動可躺可立輪椅平躺位圖； 圖9是同步控制電動可躺可立輪椅站立位圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(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輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、車輪-車輪架模塊、直線電機傳動模塊和伺服電機傳動模塊。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)的前從動輪16和后驅(qū)動輪12，與后驅(qū)動輪12連接的后驅(qū)動輪電機箱13，在兩個后驅(qū)動輪12內(nèi)側(cè)分別設有固定在車輪架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)動連接；車輪架15上面固定有電池14。直線電機傳動模塊是由車輪架15、坐架4和持續(xù)推力> 1200N直線電機18組成的鉸鏈連桿機構(gòu)(圖3)。直線電機18的頂桿頭部與一個軸承的外圈連接，軸承的內(nèi)圈與坐架4的中間橫桿連接。直線電機18的套筒尾部與一個軸承的外圈連接，內(nèi)圈與車輪架下橫桿連接。直線電機18的伸長收縮帶動坐架4可繞其與車輪架15的鉸鏈轉(zhuǎn)動，使坐架4平面與車輪架15平面成一個動態(tài)的角度。這樣可以實現(xiàn)輪椅車的坐位(或平躺位)與站立位的相互轉(zhuǎn)換。伺服電機傳動模塊(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伺服電機及100 :1減速箱19與靠近腿托架5的鏈條-鏈輪箱20的傳動軸連接并且電機外殼固定在坐架上。鏈條-鏈輪箱20的傳動軸一端與腿托架5的轉(zhuǎn)軸連接，腿托架5的轉(zhuǎn)動軸通過軸承與坐架4連接，鏈條-鏈輪箱20的傳動軸另一端與靠背2的轉(zhuǎn)軸連接，靠背2的轉(zhuǎn)軸通過軸承與坐架4連接，伺服電機輸出軸的轉(zhuǎn)動帶動腿托架5繞其與坐架4的連接轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，同時帶動靠背2繞其與坐架4的連接轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。伺服電機的自鎖機構(gòu)(圖5)，機構(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與電機外殼的凸臺盤23、兩個半變齒條的自鎖片M、一端與電機輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動盤25、自鎖片限制環(huán)26。自鎖原理是正常由電機帶動時，電機帶動傳動盤25，傳動盤25帶動自鎖片M，可通過插入兩自鎖片的傳動盤25 兩腳將轉(zhuǎn)動傳遞給自鎖片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)動傳遞給帶有一段齒的輸出軸21 ；相反，如果輸出軸21轉(zhuǎn)動，它的轉(zhuǎn)動將帶動與其嚙合的齒條徑向直線運動，但由于兩個半變齒條的自鎖片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只能由電機帶動轉(zhuǎn)動，不能逆向轉(zhuǎn)動。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19與鏈條-鏈輪箱20的一個傳動軸連接，在鏈條的連接下實現(xiàn)兩個傳動軸的同步轉(zhuǎn)動，同時帶動腿托架5和靠背2轉(zhuǎn)動。在實現(xiàn)平躺功能時，直線電機18處于初始狀態(tài)并且不工作。此時伺服電機19工作，如果鏈條按圖六所示箭頭的方向傳動，則靠背繞其轉(zhuǎn)軸m向下降落，最終達到與坐架4成180°，同時腳托架5繞轉(zhuǎn)軸η向上抬起，最終達到與坐架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和伺服電機實現(xiàn)可躺可立的功能。直線電機與輪椅機架輪椅椅座形成四連桿機構(gòu)可以實現(xiàn)椅座繞固定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動。伺服電機通過鏈輪與腳托架和靠背連接，它的轉(zhuǎn)動可帶動腳托架和靠背繞各自的固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。同步控制時，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的單獨運行，它的轉(zhuǎn)動使腿托5和靠背3 同步轉(zhuǎn)動，使腿托5平面與坐架4平面成180°，同時靠背3平面與坐架4平面成180° (圖 8)，實現(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的運動。兩個電機的同步控制運動實現(xiàn)站立和坐位的轉(zhuǎn)換。在直線電機18將坐架4頂起，使其平面與水平面成75° 的同時，伺服電機19也在運轉(zhuǎn)，使腿托5平面與坐架4平面成180°，同時帶動鏈條-鏈輪使靠背3平面與坐架4平面成180°，此時腿托平面、坐架平面和靠背架平面在一個平面上， 并且這個平面與地面成75° (圖9)，實現(xiàn)站立功能。
權利要求
1.一種任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，包括靠背-坐架-腿托模塊、 車輪-車輪架模塊、直線電機傳動模塊和伺服電機傳動模塊，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)的前從動輪(16)和后驅(qū)動輪(12)，與后驅(qū)動輪(12) 連接的后驅(qū)動輪電機箱(13)，在兩個后驅(qū)動輪(12)內(nèi)側(cè)分別設有固定在車輪架(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)動連接；所述直線電機傳動模塊包括直線電機(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(18)，其中，直線電機(18)套筒與車輪架(15)下橫桿轉(zhuǎn)動連接，直線電機(18)的頂桿與坐架(4)中間橫桿轉(zhuǎn)動連接；所述伺服電機傳動模塊包括伺服電機及減速箱(19)、鏈條-鏈輪箱(20)、安裝在伺服電機內(nèi)的自鎖機構(gòu)、腿托(5)和靠背(2);伺服電機及減速箱(19)固定在坐架(4)上，并與靠近腿托(5)的鏈條-鏈輪箱(20)的傳動軸連接， 鏈條-鏈輪箱(20)的傳動軸一端與腿托(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)權利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，其特征在于 所述自鎖機構(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)與電機外殼的凸臺盤(23)、兩個半變齒條的自鎖片(24)、一端與電機輸出軸連接另一端插入兩自鎖片中的傳動盤(25 )、自鎖片限制環(huán)(26 )。
3.根據(jù)權利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，其特征在于 所述直線電機(18)的頂桿頭部與一個軸承的外圈連接，軸承的內(nèi)圈與坐架(4)的中間橫桿連接；直線電機(18)的套筒尾部與一個軸承的外圈連接，內(nèi)圈與車輪架(15)下橫桿連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的任意坐姿角度可控的可躺可立式電動輪椅車，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輪椅車，直線電機傳動模塊包括直線電機、車輪架和坐架；車輪架與坐架之間連接有直線電機，直線電機套筒與車輪架下橫桿轉(zhuǎn)動連接，直線電機的頂桿與坐架中間橫桿轉(zhuǎn)動連接；伺服電機傳動模塊包括伺服電機及減速箱、鏈條-鏈輪箱、安裝在伺服電機內(nèi)的自鎖機構(gòu)、腿托和靠背；伺服電機及減速箱固定在坐架上，并與靠近腿托的鏈條-鏈輪箱的傳動軸連接，鏈條-鏈輪箱的傳動軸一端與腿托的轉(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，可以按需求對使用患者進行適度、適量的下肢訓練。
文檔編號A61G5/10GK102429786SQ201110305510
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權日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 申請人:上海理工大學