基于计算机指令的电动轮椅调节装置.pdf

本发明涉及残疾人助力设备，旨在解决现有轮椅的倾斜度无法调整的问题。为此，本发明提供一种电动轮椅调节装置，该电动轮椅调节装置包括车架，该轮椅包括固定到车架的四个车轮和固定到车架的座椅。车架包括上车架和下车架，座椅固定到上车架，四个车轮固定到下车架。下车架包括弧形构件，使得上车架能够沿下车架滑动来改变座椅的倾斜度。该调节装置还包括固定到座椅并感测座椅倾斜度的倾斜度传感器、固定到下车架并驱动上车架沿下车架滑动的驱动装置和控制器，该控制器与传感器和驱动装置信号连通。当座椅的倾斜度超过最大限值时，控制器命令驱动装置驱动上车架沿弧形构件滑动，使上车架和座椅回复到水平状态，因此能够调整座椅的倾斜度。

1.  一种基于计算机指令的电动轮椅调节装置包括车架，该轮椅包括固定在车架底部的多个车轮和固定在车架顶部的座椅，
其特征在于，所述车架包括彼此滑动连接的上车架和下车架，所述座椅固定到所述上车架的顶部，所述多个车轮固定到所述下车架的底部，所述下车架包括沿所述轮椅的前后方向延伸的曲率相同的至少一个弧形构件，使得所述上车架能够沿所述下车架滑动从而改变所述上车架和所述座椅的倾斜度；并且
所述电动轮椅调节装置进一步包括：
倾斜度传感器，其固定到所述座椅上，用于感测所述座椅的倾斜度；
驱动装置，其固定到所述下车架上，用于驱动所述上车架沿所述下车架滑动；以及
基于计算机指令的控制器，其与所述倾斜度传感器和所述驱动装置信号连通并且设置在所述座椅或所述上车架或所述下车架上；当从所述倾斜度传感器接收到的信号表明所述座椅的倾斜度超过最大限值时，所述控制器向所述驱动装置发送指令，命令所述驱动装置驱动所述上车架沿所述下车架的弧形构件滑动，从而使所述上车架和所述座椅回复到水平状态，
所述上车架包括彼此连接成一体的四根杆，所述杆的顶端与所述座椅的底部固定连接，所述杆的底部设置有滑套，所述滑套以可滑动方式安装在所述下车架的弧形构件上，
所述弧形构件是彼此连接的两个弧形支架，所述两个弧形支架沿所述轮椅的前后方向延伸，每个弧形支架都设置有两个端部并且每个端部都分别设置有所述四个车轮中的一个。

2.  根据权利要求1所述的电动轮椅调节装置，其特征在于，所述两个弧形支架中的每个都包括水平设置的横梁，所述驱动装置是设置在所述横梁上的四个液压缸，每个横梁的前端和后端处分别设置一个所述液压缸。

3.  根据权利要求2所述的电动轮椅调节装置，其特征在于，所述液压缸的一端活动地连接到所述横梁，所述液压缸的另一端活动地连接到所述上车架。

4.  根据权利要求3所述的电动轮椅调节装置，其特征在于，所述四根杆中的每根还包括设置在所述滑套底部的延伸部，每个延伸部都与所述驱动装置相连，所述驱动装置驱动所述延伸部从而使所述上车架和所述座椅沿所述下车架滑动。

5.  根据权利要求4所述的电动轮椅调节装置，其特征在于，所述上车架还包括四根肋条，所述四根肋条中的每根都通过其一端与所述四根杆中相应的一根杆固定地连接，并且所述四根肋条中的每根都通过其另一端与所述座椅的底部固定连接，以便对所述座椅和所述上车架进行加固。

