專利名稱：水平載人輪椅的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輪椅技術領域，尤其涉及一種水平載人輪椅。
背景技術：
輪椅是殘疾人、病人、年老體弱者常用的一種工具，目前市場上所見的電動爬樓輪椅、越障輪椅大多是運用四桿機構或者行星輪等機構來實現(xiàn)上下樓梯的。中國專利“登樓輪椅”(專利號02205379. 4)是一種行星輪型輪椅，行星輪型輪椅結構簡單，其利用自鎖機構保證輪椅在上下樓梯時不會傾倒，但是，在上下樓梯的時候，不能滿足使用者對舒適性和可靠性的需求。中國專利“方便上下樓的履帶式輪椅”(專利號201020150690. 6)是一種外加履帶型輪椅，外加履帶型輪椅采用外加履帶的方式，保證了上下樓梯過程的連續(xù)性。但這種輪椅在每次安裝履帶時需要他人的幫助，并要完成多達十幾個步驟的裝配。此外，外加的履帶十分笨重，攜帶很不方便，這就大大限制了輪椅上下樓梯的速度和方便性。雙輪型輪椅采用了大小相同的兩個輪子，結構簡單。但在上下樓梯的時候，也不能滿足使用者對舒適性和可靠性的需求。還有一種履帶與輪子組合型輪椅，它運用四桿機構，通過升降輪子來實現(xiàn)輪子與履帶的轉換。但是，四桿機構的自由度只有一個，不能實現(xiàn)高精度的運動輸出或完成更復雜的運動規(guī)律。因此，現(xiàn)有技術的輪椅存在以下不足輪椅在爬樓梯時的不連續(xù)性，運動精度差， 以及安全性和舒性差等等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種五桿機構的水平載人輪椅，配合直線電機的控制和履帶的作用，以期實現(xiàn)大范圍的精確控制。本發(fā)明采取的技術方案是
一種水平載人輪椅，包括底架、座位、連桿機構、驅動裝置，所述座位設置在所述連桿機構上，所述驅動裝置驅動所述連桿機構產生運動，其特征是，
所述連桿機構為五桿機構，包括設置在底架上的第一固定點和第二固定點，以及主動桿、固定桿、水平桿、第一角桿、第二角桿、第一導桿和第二導桿，
所述水平桿包括第一豎直桿和第二豎直桿，所述第一豎直桿的第一端固定設置在水平桿上靠近水平桿的中點位置，所述第二豎直桿的第一端固定設置在水平桿上靠近水平桿的中點位置，與所述第一豎直桿保持適當?shù)木嚯x； 所述第一導桿帶有第一滑動副； 所述第二導桿帶有第二滑動副；
所述主動桿的第一端與所述第一固定點鉸鏈形成第一轉動副，所述主動桿的第二端與所述第一角桿的第一端鉸鏈形成第二轉動副；
所述第一角桿的角端與所述水平桿的第一端鉸鏈形成第三轉動副； 所述第一角桿的第二端與所述第一導桿的第一端鉸鏈形成第四轉動副；
4所述第一導桿的第二端與所述第一豎直桿的第二端鉸鏈形成第五轉動副； 所述固定桿的第一端與所述第二固定點固定連接； 所述固定桿的第二端與所述第二角桿的第一端鉸鏈形成第六轉動副； 所述第二角桿的角端與所述水平桿的第二端鉸鏈形成第七轉動副； 所述第二角桿的第二端與所述第二導桿的第一端鉸鏈形成第八轉動副； 所述第二導桿的第二端與所述第二豎直桿的第二端鉸鏈形成第九轉動副。所述第一連桿機構的水平桿和所述第二連桿機構的水平桿通過結構件連接形成一個框架，所述座位設置在所述框架上，所述驅動裝置同時驅動所述兩對連桿機構。進一步，所述第一角桿和所述第二角桿的角度都為90度。進一步，所述連桿機構在所述驅動裝置的驅動下產生運動，所述水平桿始終保持水平。進一步，所述驅動裝置為直線電機，其行程為150mm。進一步，所述驅動裝置為兩個直線電機，分別驅動主動桿和第二角桿。進一步，所述水平載人輪椅還包括履帶，設置在所述底架的下方。所述五桿機構的所謂五桿為，第一桿主動桿；第二桿第一角桿；第三桿水平桿；第四桿第二角桿；第五桿固定桿。本發(fā)明的有益效果是
通過五桿機構實現(xiàn)了對履帶的大范圍精確控制，克服了行星輪、雙輪式爬樓輪椅在上下樓梯過程中的不可連續(xù)性以及四桿機構在不能完成復雜運動輸出的局限，提高了輪椅的安全性和舒適性，迎合更多使用者的需求。


附圖1是本發(fā)明水平載人輪椅中五桿機構的初始狀態(tài)示意圖； 附圖2是附圖1五桿機構運動后的最終狀態(tài)示意附圖3是五桿機構初始狀態(tài)的立體結構示意附圖4是五桿機構運動過程中某一狀態(tài)的立體結構示意附圖5是五桿機構最終狀態(tài)的立體結構示意附圖6是五桿機構應用在輪椅上的一種立體結構示意附圖7是五桿機構應用在輪椅上的另一種立體結構示意圖。附圖中的標號分別為
1.連桿機構； 3.座位；
