具有重心調(diào)整的全方位運(yùn)動(dòng)輪椅的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種電動(dòng)輪椅，具體涉及一種能夠適應(yīng)小空間和坡面環(huán)境的電動(dòng)輪椅。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的提高和人口老齡化的加速，電動(dòng)輪椅已成為老年人和下肢殘疾病人不可或缺的代步工具。市場(chǎng)上現(xiàn)存的電動(dòng)輪椅一般采用前面兩個(gè)小輪支撐，后面兩個(gè)大輪驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)彎半徑大，不適合在電梯等狹小的空間使用，此外，了全方位移動(dòng)輪椅由于其靈活性受到了越來越多的關(guān)注。其中，全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)是全方位運(yùn)動(dòng)輪椅的基礎(chǔ)。出現(xiàn)較多的全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用特殊的輪子得以實(shí)現(xiàn)，這種輪子可在一個(gè)方向主動(dòng)運(yùn)動(dòng)另外一個(gè)方向被動(dòng)運(yùn)動(dòng)，常見的特殊輪系主要有正交輪、球輪、麥克納姆輪，連續(xù)切換輪等。
[0003]正交輪在運(yùn)動(dòng)過程中兩個(gè)輪子是交替接觸地面的，這就導(dǎo)致在運(yùn)動(dòng)過程中每個(gè)輪子所承受的壓力變化大，從而影響與地面接觸的摩擦力，影響了輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，降低了電動(dòng)輪椅的運(yùn)動(dòng)精度。因?yàn)槭褂们蜉喌妮喴悟?qū)動(dòng)力是由滾子和輪子的摩擦力引起的，所以輪子的驅(qū)動(dòng)力和速度受到限制，同時(shí)，由于輪子在滾動(dòng)過程中摩擦力容易受到外界因素的影響，如吸附的灰塵，水等，輪子會(huì)因此而打滑。麥克納姆輪在全方位移動(dòng)輪椅中應(yīng)用最為廣泛。由麥克納姆輪構(gòu)成的全方位移動(dòng)輪椅具有不需要獨(dú)立的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)迅速，操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，但由于滾子之間存在間隙，容易造成車體的振動(dòng)或打滑，而且這種輪子對(duì)加工設(shè)計(jì)有很高的要求。連續(xù)切換輪所存在的問題與麥克納姆輪相似，由于輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾子同地面的不連續(xù)接觸容易導(dǎo)致機(jī)器人的振動(dòng)和打滑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種具有重心調(diào)整的全方位運(yùn)動(dòng)輪椅，能夠?qū)崿F(xiàn)輪椅的全方位移動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡功能，由于其零回轉(zhuǎn)半徑、靈活自如的移動(dòng)的特點(diǎn)，適用于空間狹小的環(huán)境，提高了使用者的行動(dòng)能力和舒適度。
[0005]一種具有重心調(diào)整的全方位運(yùn)動(dòng)輪椅，包括座椅、電動(dòng)推桿、全方位移動(dòng)平臺(tái)、傾角測(cè)量裝置、控制單元和電源；
[0006]所述座椅與全方位移動(dòng)平臺(tái)活動(dòng)連接，所述電動(dòng)推桿的兩端分別與座椅的底面和全方位移動(dòng)平臺(tái)鉸接，所述傾角測(cè)量裝置感知座椅的平面與地面的傾角并將角度值傳送給控制單元，所述控制單元通過控制電動(dòng)推桿的伸縮使座椅的平面與水平面保持平行，所述電源為所述電動(dòng)推桿、全方位移動(dòng)平臺(tái)、傾角測(cè)量裝置和控制單元供電。
[0007]進(jìn)一步的，所述全方位移動(dòng)平臺(tái)包括車架以及安裝在車架底部前方的兩個(gè)支撐輪和安裝在車架底部后方的兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，所述支撐輪為萬向輪，所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括電機(jī)座支架、兩套傳動(dòng)組件和兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輪，一套傳動(dòng)組件單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輪，所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元通過電機(jī)座支架與車架活動(dòng)連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述傳動(dòng)組件包括電機(jī)，減速器、編碼器、軸承套1、軸承1、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪；電機(jī)輸出軸與減速器相連，電機(jī)和減速器均固定在電機(jī)座支架上，電機(jī)輸出軸的軸線與輪椅的前進(jìn)方向垂直；減速器的輸出軸通過主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪依次傳動(dòng)把動(dòng)力傳給標(biāo)準(zhǔn)輪；所述主動(dòng)齒輪通過軸套與減速器的輸出軸固定連接，所述從動(dòng)齒輪固定連接在標(biāo)準(zhǔn)輪的傳動(dòng)軸上，所述標(biāo)準(zhǔn)輪的傳動(dòng)軸由軸承I支撐，軸承I在軸承套I內(nèi)由卡簧限制軸向的運(yùn)動(dòng)，所述軸承套I與電機(jī)座支架固定連接，所述主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪互相嚙合，所述控制單元根據(jù)編碼器采集的角位移信號(hào)對(duì)電機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使全方位移動(dòng)平臺(tái)按照指定的方向移動(dòng)。