6.  根据权利要求1至5中任一项所述的电动轮椅调节装置，其特征在于，所述上车架、所述下车架、所述肋条和所述横梁都由铝合金制成。

基于计算机指令的电动轮椅调节装置
技术领域
本发明涉及残疾人助力设备，具体提供一种基于计算机指令的电动轮椅调节装置。
背景技术
轮椅已经广泛用于帮助残疾人行走和移动。早期的轮椅由人力推动，自身不带驱动装置。现在已经出现了很多电动轮椅，这些电动轮椅使用电机来驱动车轮运转，从而使残疾人可以自行挪动轮椅，而不需要其他人的帮助。然而，现有的电动轮椅存在一些问题。具体而言，当残疾人自己驾驶电动轮椅上坡或下坡时，所述轮椅的倾斜度无法调整，在极端情况下这会导致轮椅向后翻倒或向前栽倒，存在很大的安全隐患。因此，本领域需要一种新型轮椅来消除这种安全隐患。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，具体而言，本发明旨在解决现有轮椅的倾斜度无法调整因此在上坡和下坡时可能倾覆的问题。为此目的，本发明提供一种基于计算机指令的电动轮椅调节装置。所述基于计算机指令的电动轮椅调节装置包括车架，该轮椅包括固定在车架底部的多个车轮和固定在车架顶部的座椅，其特征在于，所述车架包括彼此滑动连接的上车架和下车架，所述座椅固定到所述上车架的顶部，所述多个车轮固定到所述下车架的底部，所述下车架包括沿所述轮椅的前后方向延伸的曲率相同的至少一个弧形构件，使得所述上车架能够沿所述下车架滑动从而改变所述上车架和所述座椅的倾斜度。并且，所述电动轮椅调节装置进一步包括：倾斜度传感器，其固定到所述座椅上，用于感测所述座椅的倾斜度；驱动装置，其固定到所述下车架上，用于驱动所述上车架沿所述下车架滑动；以及基于计算机指令的控制器，其与所述倾斜度传感器和所述驱动装置信号连通并且设置在所述座椅或所述上车架或所述下车架上；当从所述倾斜度传感器接收到的信号表明所述座椅的倾斜度超过最大限值 时，所述控制器向所述驱动装置发送指令，命令所述驱动装置驱动所述上车架沿所述下车架的弧形构件滑动，从而使所述上车架和所述座椅回复到水平状态。所述上车架包括彼此连接成一体的四根杆，所述杆的顶端与所述座椅的底部固定连接，所述杆的底部设置有滑套，所述滑套以可滑动方式安装在所述下车架的弧形构件上。所述弧形构件是彼此连接的两个弧形支架，所述两个弧形支架沿所述轮椅的前后方向延伸，每个弧形支架都设置有两个端部并且每个端部都分别设置有所述四个车轮中的一个。
在前述电动轮椅调节装置的优选实施方式中，所述两个弧形支架中的每个都包括水平设置的横梁，所述驱动装置是设置在所述横梁上的四个液压缸，每个横梁的前端和后端处分别设置一个所述液压缸。使用液压缸作为本发明的驱动装置使对该轮椅倾斜度的调整变得更可靠和更容易控制。
在前述电动轮椅调节装置的优选实施方式中，所述液压缸的一端活动地连接到所述横梁，所述液压缸的另一端活动地连接到所述上车架。
在前述电动轮椅调节装置的优选实施方式中，所述四根杆中的每根还包括设置在所述滑套底部的延伸部，每个延伸部都与所述驱动装置相连，所述驱动装置驱动所述延伸部从而使所述上车架和所述座椅沿所述下车架滑动。
在前述电动轮椅调节装置的优选实施方式中，所述上车架还包括四根肋条，所述四根肋条中的每根都通过其一端与所述四根杆中相应的一根杆固定地连接，并且所述四根肋条中的每根都通过其另一端与所述座椅的底部固定连接。肋条与杆和座椅底部三者的连接形成了稳定性很高的三角形结构，从而所述座椅和所述上车架得到了很好的加固。
在前述电动轮椅调节装置的优选实施方式中，所述上车架、所述下车架、所述肋条和所述横梁都由铝合金制成。这些部件由铝合金制成使得根据本发明的轮椅十分轻便，因此更易于由残疾人自行操作并且所需的驱动力减少。
本领域技术人员容易理解的是，由于采用上述结构，本发明能够及时调整轮椅的座椅倾斜度，因此避免了轮椅在上坡和下坡时可能倾覆的问题。
附图说明
图1是根据本发明的基于计算机指令的电动轮椅调节装置的侧视图，在该图中所述轮椅处于水平状态。
图2是根据本发明的基于计算机指令的电动轮椅调节装置的另一个侧视图，在该图中所述轮椅处于上坡状态。
图3是根据本发明的基于计算机指令的电动轮椅调节装置的又一个侧视图，在该图中所述轮椅处于下坡状态。
具体实施方式