100.第一固定點； 110.主動桿； 112.主動桿的第二端； 121.第一角桿的第一端 123.第一角桿的第二端 131.水平桿的第一端； 140.第一豎直桿；
2.包括底架； 4 .履帶； 200.第二固定點； 111.主動桿的第一端； 120.第一角桿； 122.第一角桿的角端； 130.水平桿； 132.水平桿的第二端； 141.第一豎直桿的第一端；142.第一豎直桿的第二端；
151.第二豎直桿的第一端；
160.第一導桿；
162.第一導桿的第二端；
171.第二導桿的第一端；
180.第二角桿；
182.第二角桿的角端；
190.固定桿；
192.固定桿的第二端；
202.第二轉動副；
204.第四轉動副；
206.第五轉動副；
208.第二滑動副；
210.第七轉動副；
201.第一轉動副 203.第三轉動副 205.第一滑動副 207.第九轉動副 209.第八轉動副 211.第六轉動副。
150.第二豎直桿； 152.第二豎直桿的第二端； 161.第一導桿的第一端； 170.第二導桿； 172.第二導桿的第二端； 181.第二角桿的第一端； 183.第二角桿的第二端； 191.固定桿的第一端；
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明水平載人輪椅的具體實施方式
作詳細說明。參見附圖1、6、7，一種水平載人輪椅，包括底架2、座位3、連桿機構1、驅動裝置(圖中未示出)，座位3設置在連桿機構1上，驅動裝置驅動連桿機構1產生運動，連桿機構1為五桿機構，包括設置在底架2上的第一固定點100和第二固定點200，以及主動桿110、固定桿190、水平桿130、第一角桿120、第二角桿180、第一導桿160和第二導桿170，水平桿130 包括第一豎直桿140和第二豎直桿150，第一豎直桿的第一端141固定設置在水平桿130上靠近水平桿130的中點位置，第二豎直桿的第一端151固定設置在水平桿130上靠近水平桿130的中點位置，與第一豎直桿140保持適當?shù)木嚯x；第一導桿160帶有第一滑動副205 ； 第二導桿170帶有第二滑動副208 ；主動桿的第一端111與第一固定點100鉸鏈形成第一轉動副201，主動桿的第二端112與第一角桿的第一端121鉸鏈形成第二轉動副202 ；第一角桿的角端122與水平桿的第一端131鉸鏈形成第三轉動副203 ；第一角桿的第二端123與第一導桿的第一端161鉸鏈形成第四轉動副204 ；第一導桿的第二端162與第一豎直桿的第二端142鉸鏈形成第五轉動副206 ；固定桿的第一端191與第二固定點200固定連接；固定桿的第二端192與第二角桿的第一端181鉸鏈形成第六轉動副211 ；第二角桿的角端182 與水平桿的第二端132鉸鏈形成第七轉動副210 ；第二角桿的第二端183與第二導桿的第一端171鉸鏈形成第八轉動副209 ；第二導桿的第二端172與第二豎直桿的第二端152鉸鏈形成第九轉動副207。上述五桿機構由直線電機驅動，包含8個活動構件(主動桿110、第一角桿120、水平桿130、第一導桿160、第一導桿上的滑動件、第二導桿170、第二導桿上的滑動件、第二角桿180)，11個低副(.第一轉動副201、第二轉動副202、第三轉動副203、第四轉動副204、第五轉動副206、第六轉動副211、第七轉動副210、第八轉動副209、第九轉動副207、第一滑動副205、第二滑動副208)，自由度F=3X8_2X 11=2。兩個自由度正好由第一滑動副205和第二滑動副206控制，第一滑動副205和第二滑動副206選用直線電機配合控制。
參見附圖3、4、5，五桿機構通過兩個直線電機驅動時，第一個直線電機驅動主動桿 110，這時主動桿的第二端112點的軌跡是以第一固定點100為圓心，主動桿110的長為半徑的圓弧，即主動桿110繞第一固定點100逆時針轉動，同時第一角桿120隨主動桿110轉動。第二角桿180在第二個直線電機的驅動下，繞第二角桿的第一端181點轉動。在主動桿110和第二角桿180的轉動作用下，水平桿130產生上下移動，從而實現(xiàn)了升降的功能。 最后達到五桿機構的最終位置，如附圖2的狀態(tài)。直線電機的行程可根據(jù)水平載人輪椅的尺寸設為150mm。參見附圖6、7，將相同的兩個五桿機構并排設置，第一連桿機構的水平桿130和第二連桿機構的水平桿130通過結構件連接形成一個框架，座位3設置在框架上，直線電機同時驅動所述兩對連桿機構1。座位3的這樣設置，更加牢靠。