一種適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于殘疾人獨(dú)自外出時(shí)在無(wú)人幫助下能夠上下臺(tái)階或上下樓梯且始終保持水平姿態(tài)而且能輕便快捷地平地上行走的六足機(jī)器人輪椅，適于在上下臺(tái)階或上下樓梯時(shí)也能讓殘疾人很舒服的保持平衡并且平地走時(shí)能和普通輪椅一樣方便快捷。
【背景技術(shù)】
[0002]由于老齡化不斷加重以及由于各種疾病、工傷、交通事故等原因造成下肢損傷的人數(shù)的增加，為殘疾人提供性能優(yōu)越的代步工具已成為社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。輪椅很好地解決這一問(wèn)題，它能夠?yàn)橥饶_不方便的人提供方便，但是當(dāng)輪椅遇到樓梯或者有障礙物的平面就無(wú)計(jì)可施了。隨著無(wú)障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動(dòng)范圍不斷加大，急需要能夠爬樓梯越障的輪椅。為此，國(guó)內(nèi)外也對(duì)輪椅進(jìn)行了深入的研宄，發(fā)明了履帶式爬樓梯輪椅、輪組式爬樓梯輪椅、星形輪式爬樓梯輪椅、步行式爬樓梯輪椅等。但它們由于重量大、價(jià)格貴、平穩(wěn)性差、平地走時(shí)不便等原因而無(wú)法在日常生活中推廣使用。因此，設(shè)計(jì)一種物美價(jià)廉、安全可靠、平地爬樓都方便快捷的輪椅機(jī)器人具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前對(duì)輪椅機(jī)器人的研宄，需要讓輪椅使用者安全可靠并且舒適地越過(guò)臺(tái)階或樓梯，而且也能很便捷快速在平地上行走。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明涉及一種適用于殘疾人外出時(shí)能上下臺(tái)階或上下樓梯且始終保持水平姿態(tài)而且能輕便快捷的在平地上行走的六足機(jī)器人輪椅。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人，包括輪椅本體，所述的輪椅本體包括支撐與連接結(jié)構(gòu)，所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的上側(cè)固定有座位，支撐與連接結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)設(shè)有輪子，其特征在于，所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第一鋼板，第一鋼板的下側(cè)通過(guò)第一轉(zhuǎn)接板連接四個(gè)第一電動(dòng)推桿，四個(gè)第一電動(dòng)推桿中的至少一個(gè)位于其余的第一電動(dòng)推桿的前方，鋼板的下方設(shè)有第二鋼板，所述的第二鋼板的下側(cè)通過(guò)第二轉(zhuǎn)接板連接前后兩個(gè)第二電動(dòng)推桿，所述的第一鋼板和第二鋼板連接絲杠螺母結(jié)構(gòu)，所述的絲杠螺母結(jié)構(gòu)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，第二鋼板相對(duì)于第一鋼板向前移動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，第一鋼板相對(duì)于第二鋼板向前移動(dòng)。
[0005]優(yōu)選地，所述的第一鋼板為方形，所述的四個(gè)第一電動(dòng)推桿分別設(shè)于第一鋼板的四角上。
[0006]本發(fā)明還提供了上述的適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人的使用方法，其特征在于，包括:將適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人置于平地，通過(guò)他人推動(dòng)或者殘疾人手動(dòng)推動(dòng)在平地上行走；當(dāng)遇到臺(tái)階或樓梯時(shí)時(shí)，通過(guò)第一電動(dòng)推桿或第二電動(dòng)推桿將輪子懸空，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母結(jié)構(gòu)，使第一鋼板和第二鋼板相對(duì)移動(dòng)，并與第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿的伸縮運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，使適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人越過(guò)障礙或臺(tái)階。
[0007]本發(fā)明還提供了應(yīng)用上述的適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人進(jìn)行爬樓的方法，其特征在于，包括:
[0008]第一步:轉(zhuǎn)動(dòng)輪子使所述的適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人前進(jìn)到樓梯前方；
[0009]第二步:第一電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H1, H1= H Q+m，其中，H。為一階臺(tái)階高度，m為5mm ?30mm ；
[0010]第三步:步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對(duì)于第一鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)位于前面的第二電動(dòng)推桿處于一階臺(tái)階的上方；
