[发明专利]具有重心调整的全方位运动轮椅

说明书

技术领域

发明涉及一种电动轮椅，具体涉及一种能够适应小空间和坡面环境的电动轮椅。

背景技术

随着生活水平的提高和人口老龄化的加速，电动轮椅已成为老年人和下肢残疾病人不可或缺的代步工具。市场上现存的电动轮椅一般采用前面两个小轮支撑，后面两个大轮驱动的结构，转弯半径大，不适合在电梯等狭小的空间使用，此外，了全方位移动轮椅由于其灵活性受到了越来越多的关注。其中，全方位移动机构是全方位运动轮椅的基础。出现较多的全方位移动机构一般采用特殊的轮子得以实现，这种轮子可在一个方向主动运动另外一个方向被动运动，常见的特殊轮系主要有正交轮、球轮、麦克纳姆轮，连续切换轮等。

正交轮在运动过程中两个轮子是交替接触地面的，这就导致在运动过程中每个轮子所承受的压力变化大，从而影响与地面接触的摩擦力，影响了轮子的转动速度，降低了电动轮椅的运动精度。因为使用球轮的轮椅驱动力是由滚子和轮子的摩擦力引起的，所以轮子的驱动力和速度受到限制，同时，由于轮子在滚动过程中摩擦力容易受到外界因素的影响，如吸附的灰尘，水等，轮子会因此而打滑。麦克纳姆轮在全方位移动轮椅中应用最为广泛。由麦克纳姆轮构成的全方位移动轮椅具有不需要独立的转向驱动机构，控制简单，反应迅速，操作灵活等优点，但由于滚子之间存在间隙，容易造成车体的振动或打滑，而且这种轮子对加工设计有很高的要求。连续切换轮所存在的问题与麦克纳姆轮相似，由于轮盘转动时，滚子同地面的不连续接触容易导致机器人的振动和打滑。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有重心调整的全方位运动轮椅，能够实现轮椅的全方位移动和自动调节平衡功能，由于其零回转半径、灵活自如的移动的特点，适用于空间狭小的环境，提高了使用者的行动能力和舒适度。

一种具有重心调整的全方位运动轮椅，包括座椅、电动推杆、全方位移动平台、倾角测量装置、控制单元和电源；

所述座椅与全方位移动平台活动连接，所述电动推杆的两端分别与座椅的底面和全方位移动平台铰接，所述倾角测量装置感知座椅的平面与地面的倾角并将角度值传送给控制单元，所述控制单元通过控制电动推杆的伸缩使座椅的平面与水平面保持平行，所述电源为所述电动推杆、全方位移动平台、倾角测量装置和控制单元供电。

进一步的，所述全方位移动平台包括车架以及安装在车架底部前方的两个支撑轮和安装在车架底部后方的两个差动驱动单元，所述支撑轮为万向轮，所述差动驱动单元包括电机座支架、两套传动组件和两个标准轮，一套传动组件单独驱动一个标准轮，所述差动驱动单元通过电机座支架与车架活动连接。

进一步的，所述传动组件包括电机，减速器、编码器、轴承套Ⅰ、轴承Ⅰ、主动齿轮和从动齿轮；电机输出轴与减速器相连，电机和减速器均固定在电机座支架上，电机输出轴的轴线与轮椅的前进方向垂直；减速器的输出轴通过主动齿轮和从动齿轮依次传动把动力传给标准轮；所述主动齿轮通过轴套与减速器的输出轴固定连接，所述从动齿轮固定连接在标准轮的传动轴上，所述标准轮的传动轴由轴承Ⅰ支撑，轴承Ⅰ在轴承套Ⅰ内由卡簧限制轴向的运动，所述轴承套Ⅰ与电机座支架固定连接，所述主动齿轮和从动齿轮互相啮合，所述控制单元根据编码器采集的角位移信号对电机发出驱动信号，使全方位移动平台按照指定的方向移动。

进一步地，所述倾角测量装置安装在座椅平面的下方，倾角测量装置由加速度计和陀螺仪组成。

进一步地，为保护圆锥滚子轴承在受到轴向冲击时不受到损坏，在旋转轴与电机座支架连接的一端套装缓冲弹簧，缓冲弹簧的两端分别与轴承套Ⅱ的端面和电机座支架的上表面抵触。

进一步地，所述控制单元采用ARM Cortex^TM-M3内核的微处理器。

有益效果：

1、本发明的轮椅在有一定倾斜角的坡度移动时，能够前后调整座椅姿势，能够避免由于坡度引起的不平衡倾倒，同时提升了使用者的乘坐舒适度。

2、本发明的差动单元采用齿轮传动实现减速器的输出轴与轮子轴心这两个平行轴之间的运动和动力传动，具有传动准确、平稳、效率高、传动效率和速度范围广、使用寿命长等优点，适用于中心距较小的场合。

3、本发明的每个差动单元的两个轮子保持同轴，两个轮子保持同轴，但两个电机采用前后平行分布而非左右并排分布，相对于同步带传动来说缩小了两个传动件之间的中心距，实现了小空间紧凑结构，提高美观性，避免两个差动单元之间互相影响。