在底座2下面設置履帶4，通過直線電機驅動后，實現(xiàn)了對水平載人輪椅履帶輪的大范圍精確調整，補償了四桿機構的結構誤差，實現(xiàn)高精度的運動輸出或完成更復雜的運動規(guī)律。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種水平載人輪椅，包括底架(2)、座位(3)、連桿機構(1)、驅動裝置，所述座位(3) 設置在所述連桿機構(1)上，所述驅動裝置驅動所述連桿機構(1)產生運動，其特征在于所述連桿機構(1)為五桿機構，包括設置在底架(2)上的第一固定點(100)和第二固定點(200)，以及主動桿(110)、固定桿(190)、水平桿(130)、第一角桿(120)、第二角桿 (180)、第一導桿(160)和第二導桿(170)，所述水平桿(130)包括第一豎直桿(140)和第二豎直桿(150)，所述第一豎直桿的第一端(141)固定設置在水平桿(130)上靠近水平桿(130)的中點位置，所述第二豎直桿的第一端(151)固定設置在水平桿(130)上靠近水平桿(130)的中點位置，與所述第一豎直桿 (140)保持適當?shù)木嚯x；所述第一導桿(160)帶有第一滑動副(205)； 所述第二導桿(170)帶有第二滑動副(208)；所述主動桿的第一端(111)與所述第一固定點(100)鉸鏈形成第一轉動副(201)，所述主動桿的第二端(112)與所述第一角桿的第一端(121)鉸鏈形成第二轉動副(202)；所述第一角桿的角端(122)與所述水平桿的第一端(131)鉸鏈形成第三轉動副(203)； 所述第一角桿的第二端(123)與所述第一導桿的第一端(161)鉸鏈形成第四轉動副 (204)；所述第一導桿的第二端(162)與所述第一豎直桿的第二端(142)鉸鏈形成第五轉動副 (206)；所述固定桿的第一端(191)與所述第二固定點(200)固定連接； 所述固定桿的第二端(192)與所述第二角桿的第一端(181)鉸鏈形成第六轉動副 (211)；所述第二角桿的角端(182)與所述水平桿的第二端(132)鉸鏈形成第七轉動副(210)； 所述第二角桿的第二端(183)與所述第二導桿的第一端(171)鉸鏈形成第八轉動副 (209)；所述第二導桿的第二端(172)與所述第二豎直桿的第二端(152)鉸鏈形成第九轉動副 (207)。
2.根據(jù)權利要求1所述的水平載人輪椅，其特征在于所述連桿機構(1)包括第一連桿機構和第二連桿機構，所述第一連桿機構的水平桿(130)和所述第二連桿機構的水平桿 (130)通過結構件連接形成一個框架，所述座位(3)設置在所述框架上，所述驅動裝置同時驅動所述第一連桿機構和所述第二連桿機構。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述第一角桿(120)和所述第二角桿(180)的角度都為90度。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述連桿機構(1)在所述驅動裝置的驅動下產生運動，所述水平桿(130)始終保持水平。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述驅動裝置為直線電機， 其行程為150mm。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述驅動裝置為兩個直線電機，分別驅動主動桿(110)和第二角桿(180)。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的水平載人輪椅，其特征在于所述水平載人輪椅還包括履帶(4)，設置在所述底架(2)的下方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水平載人輪椅，包括底架、座位、五桿機構、驅動裝置，座位設置在五桿機構上，驅動裝置驅動五桿機構產生運動。通過五桿機構實現(xiàn)了對履帶的大范圍精確控制，克服了行星輪、雙輪式爬樓輪椅在上下樓梯過程中的不可連續(xù)性以及四桿機構在不能完成復雜運動輸出的局限，提高了輪椅的安全性和舒適性，迎合更多使用者的需求。
文檔編號A61G5/10GK102429787SQ20111027253
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權日2011年9月15日
發(fā)明者傅曉錦, 關澤航, 單春波, 張云鶴, 張歡歡, 袁融 申請人:上海電機學院