[0011]第四步:位于前面的第二電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)H2，H2= m，位于后面的第二電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)H3, H3= H fm，座位處于水平狀態(tài)，第一電動(dòng)推桿收縮一定高度H2，H2= Hci;
[0012]第五步:步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對(duì)于第二鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)位于前面的第一電動(dòng)推桿和位于前面的第二電動(dòng)推桿處于同一階臺(tái)階的上方；
[0013]第六步:第一電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H4，H4= H fm，座位處于水平狀態(tài)，第二電動(dòng)推桿收縮一定高度H5，H5= m
[0014]第七步:步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對(duì)于第一鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)位于前面的第二電動(dòng)推桿處于二階臺(tái)階的上方；
[0015]第八步:位于前面的第二電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H6，H6= m，位于后面的第二電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H7，H7= H wm，座位處于水平狀態(tài)，第一電動(dòng)推桿收縮一定高度H8，H8 =m ；
[0016]第九步:步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對(duì)于第二鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)位于前面的第一電動(dòng)推桿和位于前面的第二電動(dòng)推桿處于同一階臺(tái)階的上方；
[0017]第十步:第一電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H9，H9= Htl+!!!,座位處于水平狀態(tài)，第二電動(dòng)推桿收縮一定高度H1(l，H10= m ；
[0018]第十一步:步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對(duì)于第一鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)，第二電動(dòng)推桿位于最后一階臺(tái)階所在的平臺(tái)的上方；
[0019]第十二步:第二電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度Hn，H11= m，第一電動(dòng)推桿收縮一定高度H12，H12= H0+m ；
[0020]第十三步:步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對(duì)于第二鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)位于前面的第一電動(dòng)推桿和位于前面的第二電動(dòng)推桿皆處于最后一階臺(tái)階所在的平臺(tái)的上方；
[0021]第十四步:第一電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H13，H13=m，位于前面的第二電動(dòng)推桿收縮一定高度H13，H13= m，位于后面的第二電動(dòng)推桿收縮一定高度H 14，H14= H0+m ；
[0022]第十五步:步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對(duì)于第一鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度；
[0023]第十六步:第二電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H15，H15=m，位于前面的第一電動(dòng)推桿收縮一定高度H16，H16= m，位于后面的第一電動(dòng)推桿收縮一定高度H 17，H17= H0+m ；
[0024]第十七步:步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對(duì)于第二鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度；
[0025]第十八步:第一電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H18，H18=m，位于前面的第二電動(dòng)推桿收縮一定高度H19，H19= m，位于后面的第二電動(dòng)推桿收縮一定高度H 2(|，H20= H0+m ；
[0026]第十九步:步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，第二鋼板相對(duì)于第一鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)，位于后面的第二電動(dòng)推桿位于最后一階臺(tái)階所在的平臺(tái)的上方；
[0027]第二十步:第二電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)一定高度H23，H23=m，位于前面的第一電動(dòng)推桿收縮一定高度H21，H21= m，位于后面的第一電動(dòng)推桿收縮一定高度H22，H22= H0+m ；
[0028]第二十一步:步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，第一鋼板相對(duì)于第二鋼板向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿皆處于最后一階臺(tái)階所在的平臺(tái)之上，收縮第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿，使輪子接觸地面。