[0009]進(jìn)一步地，所述傾角測(cè)量裝置安裝在座椅平面的下方，傾角測(cè)量裝置由加速度計(jì)和陀螺儀組成。
[0010]進(jìn)一步地，為保護(hù)圓錐滾子軸承在受到軸向沖擊時(shí)不受到損壞，在旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)座支架連接的一端套裝緩沖彈簧，緩沖彈簧的兩端分別與軸承套II的端面和電機(jī)座支架的上表面抵觸。
[0011]進(jìn)一步地，所述控制單元采用ARM Cortex?_M3內(nèi)核的微處理器。
[0012]有益效果:
[0013]1、本發(fā)明的輪椅在有一定傾斜角的坡度移動(dòng)時(shí)，能夠前后調(diào)整座椅姿勢(shì)，能夠避免由于坡度引起的不平衡傾倒，同時(shí)提升了使用者的乘坐舒適度。
[0014]2、本發(fā)明的差動(dòng)單元采用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速器的輸出軸與輪子軸心這兩個(gè)平行軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)，具有傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、效率高、傳動(dòng)效率和速度范圍廣、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于中心距較小的場(chǎng)合。
[0015]3、本發(fā)明的每個(gè)差動(dòng)單元的兩個(gè)輪子保持同軸，兩個(gè)輪子保持同軸，但兩個(gè)電機(jī)采用前后平行分布而非左右并排分布，相對(duì)于同步帶傳動(dòng)來說縮小了兩個(gè)傳動(dòng)件之間的中心距，實(shí)現(xiàn)了小空間緊湊結(jié)構(gòu)，提高美觀性，避免兩個(gè)差動(dòng)單元之間互相影響。
[0016]4、本發(fā)明采用直齒輪傳動(dòng)對(duì)齒輪的配合精度不會(huì)有太高的要求，齒輪在運(yùn)動(dòng)過程中即使發(fā)生誤差范圍內(nèi)的軸向竄動(dòng)也能夠保證可靠傳動(dòng)，而錐齒輪對(duì)嚙合精度要求非常高，一旦有竄動(dòng)發(fā)生極有可能出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，影響輪椅的正常運(yùn)行。
[0017]5、本發(fā)明采用加速度計(jì)和陀螺儀融合技術(shù)檢測(cè)平衡座椅姿態(tài)，具有成本低，可靠性高，功耗低，尺寸小自主性好，隱蔽性強(qiáng)，同時(shí)增加了控制的準(zhǔn)確性。
[0018]6、本發(fā)明的控制單元采用基于ARM Cortex?-M3內(nèi)核的微處理器，此芯片功能強(qiáng)大、具有豐富的外設(shè)、具有高速運(yùn)算能力，使得輪椅能夠?qū)Φ孛娴钠露冗M(jìn)行即時(shí)的判別，確保調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖
[0020]圖2、3為本發(fā)明的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元機(jī)構(gòu)圖
[0021]圖4為本發(fā)明的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元與車體的連接結(jié)構(gòu)圖
[0022]圖5為本發(fā)明的自動(dòng)調(diào)節(jié)重心平衡機(jī)構(gòu)與車體的連接結(jié)構(gòu)圖
[0023]圖6為本發(fā)明的輪椅上坡時(shí)外觀示意圖
[0024]圖7為本發(fā)明的輪椅下坡時(shí)外觀示意圖
[0025]其中，1-車架、2-座椅、3-電動(dòng)推桿、4-支撐輪、5-差動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元、8_控制箱、9_標(biāo)準(zhǔn)輪、10-電機(jī)座支架、11-托盤、12-傳動(dòng)組件、13-電機(jī)、14-減速器、15-主動(dòng)齒輪、16-編碼器、17-軸套、18-從動(dòng)齒輪、19-軸承套1、20_軸承1、21_軸承I1、22_套筒、23-端蓋、24-扶手、25-腳托、26-圓錐滾子軸承、27-軸承端蓋、28-連接件、29-旋轉(zhuǎn)軸、30-支座、31-軸承套II。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027]如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種具有重心調(diào)整的全方位運(yùn)動(dòng)輪椅，包括座椅2、電動(dòng)推桿3、全方位移動(dòng)平臺(tái)、傾角測(cè)量裝置、控制單元和電源；
[0028]所述全方位移動(dòng)平臺(tái)包括車架I以及安裝在車架I底部前方的兩個(gè)支撐輪4和安裝在車架I底部后方的兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元5，所述支撐輪4為萬向輪；所述車架I上還裝有扶手24和腳托25，控制箱8固定在車架中間部分的托盤11上，用于安裝電源和控制單元；
[0029]如附