图1是根据本发明的基于计算机指令的电动轮椅调节装置的侧视图，在该图中所述轮椅处于水平状态。如图1所示，基于计算机指令的电动轮椅调节装置包括车架，该轮椅1包括固定在车架底部的四个车轮5(由于观察角度的关系，图1中仅示出了两个车轮5)以及固定在车架顶部的座椅2。从图1中还可以观察到，座椅2包括座椅本体21；车架进一步包括上车架3和下车架4，上车架3和下车架4彼此连接并且可相对于彼此滑动。座椅本体21固定到上车架3的顶部，四个车轮5固定到下车架4的底部。轮椅1还包括倾斜度传感器22，倾斜度传感器22设置在座椅本体21上(优选地设置在座椅本体21的底部)并且用于感测座椅2(具体是座椅本体21)的倾斜度。下车架4包括至少一个(例如，包括但不限于1个、2个、3个、4个、5个或6个)弧形构件41。在图1的优选实施方式中，下车架4包括分别设置在轮椅1左右两侧的两个弧形构件41。弧形构件41沿轮椅1的前后方向延伸并且在该方向上曲率相同。更明确地说，弧形构件41曲率相同是指该构件的弧形部分的曲率数值大小恒定(曲率没有变化)。进一步，上车架3包括与弧形构件41相互配合的连接件并且该连接件的大小和形状设置成适于弧形构件41与该连接件相对于彼此滑动；上车架3通过该连接件设置在弧形构件41上并且能够沿着轮椅1的前后方向在该弧形构件41上滑动，从而改变上车架3和座椅2(具体是座椅本 体21)的倾斜度。优选地，弧形构件41是彼此连接的两个弧形支架41；两者的彼此连接的主要目的在于帮助限定两者的绝对位置和两者之间的相对位置，这种连接不以任何方式影响上车架3和下车架4相对于彼此的移动。具体地，这两个弧形支架41沿轮椅1的前后方向延伸；并且每个弧形支架41都具有2个端部，每个端部分别设置四个车轮中的1个。在一个优选实施方式中，上车架3包括彼此连接成一体的四根杆32(由于观察角度的关系，图1中仅示出了两根杆32)，每根杆32的顶端与座椅2(具体是座椅本体21)的底部固定连接并且每根杆32的底部都设置有滑套34。滑套34以可滑动方式安装在下车架4的弧形构件上41。滑套34就是前面描述的设置于上车架3上并且与弧形构件41相互配合的连接件的一种具体实现方式。当然，还能够以其他适当方式来实现这种连接件。应当理解的是，本文所称的以可滑动方式安装是指安装在一起的两者能够相对于彼此滑动。
另外，根据本发明的调节装置还包括驱动装置和基于计算机指令的控制器(附图中未示出)。驱动装置固定到下车架4上并且用于驱动前面描述的上车架3相对于下车架4滑动(或者说滑套34相对于弧形构件41滑动)。基于计算机指令的控制器与倾斜度传感器22和驱动装置信号连通并且该控制器设置在下述部件中的一个部件上：座椅2、上车架3和下车架4。当从倾斜度传感器22接收到的信号表明座椅本体21的倾斜度超过最大限值时，控制器向驱动装置发送指令，命令驱动装置驱动上车架3沿下车架4的弧形构件滑动，使座椅本体21返回到水平状态。作为示例，上述倾斜度的最大限值通常在10°到30°之间并且最优选地是20°，具体数值取决于轮椅的尺寸、结构、使用者对倾斜状态的容忍度等因素，并且该数值可以设置成由使用者自行调节。当倾斜度传感器22感测到座椅本体21回复到水平状态时，传感器22发送信号到基于计算机指令的控制器并且由该控制器发送指令来命令驱动装置停止驱动动作，从而使座椅本体21保持在水平状态。应当理解的是，本发明所称的基于计算机指令的控制器是指，该控制器与设置于外部的计算机或者设置在内部的计算机(例如，单片机)通讯连接从而可以在计算机的帮助下更好的完成对部件的控制工作。优选地，前述两个弧形支架41中的每个都包括水平设置的横梁42，并且驱动装置是设置在横梁42上的四个液压缸。具体地说，每个横梁42 的前端和后端处分别设置这四个液压缸中的一个。如将在图2中清楚地示出的，液压缸包括缸筒402、不可伸缩的第一端401以及可伸缩的缸杆403。第一端401包括能够活动连接的第一接头，并且缸杆403包括能够活动连接的第二接头。缸筒402和缸杆403能够相对于彼此移动(即，缸杆能够收缩并容纳在缸筒402中也能够大部分伸出该缸筒402)，因此实现了缸杆403的第二接头的伸缩移动。液压缸的不可伸缩的第一端401的第一接头活动地连接到横梁并且可伸缩的缸杆403的第二接头活动地连接到上车架3，通过缸杆403的第二接头的伸缩移动来驱动上车架3，使上车架3在弧形构件41(或者说弧形支架41)上滑动。