[0029]優(yōu)選地，在所述的第十一步中，在步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)之前，還包括:重復(fù)第七步到第十步，直到位于前面的第一電動(dòng)推桿或位于前面的第二電動(dòng)推桿第二電動(dòng)推桿到達(dá)最后一階臺(tái)階所在的平臺(tái)之上。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0031]本發(fā)明能很方便的爬過(guò)多個(gè)臺(tái)階，能夠在爬樓時(shí)始終保持水平姿態(tài)，能很巧妙地在平地走與爬樓之間任意切換，還可以適應(yīng)樓梯或臺(tái)階寬度的變化，并且采用多路檢測(cè)，使得機(jī)器人可靠性更高、靈活性更好以及質(zhì)量輕、成本低、使用壽命長(zhǎng)、易于推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明提供的一種平地走與爬樓相結(jié)合的輪椅機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明的爬樓姿態(tài)圖；
[0034]圖3為本發(fā)明的爬樓過(guò)程示意圖。圖3a2_3u2分別與第一步到第二十一步相對(duì)應(yīng)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0036]實(shí)施例
[0037]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人，包括輪椅本體，所述的輪椅本體包括支撐與連接結(jié)構(gòu)，所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的上側(cè)固定有座位，支撐與連接結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)設(shè)有寬度較小的輪子3，便于在平地上行走。所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)的下側(cè)設(shè)有第一鋼板1，第一鋼板I的下側(cè)通過(guò)第一轉(zhuǎn)接板連接四個(gè)第一電動(dòng)推桿4(行程460mm)，所述的第一鋼板I為方形，所述的四個(gè)第一電動(dòng)推桿4分別設(shè)于第一鋼板I的四角上，其中兩個(gè)第一電動(dòng)推桿4位于另外兩個(gè)第一電動(dòng)推桿4的前方，鋼板I的下方設(shè)有第二鋼板2，所述的第二鋼板2的下側(cè)通過(guò)第二轉(zhuǎn)接板連接前后兩個(gè)第二電動(dòng)推桿5 (行程360mm)，所述的第一鋼板I和第二鋼板2連接絲杠螺母結(jié)構(gòu)，所述的絲杠螺母結(jié)構(gòu)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，第二鋼板2相對(duì)于第一鋼板I向前移動(dòng)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，第一鋼板I相對(duì)于第二鋼板2向前移動(dòng)，在平地上行走時(shí)第一電動(dòng)推桿和第二電動(dòng)推桿處于最短狀態(tài)，不與地面接觸。所述的支撐與連接結(jié)構(gòu)不僅能絕對(duì)可靠地支撐起殘疾人的重量，也能安全可行連接各個(gè)部件，使輪椅機(jī)器人能正常使用。
[0038]如圖2所示，為本發(fā)明的爬樓姿態(tài)圖，使用時(shí)，將適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人置于平地，通過(guò)他人推動(dòng)或者殘疾人手動(dòng)推動(dòng)在平地上行走；當(dāng)遇到臺(tái)階或樓梯時(shí)時(shí)，通過(guò)第一電動(dòng)推桿4或第二電動(dòng)推桿5將輪子3懸空，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母結(jié)構(gòu)，使第一鋼板I和第二鋼板2相對(duì)移動(dòng)，并與第一電動(dòng)推桿4和第二電動(dòng)推桿5的伸縮運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，使適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人越過(guò)障礙或臺(tái)階。
[0039]現(xiàn)以三階樓梯為例，說(shuō)明本發(fā)明的工作過(guò)程，所述的樓梯的每個(gè)臺(tái)階的長(zhǎng)度、寬度和深度相同，整個(gè)過(guò)程中，座位處于水平狀態(tài)，具體步驟為:
[0040]第一步:轉(zhuǎn)動(dòng)輪子3使所述的適用于殘疾人的六足輪椅機(jī)器人前進(jìn)到樓梯前方，此時(shí)，位于前面的第二電動(dòng)推桿5和位于前面的第一電動(dòng)推桿4與第一階樓梯之間在輪椅前進(jìn)方向上的距離皆小于一階臺(tái)階的寬度，見(jiàn)圖3a2 ；
[0041]第二步:第一電動(dòng)推桿4伸長(zhǎng)一定高度H1, H1= l+m，其中，Htl為一階臺(tái)階高度，m為10mm，見(jiàn)圖3b2 ；
[0042]第三步:步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，第二鋼板2相對(duì)于第一鋼板I向前移動(dòng)一定距離，所述的距離等于一階臺(tái)階寬度，此時(shí)位于前面的第二電動(dòng)推桿5處于第一階臺(tái)階的上方，見(jiàn)圖3c2 ；
[0043]第四步:位于前面的第二電動(dòng)推桿5伸長(zhǎng)H2，H2=m，位于后面的第二電動(dòng)推桿5伸長(zhǎng)H3，H3= H 0+m,座位處于水平狀態(tài)，第一電動(dòng)推桿4收縮一定高度H2，H2= H。，見(jiàn)圖3d2 ;
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