应当指出，本发明所称的活动(地)连接是指彼此“活动(地)连接”的两个部件彼此连接但仍能够相对于彼此移动或转动，“活动地连接”包括但不限于铰接和枢接；本发明所称的固定(地)连接是指彼此“固定(地)连接”的两个部件彼此连接并且不能相对于彼此移动或转动，“固定(地)连接”包括但不限于焊接、铆接和螺栓连接。在优选的实施方式中，四根杆32中的每根还包括设置在滑套34底部的延伸部35，每个延伸部35都与驱动装置相连。驱动装置驱动延伸部35，从而使上车架3和座椅2沿下车架4-具体是沿下车架4的弧形构件41滑动。在驱动装置是液压缸的情形中，该连接是通过将延伸部35与液压缸的缸杆403的第二接头活动地连接来实现的。在优选的实施方式中，上车架3还包括四根肋条31。这四根肋条31中的每根都通过其一端与四根杆32中相应的一根杆固定连接，并且这四根肋条31中的每根都通过其另一端与座椅2的底部固定连接，以便对座椅2(具体是座椅本体21)和上车架3进行加固。
接下来参阅图2和图3，并且在将图2和图3与图1相结合来进行观察的基础上描述根据本发明的轮椅1的座椅倾斜度调整过程。图2是根据本发明的基于计算机指令的电动轮椅调节装置的另一个侧视图，在该图中所述轮椅处于上坡状态。图3是根据本发明的基于计算机指令的电动轮椅调节装置的又一个侧视图，在该图中所述轮椅处于下坡状态。如图1所示，根据本发明的轮椅1放置于水平地面上并且由其四个车轮5接触地面来支撑该轮椅1的座椅2、上车架3和下车架4等。此时，倾斜度传感器22感测到座椅本体21处于水平状态并且使用者可以舒服地坐在座椅本体21上，驱动装置不会做出驱动 动作，因此座椅本体21保持在该水平状态。优选地，在水平状态下所述驱动装置(具体是液压缸)内可保持一定液压力，以使座椅2和上车架3更稳固地保持在水平状态。如图2所示，根据本发明的轮椅1放置于向上倾斜的地面上，并且同样也是由其四个车轮5接触地面来支撑该轮椅1的座椅2、上车架3和下车架4等。本申请中将图2中轮椅1在该向上倾斜的地面上的状态称为上坡状态，图中所示的平行于地面的箭头指示轮椅1的前行方向。此时，倾斜度传感器22感测到座椅本体21处于向上倾斜状态并且使用者会感觉到乘坐很不舒服且其重心后移，严重的情况下该轮椅1可能向后倾覆(或向后翻倒)，将使用者摔下车。因此，此时控制器将及时指令驱动装置做出驱动动作，使座椅本体21回复到其水平状态。具体而言，当控制器从倾斜度传感器22接收到的信号表明座椅2向后倾斜的角度超过最大限值－例如20度时，控制器向所述后侧液压缸发送指令，命令所述后侧液压缸驱动上车架3沿下车架4的弧形构件41向前滑动，从而使上车架3和座椅2回复到水平状态。此时，前侧液压缸可以泄压，或者仅保持微弱的压力，只要能保证上车架3和座椅2平稳地向前滑动即可。如图3所示，根据本发明的轮椅1放置于向下倾斜的地面上，并且同样也是由其四个车轮5接触地面来支撑该轮椅1的座椅2、上车架3和下车架4等。本申请中将图3中轮椅1在该向下倾斜的地面上的状态称为下坡状态，图中所示的平行于地面的箭头指示轮椅1的前行方向。类似地，此时倾斜度传感器22感测到座椅本体21处于向下倾斜的状态并且使用者会感觉到乘坐很不舒服且其重心前移，严重的情况下该轮椅1可能向前倾覆(或向前栽倒)，将使用者摔下车。因此，此时控制器将及时指令驱动装置做出驱动动作，使座椅本体21回复到其水平状态。具体而言，当控制器从倾斜度传感器22接收到的信号表明座椅2向前倾斜的角度超过最大限值－例如20度时，控制器向所述前侧液压缸发送指令，命令所述前侧液压缸驱动上车架3沿下车架4的弧形构件41向后滑动，从而使上车架3和座椅2回复到水平状态。此时，后侧液压缸可以泄压，或者仅保持微弱的压力，只要能保证上车架3和座椅2平稳地向后滑动即可。虽然图2和图3中的轮椅1放置在前倾或后倾的地面上，但是其座椅本体21经过位置调整处于水平状态。另外，还容易理解的是，无论根据本发明的轮椅1放置于水平地面上还是放置于 轮椅1处于上坡或下坡状态的非水平地面上，只要倾斜度传感器22感测到座椅本体21处于非水平状态(即，倾斜度超过最大限值)控制器就指令驱动装置来驱动上车架3，并因此带动座椅本体21回复到其水平状态。另外，优选地，上车架3、下车架4以及肋条31和横梁42都由轻便耐用的铝合金制成。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换。